轉(zhuǎn)爐煉鋼原理及工藝介紹

1、 轉(zhuǎn)爐煉鋼原料及工藝介紹轉(zhuǎn)爐煉鋼原料及工藝介紹湛江鋼鐵煉鋼廠湛江鋼鐵煉鋼廠2014.102014.10一、轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展史一、轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展史 1855 1855年亨利年亨利貝塞麥發(fā)明酸性底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，貝塞麥發(fā)明酸性底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，第一次解決了大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)鋼的問(wèn)題。貝塞麥第一次解決了大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)鋼的問(wèn)題。貝塞麥煉鋼法的出現(xiàn)是現(xiàn)代煉鋼法的開(kāi)始。但由于它是煉鋼法的出現(xiàn)是現(xiàn)代煉鋼法的開(kāi)始。但由于它是酸性爐襯，不能造堿性渣，因而不能脫磷和脫硫。酸性爐襯，不能造堿性渣，因而不能脫磷和脫硫。 18781878年托馬斯發(fā)明了間堿性爐襯的轉(zhuǎn)爐煉鋼年托馬斯發(fā)明了間堿性爐襯的轉(zhuǎn)爐煉鋼法，解決了高磷生鐵煉鋼的問(wèn)題

2、。法，解決了高磷生鐵煉鋼的問(wèn)題。 由于大型空氣分離工業(yè)的成功，用純氧煉鋼由于大型空氣分離工業(yè)的成功，用純氧煉鋼才成為可能，才成為可能，19521952年發(fā)明的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐標(biāo)志著年發(fā)明的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐標(biāo)志著轉(zhuǎn)爐煉鋼新的時(shí)代的到來(lái)。轉(zhuǎn)爐煉鋼新的時(shí)代的到來(lái)。二、煉鋼基本原理二、煉鋼基本原理 1 1、煉鋼基本任務(wù)、煉鋼基本任務(wù) 鋼和鐵都是以鐵元素為基本成分的鐵碳鋼和鐵都是以鐵元素為基本成分的鐵碳合金。生鐵和鋼所以在性能上有較大的差異，合金。生鐵和鋼所以在性能上有較大的差異，主要原因是由于含碳量的不同是鐵碳合金的主要原因是由于含碳量的不同是鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu)不同而造成的。生鐵含碳高，硬而組織結(jié)構(gòu)不同而造成

3、的。生鐵含碳高，硬而脆，冷熱加工性能差；而鋼則具有較好的韌脆，冷熱加工性能差；而鋼則具有較好的韌性，強(qiáng)度高，熱加工性能和焊接性能比生鐵性，強(qiáng)度高，熱加工性能和焊接性能比生鐵好，才能加工成各種類型的鋼材而使用。生好，才能加工成各種類型的鋼材而使用。生鐵除含有較高的碳外，還含有一定量的其他鐵除含有較高的碳外，還含有一定量的其他雜質(zhì)。雜質(zhì)。 所謂煉鋼，就是通過(guò)冶煉降低生鐵中的碳所謂煉鋼，就是通過(guò)冶煉降低生鐵中的碳和去除有害雜質(zhì)，在根據(jù)對(duì)鋼性能的要求加和去除有害雜質(zhì)，在根據(jù)對(duì)鋼性能的要求加入適量的合金元素，使其成為具有高的強(qiáng)度、入適量的合金元素，使其成為具有高的強(qiáng)度、韌性或其他特殊性能的鋼。韌性或其他

4、特殊性能的鋼。 因此，煉鋼的基本任務(wù)可歸納為：因此，煉鋼的基本任務(wù)可歸納為：（1 1）脫碳并將其含量調(diào)整到一定范圍。碳含量的不同不但是引起生鐵和鋼性能差）脫碳并將其含量調(diào)整到一定范圍。碳含量的不同不但是引起生鐵和鋼性能差異的決定性因素，同樣也是控制鋼性能的最主要元素。鋼中含碳量增加，則硬度、異的決定性因素，同樣也是控制鋼性能的最主要元素。鋼中含碳量增加，則硬度、強(qiáng)度、脆性都將提高，而延展性能將下降；反之，含碳量減少，則硬度、強(qiáng)度下降強(qiáng)度、脆性都將提高，而延展性能將下降；反之，含碳量減少，則硬度、強(qiáng)度下降而延展性能提高。所以，煉鋼過(guò)程必須按鋼種規(guī)格將碳氧化至一定范圍。而延展性能提高。所以，煉鋼過(guò)

5、程必須按鋼種規(guī)格將碳氧化至一定范圍。（2 2）去除雜質(zhì)，主要包括：）去除雜質(zhì)，主要包括：1 1）脫磷、脫硫：對(duì)絕大多數(shù)鋼種來(lái)說(shuō)，）脫磷、脫硫：對(duì)絕大多數(shù)鋼種來(lái)說(shuō)，P P、S S均為有害雜質(zhì)。均為有害雜質(zhì)。P P可引起鋼的冷脆，而可引起鋼的冷脆，而S S則引起鋼的熱脆。則引起鋼的熱脆。2 2）脫氧：由于在氧化精煉過(guò)程中，向熔池輸入大量氧以氧化雜質(zhì)，至使鋼液中溶）脫氧：由于在氧化精煉過(guò)程中，向熔池輸入大量氧以氧化雜質(zhì)，至使鋼液中溶入一定量的氧，它將大大影響鋼的質(zhì)量。因此，需降低鋼中的含氧量。一般是向鋼入一定量的氧，它將大大影響鋼的質(zhì)量。因此，需降低鋼中的含氧量。一般是向鋼液中加入比鐵有更大親氧力的

6、元素來(lái)完成（如液中加入比鐵有更大親氧力的元素來(lái)完成（如AlAl、SiSi、MnMn等合金）。等合金）。3 3）去除氣體和非金屬夾雜物：鋼中氣體主要指溶解在鋼中的氫和氮。非金屬夾雜）去除氣體和非金屬夾雜物：鋼中氣體主要指溶解在鋼中的氫和氮。非金屬夾雜物包括氧化物、硫化物、磷化物、氮化物以及它們所形成的復(fù)雜化合物。在一般煉物包括氧化物、硫化物、磷化物、氮化物以及它們所形成的復(fù)雜化合物。在一般煉鋼方法中，主要靠碳鋼方法中，主要靠碳- -氧反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生氧反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生COCO氣泡的逸出，所引起的熔池沸騰來(lái)降低鋼中氣泡的逸出，所引起的熔池沸騰來(lái)降低鋼中氣體和非金屬夾雜物。氣體和非金屬夾雜物。（3 3）調(diào)整鋼液

7、成分和溫度。為保證鋼的各種物理、化學(xué)性能，除控制鋼液的碳含）調(diào)整鋼液成分和溫度。為保證鋼的各種物理、化學(xué)性能，除控制鋼液的碳含量和降低雜質(zhì)含量外，還應(yīng)加入適量的合金元素使其含量達(dá)到鋼種規(guī)格范圍。量和降低雜質(zhì)含量外，還應(yīng)加入適量的合金元素使其含量達(dá)到鋼種規(guī)格范圍。 2 2、煉鋼爐渣、煉鋼爐渣 （1 1）爐渣來(lái)源）爐渣來(lái)源 金屬爐料中各元素氧化所形成的氧化物；金屬爐料中各元素氧化所形成的氧化物； 廢鋼帶入的泥沙和鐵銹等；廢鋼帶入的泥沙和鐵銹等； 氧化劑或冷卻劑氧化劑或冷卻劑( (鐵礦石、燒結(jié)礦等鐵礦石、燒結(jié)礦等) )帶入的脈石；帶入的脈石； 被侵蝕的爐襯耐火材料以及加入的各種造渣材料被侵蝕的爐襯耐

8、火材料以及加入的各種造渣材料( (石灰或石灰石灰或石灰石、鐵礬土、螢石、廢火磚塊等石、鐵礬土、螢石、廢火磚塊等) ) （2 2）爐渣作用）爐渣作用 一般說(shuō)來(lái)，熔煉過(guò)程中爐渣和鋼液直接接觸，參與共間的物一般說(shuō)來(lái)，熔煉過(guò)程中爐渣和鋼液直接接觸，參與共間的物理化學(xué)反應(yīng)和傳熱過(guò)程。通過(guò)對(duì)爐渣成分及其性能、數(shù)量的調(diào)整，理化學(xué)反應(yīng)和傳熱過(guò)程。通過(guò)對(duì)爐渣成分及其性能、數(shù)量的調(diào)整，可以控制金屬中各元素的氧化和還原過(guò)程，例如硅、錳、磷的氧化可以控制金屬中各元素的氧化和還原過(guò)程，例如硅、錳、磷的氧化和還原，脫硫和脫氧等。爐渣還能吸收鋼液中的非金屬夾雜物，并和還原，脫硫和脫氧等。爐渣還能吸收鋼液中的非金屬夾雜物，并

9、防止鋼液吸收氣體防止鋼液吸收氣體 ( (氫和氮?dú)浜偷? )。爐渣按照性質(zhì)可分為：酸性渣和堿性渣；氧化渣和還原渣。爐渣按照性質(zhì)可分為：酸性渣和堿性渣；氧化渣和還原渣。 （3 3）爐渣的分子理論）爐渣的分子理論 爐渣組成爐渣組成 爐渣由自由的氧化物分子和復(fù)雜的化合物分子所組成。自由氧爐渣由自由的氧化物分子和復(fù)雜的化合物分子所組成。自由氧化物分子有：化物分子有：CaOCaO、MgOMgO、MnOMnO、FeOFeO、FeFe2 20 03 3、 A l A l2 20 03 3、P P2 20 05 5、SiOSiO2 2等；等；復(fù)雜化合物分子主要有五種：復(fù)雜化合物分子主要有五種：2FeO Si02

10、FeO Si02 2、2MnOSi02MnOSi02 2、Ca0Si0Ca0Si02 2、4CaOP4CaOP2 20 05 5、3CaOP3CaOP2 2O O5 5。此外，還有硫化物：。此外，還有硫化物：FeSFeS、MnSMnS等。等。 爐渣之間動(dòng)態(tài)平衡爐渣之間動(dòng)態(tài)平衡 氧化物分子和化合物分子之間的反應(yīng)處于動(dòng)平衡狀態(tài)，例如：氧化物分子和化合物分子之間的反應(yīng)處于動(dòng)平衡狀態(tài)，例如： Ca0Si0Ca0Si02 2=CaO+Si0=CaO+Si02 2，隨著溫度的升高，分解程度增大，自由氧化物，隨著溫度的升高，分解程度增大，自由氧化物分子的濃度增而。分子的濃度增而。 爐渣中參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)爐

11、渣中參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì) 爐渣中只有自由氧化物才能參與化學(xué)反應(yīng)，故凡以復(fù)雜化合物狀爐渣中只有自由氧化物才能參與化學(xué)反應(yīng)，故凡以復(fù)雜化合物狀態(tài)存在的，其氧化物的反應(yīng)能力就低。態(tài)存在的，其氧化物的反應(yīng)能力就低。 3 3、元素的氧化順序、元素的氧化順序 （1 1）純氧化物的分解壓）純氧化物的分解壓 熔池中元素被大量氧化的先后次序，取決于它們與氧的親和力的大小。一般用熔池中元素被大量氧化的先后次序，取決于它們與氧的親和力的大小。一般用該元素氧化物的分解壓來(lái)表示該元素與氧的親和力的強(qiáng)弱。純氧化物的分解反應(yīng)可該元素氧化物的分解壓來(lái)表示該元素與氧的親和力的強(qiáng)弱。純氧化物的分解反應(yīng)可用下式表示：用下式表示： 2

12、MeO=2Me+O 2MeO=2Me+O2 2 在一定溫度下，分解反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)等于氣相中氧的分壓，即：在一定溫度下，分解反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，其平衡常數(shù)等于氣相中氧的分壓，即：K=PK=PO2O2，此，此P PO2O2稱為該氧化物的分解壓。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下的分解壓，即可繪出稱為該氧化物的分解壓。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同溫度下的分解壓，即可繪出P PO2O2-t-t的關(guān)系曲線圖（見(jiàn)下頁(yè)）。圖中曲線的位置愈低，表明該氧化物的分解壓愈的關(guān)系曲線圖（見(jiàn)下頁(yè)）。圖中曲線的位置愈低，表明該氧化物的分解壓愈小，該氧化物愈穩(wěn)定，即該元素易被氧化。由圖還可以看出：小，該氧化物愈穩(wěn)定，即該元素易被氧化。由圖

13、還可以看出： 1 1）在某一溫度下，幾種元素同時(shí)和氧相遇時(shí)，位置低的元素先氧化。如）在某一溫度下，幾種元素同時(shí)和氧相遇時(shí)，位置低的元素先氧化。如15001500時(shí)，氧化順序?yàn)闀r(shí)，氧化順序?yàn)锳lAl、SiSi、C C、V V、MnMn。 2 2）位置低的元素可將位置高的氧化物還原。煉鋼過(guò)程中脫氧就是利用）位置低的元素可將位置高的氧化物還原。煉鋼過(guò)程中脫氧就是利用AlAl、SiSi等等元素將元素將FeOFeO還原。還原。 3 3）COCO的分解壓曲線的斜率與其它氧化物的不同，它與的分解壓曲線的斜率與其它氧化物的不同，它與SiSi、MnMn、V V等的氧化物分解等的氧化物分解壓曲線有一交點(diǎn)，此點(diǎn)所對(duì)

14、應(yīng)的溫度稱為氧化轉(zhuǎn)化溫度。例如，壓曲線有一交點(diǎn)，此點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度稱為氧化轉(zhuǎn)化溫度。例如，SiOSiO2 2分解壓曲線與分解壓曲線與COCO分解壓曲線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為分解壓曲線相交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度為15301530，當(dāng)，當(dāng)t1530t1530時(shí)，時(shí)，SiSi先于先于C C被氧化；當(dāng)被氧化；當(dāng)t1530t1530時(shí)，則時(shí)，則C C先于先于SiSi被氧化。被氧化。15301530即為即為SiSi、C C的氧化轉(zhuǎn)化溫度。的氧化轉(zhuǎn)化溫度。純氧化物分解壓與溫度關(guān)系 由圖可知：當(dāng)t1400時(shí)，元素的氧化順序是Si、V、Mn、C、P、Fe；當(dāng)1400t1530時(shí)，元素的氧化順序是C、Si、V、Mn、P、Fe；（

15、2 2）煉鋼實(shí)際熔池中元素氧化順序。）煉鋼實(shí)際熔池中元素氧化順序。 上述元素氧化順序是根據(jù)純氧化物分解壓的大小來(lái)判斷的。純氧化物分上述元素氧化順序是根據(jù)純氧化物分解壓的大小來(lái)判斷的。純氧化物分解壓僅與溫度有關(guān)，而在實(shí)際熔池中，各元素及其氧化物是處于多組元的溶解壓僅與溫度有關(guān)，而在實(shí)際熔池中，各元素及其氧化物是處于多組元的溶液中，不是純物質(zhì)，因此，溶液中的氧化物的分解壓不僅與溫度有關(guān)，還與液中，不是純物質(zhì)，因此，溶液中的氧化物的分解壓不僅與溫度有關(guān)，還與元素的濃度和爐渣的成分有關(guān)。例如，根據(jù)上圖曲線，鐵液內(nèi)各元素中鐵與元素的濃度和爐渣的成分有關(guān)。例如，根據(jù)上圖曲線，鐵液內(nèi)各元素中鐵與氧的親和力最

16、小，只要有別的元素存在，鐵就不會(huì)被氧化。但實(shí)際上，在氧氧的親和力最小，只要有別的元素存在，鐵就不會(huì)被氧化。但實(shí)際上，在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉一開(kāi)始就可看到鐵被大量氧化。再如，氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉一開(kāi)始就可看到鐵被大量氧化。再如，P P2 2O O5 5的分解壓大于的分解壓大于COCO的分解壓，的分解壓，C C、P P是不可能同時(shí)氧化的，但在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉前期，由于溫是不可能同時(shí)氧化的，但在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉前期，由于溫度不太高，度不太高，C C的氧化受到抑制，同時(shí)渣中（的氧化受到抑制，同時(shí)渣中（FeOFeO）較高，又形成了一定堿度、）較高，又形成了一定堿度、流動(dòng)性良好的爐渣，為流動(dòng)性良好的爐渣，為P P的

17、氧化去除創(chuàng)造了條件，因此，在轉(zhuǎn)爐吹煉的前期，的氧化去除創(chuàng)造了條件，因此，在轉(zhuǎn)爐吹煉的前期，P P即被大量氧化而去除。即被大量氧化而去除。 由上可知，利用純氧化物分解壓的大小，只能定性地說(shuō)明各元素與氧結(jié)由上可知，利用純氧化物分解壓的大小，只能定性地說(shuō)明各元素與氧結(jié)合能力的大小及其隨溫度變化的趨勢(shì)，而在煉鋼的實(shí)際過(guò)程中情況要復(fù)雜得合能力的大小及其隨溫度變化的趨勢(shì)，而在煉鋼的實(shí)際過(guò)程中情況要復(fù)雜得多。但可利用改變溫度、濃度、分壓、附加劑等因素來(lái)創(chuàng)造條件，促使反應(yīng)多。但可利用改變溫度、濃度、分壓、附加劑等因素來(lái)創(chuàng)造條件，促使反應(yīng)按需要的方向進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)選擇氧化或還原的目的。按需要的方向進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)選擇氧化

18、或還原的目的。 4 4、元素的氧化和還原、元素的氧化和還原（1 1）鐵的氧化）鐵的氧化 由于鐵元素在鐵水中相對(duì)濃度最大，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量作用由于鐵元素在鐵水中相對(duì)濃度最大，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量作用定律，鐵的氧化反應(yīng)是最多最快的，煉鋼初期首先一部分被氧化為定律，鐵的氧化反應(yīng)是最多最快的，煉鋼初期首先一部分被氧化為氧化亞鐵，反應(yīng)如下：氧化亞鐵，反應(yīng)如下： O O2 2 2 Fe 2 Fe 2 2（FeOFeO） 或或 O O Fe Fe （ FeO FeO） 前式為鐵的直接氧化反應(yīng)，后式為鐵的間接氧化反應(yīng)。鐵元索前式為鐵的直接氧化反應(yīng)，后式為鐵的間接氧化反應(yīng)。鐵元索氧化生成的（氧化生成的（FeOF

19、eO）一部分進(jìn)入爐渣，另一部分?jǐn)U散到全屬液中將其）一部分進(jìn)入爐渣，另一部分?jǐn)U散到全屬液中將其它元素氧化。煉鋼過(guò)程中雜質(zhì)元素的氧化，一般講主要是通過(guò)它元素氧化。煉鋼過(guò)程中雜質(zhì)元素的氧化，一般講主要是通過(guò)（ FeO FeO）進(jìn)行的間接氧化反應(yīng)。）進(jìn)行的間接氧化反應(yīng)。（2 2）硅的氧化與還原）硅的氧化與還原 硅是鋼中的有益元素，它能增加鋼的強(qiáng)度、彈性、耐熱性和耐酸硅是鋼中的有益元素，它能增加鋼的強(qiáng)度、彈性、耐熱性和耐酸性。在煉鋼金屬料性。在煉鋼金屬料鐵水和廢鋼中，均含有一定數(shù)量的硅。硅在鐵水和廢鋼中，均含有一定數(shù)量的硅。硅在鐵液中有無(wú)限的溶解度，它可在鐵液中形成金屬化合物鐵液中有無(wú)限的溶解度，它可在

20、鐵液中形成金屬化合物FeSiFeSi，在煉，在煉鋼溫度下硅可氧化成為鋼溫度下硅可氧化成為SiOSiO2 2。在任何一種煉鋼操作中，硅的氧化反。在任何一種煉鋼操作中，硅的氧化反應(yīng)都進(jìn)行得很激烈。這是因?yàn)樵谝睙挸跗?，?yīng)都進(jìn)行得很激烈。這是因?yàn)樵谝睙挸跗冢琒iOSiO2 2的分解壓力比碳、的分解壓力比碳、錳和磷的氧化物的分解壓都低。所以它極易被氧化，氧化時(shí)放出大錳和磷的氧化物的分解壓都低。所以它極易被氧化，氧化時(shí)放出大量的熱量。在轉(zhuǎn)爐中幾分鐘內(nèi)硅即氧化完畢。量的熱量。在轉(zhuǎn)爐中幾分鐘內(nèi)硅即氧化完畢。 硅的氧化反應(yīng)主要是在爐氣與金屬、爐渣與金屬、渣膜與金硅的氧化反應(yīng)主要是在爐氣與金屬、爐渣與金屬、渣膜與

21、金屬液滴以及帶渣膜的氣泡與金屬等界面上進(jìn)行的。屬液滴以及帶渣膜的氣泡與金屬等界面上進(jìn)行的。 金屬爐料未被爐渣覆蓋，或氧氣直接吹入金屬熔池時(shí)，爐料金屬爐料未被爐渣覆蓋，或氧氣直接吹入金屬熔池時(shí)，爐料中的硅可按下列反應(yīng)被氣中的硅可按下列反應(yīng)被氣 態(tài)氧直接氧化：態(tài)氧直接氧化： 2O+Si 2O+Si(SiO(SiO2 2) )（2 2）硅的氧化與還原）硅的氧化與還原 當(dāng)爐渣形成后或金屬液滴和氣泡與渣接觸時(shí)，硅的氧化主要在爐當(dāng)爐渣形成后或金屬液滴和氣泡與渣接觸時(shí)，硅的氧化主要在爐渣與金屬界面上進(jìn)行：渣與金屬界面上進(jìn)行： Si+2(FeO) Si+2(FeO)(SiO(SiO2 2)+2Fe )+2Fe

22、 由于硅的氧化是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，所以熔煉初期，爐溫不高時(shí)反由于硅的氧化是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，所以熔煉初期，爐溫不高時(shí)反應(yīng)迸行得很快。應(yīng)迸行得很快。 硅氧化時(shí)產(chǎn)生的酸性氧化物硅氧化時(shí)產(chǎn)生的酸性氧化物(SiO(SiO2 2) )起初與（起初與（FeOFeO）結(jié)合成硅酸鐵，）結(jié)合成硅酸鐵，即即 (SiO (SiO2 2) ) 2 2（FeOFeO）（）（2FeOSiO2FeOSiO2 2） 在堿性煉鋼操作中，隨著石灰的逐漸熔化，（在堿性煉鋼操作中，隨著石灰的逐漸熔化，（FeOFeO）被更強(qiáng)的堿）被更強(qiáng)的堿性氧化物（性氧化物（CaOCaO）從硅酸鐵中置換出來(lái)，形成正硅酸鈣：）從硅酸鐵中置換出來(lái)，形成正硅酸

23、鈣： (2FeOSiO (2FeOSiO2 2)+2(CaO)+2(CaO)(2CaOSiO(2CaOSiO2 2)+2(FeO)+2(FeO) 正硅酸鈣很穩(wěn)定，故在堿性渣中，冶煉前期硅幾乎全部被氧化，正硅酸鈣很穩(wěn)定，故在堿性渣中，冶煉前期硅幾乎全部被氧化，而不會(huì)再被還原。而不會(huì)再被還原。（3 3）錳的氧化與還原）錳的氧化與還原 錳在鋼中以錳在鋼中以MnOMnO、MnSMnS等形式存在。錳在鋼中也是一種有益的元等形式存在。錳在鋼中也是一種有益的元素，它可以防上鋼的熱脆，提高鋼的強(qiáng)度、硬度、可鍛性等機(jī)械性素，它可以防上鋼的熱脆，提高鋼的強(qiáng)度、硬度、可鍛性等機(jī)械性能。另外錳在煉鋼中還起著脫氧劑和脫

24、硫劑的作用。錳和硅相似，能。另外錳在煉鋼中還起著脫氧劑和脫硫劑的作用。錳和硅相似，在鐵液中有無(wú)限的溶解度，無(wú)論在堿性操作過(guò)程或酸性操作過(guò)程中在鐵液中有無(wú)限的溶解度，無(wú)論在堿性操作過(guò)程或酸性操作過(guò)程中都容易被氧化，其氧化產(chǎn)物為（都容易被氧化，其氧化產(chǎn)物為（ MnO MnO）。）。 錳的氧化反應(yīng)有三種情況：錳的氧化反應(yīng)有三種情況： （1 1）錳與氣相中的氧直接作用）錳與氣相中的氧直接作用 Mn+ 1/2 Mn+ 1/2O O2 2(MnO) (MnO) （2 2）錳與溶于金屬中的氧作用）錳與溶于金屬中的氧作用 Mn+ O Mn+ O2 2 (MnO) (MnO) （3 3）錳的氧化與還原）錳的氧化

25、與還原 3 3）錳與爐渣中氧化亞鐵作用）錳與爐渣中氧化亞鐵作用 Mn+(FeO) Mn+(FeO)(MnO)+ Fe(MnO)+ Fe 第三個(gè)反應(yīng)在爐渣第三個(gè)反應(yīng)在爐渣金屬界面上迸行，是錳氧化的主要反應(yīng)。金屬界面上迸行，是錳氧化的主要反應(yīng)。 錳的氧化還原與硅的氧化還原相比有以下基本特點(diǎn)：錳的氧化還原與硅的氧化還原相比有以下基本特點(diǎn)： 1 1）在冶煉初期錳和硅一樣被迅速大量氧化，但錳的氧化程度要低些，）在冶煉初期錳和硅一樣被迅速大量氧化，但錳的氧化程度要低些，這是由于硅與氧的結(jié)合能力大于錳與氧的結(jié)合能力；這是由于硅與氧的結(jié)合能力大于錳與氧的結(jié)合能力； 2 2）MnOMnO為弱堿性氧化物，在堿性渣

26、中（為弱堿性氧化物，在堿性渣中（ MnO MnO）大部分呈自由狀態(tài)存在。）大部分呈自由狀態(tài)存在。因此，在一定條件下可以被還原。由于錳的氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故溫度升因此，在一定條件下可以被還原。由于錳的氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故溫度升高有利于錳的還原。所以在生產(chǎn)實(shí)踐中冶煉后期熔池中會(huì)出現(xiàn)回錳現(xiàn)象，是高有利于錳的還原。所以在生產(chǎn)實(shí)踐中冶煉后期熔池中會(huì)出現(xiàn)回錳現(xiàn)象，是由于鋼中有一定數(shù)量的殘錳。由于鋼中有一定數(shù)量的殘錳。（4 4）碳的氧化與還原）碳的氧化與還原 碳的氧化反應(yīng)又稱脫碳反應(yīng)或碳氧反應(yīng)，它是煉鋼過(guò)程中最基本的一碳的氧化反應(yīng)又稱脫碳反應(yīng)或碳氧反應(yīng)，它是煉鋼過(guò)程中最基本的一個(gè)反應(yīng)，貫穿煉鋼過(guò)程的始終

27、。個(gè)反應(yīng)，貫穿煉鋼過(guò)程的始終。 在煉鋼過(guò)程中碳可以被氧直接氧化成在煉鋼過(guò)程中碳可以被氧直接氧化成COCO氣體，反應(yīng)式為；氣體，反應(yīng)式為； 2 2（C C）O2O22 2COCO 熔渣中的（熔渣中的（FeOFeO）與氧化性氣體接觸被氧化成高價(jià)氧化鐵）與氧化性氣體接觸被氧化成高價(jià)氧化鐵 (FeO) + 1/2 (FeO) + 1/2O O2 2 (Fe2O3) (Fe2O3) (Fe2O3) (Fe2O3)從爐渣表面擴(kuò)散到渣與金屬液交界面，與金屬接觸被還原從爐渣表面擴(kuò)散到渣與金屬液交界面，與金屬接觸被還原成低價(jià)氧化鐵成低價(jià)氧化鐵 (Fe2O3) + Fe (Fe2O3) + Fe 3(FeO) 3

28、(FeO) 在渣與金屬界面上，氧溶解到金屬液中在渣與金屬界面上，氧溶解到金屬液中 （ FeO FeO） O O Fe Fe 碳與溶于金屬的氧發(fā)生反應(yīng)，生成碳與溶于金屬的氧發(fā)生反應(yīng)，生成COCO氣體并排出到爐氣中氣體并排出到爐氣中 C C O O COCO （4 4）碳的氧化與還原）碳的氧化與還原 碳的這種氧化反應(yīng)在煉鋼過(guò)程中有著極為重要的作用：碳的這種氧化反應(yīng)在煉鋼過(guò)程中有著極為重要的作用： 1 1）使鐵水中的含碳量降低到所煉鋼種的規(guī)格范圍內(nèi)）使鐵水中的含碳量降低到所煉鋼種的規(guī)格范圍內(nèi)o o 2 2）脫碳反應(yīng)的產(chǎn)物）脫碳反應(yīng)的產(chǎn)物COCO氣體從熔池中排出時(shí)產(chǎn)生佛騰現(xiàn)象，使熔氣體從熔池中排出時(shí)產(chǎn)

29、生佛騰現(xiàn)象，使熔池受到激烈地?cái)噭?dòng)，從而增大了反應(yīng)接觸界面，加速了傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，有池受到激烈地?cái)噭?dòng)，從而增大了反應(yīng)接觸界面，加速了傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，有刮于冶金物化反應(yīng)的進(jìn)行。同時(shí)均勻了熔池的成分和溫度；刮于冶金物化反應(yīng)的進(jìn)行。同時(shí)均勻了熔池的成分和溫度； （3 3）上浮的）上浮的COCO氣體有利千清除鋼中氣體和夾雜物，從而提高鋼的質(zhì)量。氣體有利千清除鋼中氣體和夾雜物，從而提高鋼的質(zhì)量。 為了加速碳的氧化，保持熔池內(nèi)良好的沸騰狀態(tài)，就必須提高爐溫，為了加速碳的氧化，保持熔池內(nèi)良好的沸騰狀態(tài)，就必須提高爐溫，并改善爐渣的流動(dòng)性以及向爐內(nèi)加入氧化劑（鐵礦石、氧氣等）。并改善爐渣的流動(dòng)性以及向爐內(nèi)加入氧

30、化劑（鐵礦石、氧氣等）。（5 5）脫磷）脫磷 磷在鋼中通常認(rèn)為以磷在鋼中通常認(rèn)為以Fe3PFe3P和和Fe2PFe2P形式存在。對(duì)絕大多數(shù)鋼仲來(lái)說(shuō)，磷是有害元形式存在。對(duì)絕大多數(shù)鋼仲來(lái)說(shuō)，磷是有害元素。隨著磷含量的增加，將降低鋼的塑性、韌性，即出現(xiàn)鋼的脆性現(xiàn)象。由于在低溫素。隨著磷含量的增加，將降低鋼的塑性、韌性，即出現(xiàn)鋼的脆性現(xiàn)象。由于在低溫時(shí)更為嚴(yán)重，所以通常稱為時(shí)更為嚴(yán)重，所以通常稱為“冷脆性冷脆性”。一般隨鋼中碳、氮、氧含量的增加，磷的這。一般隨鋼中碳、氮、氧含量的增加，磷的這種有害作用增強(qiáng)。另外，磷在鋼錠中的偏析度很大，更突出了其有害作用。困此，絕種有害作用增強(qiáng)。另外，磷在鋼錠中的偏

31、析度很大，更突出了其有害作用。困此，絕大多數(shù)鋼種含磷量的要求是越低越好（一般要求把磷去除到大多數(shù)鋼種含磷量的要求是越低越好（一般要求把磷去除到0 0045045以下）。只有在以下）。只有在個(gè)別鋼種（如炮彈鋼、易切削鋼等）中磷才作為合金元素使用。個(gè)別鋼種（如炮彈鋼、易切削鋼等）中磷才作為合金元素使用。 在高爐冶煉中，由于爐內(nèi)的還原性氣氛，礦石中的磷幾乎全部進(jìn)入鐵水，因而在高爐冶煉中，由于爐內(nèi)的還原性氣氛，礦石中的磷幾乎全部進(jìn)入鐵水，因而從金屬中脫除磷，乃是煉鋼過(guò)捏的重要任務(wù)，造渣的目的之一就是為了脫磷。從金屬中脫除磷，乃是煉鋼過(guò)捏的重要任務(wù)，造渣的目的之一就是為了脫磷。 煉鋼的脫磷反應(yīng)是在金屬和

32、爐渣的界面上進(jìn)行的，其反應(yīng)式為：煉鋼的脫磷反應(yīng)是在金屬和爐渣的界面上進(jìn)行的，其反應(yīng)式為： 2P + 5(FeO) 2P + 5(FeO) (P (P2 2O O5 5) + 5Fe ) + 5Fe 3(FeO) +(P 3(FeO) +(P2 2O O5 5) ) (3FeOP (3FeOP2 2O O5 5) ) 在煉鋼過(guò)程中，由于上述化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，煉鋼初期，爐溫不高時(shí)對(duì)在煉鋼過(guò)程中，由于上述化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，煉鋼初期，爐溫不高時(shí)對(duì)脫磷反應(yīng)是有利的。由于生成的磷酸鐵（脫磷反應(yīng)是有利的。由于生成的磷酸鐵（ 3FeOP2O5 3FeOP2O5）在高溫下是不穩(wěn)定的化合物，）在高溫下

33、是不穩(wěn)定的化合物，當(dāng)爐溫升高時(shí)，它可以重新分解，使磷又進(jìn)入金屬。為了使磷酸鐵不發(fā)生分解反應(yīng)，當(dāng)爐溫升高時(shí)，它可以重新分解，使磷又進(jìn)入金屬。為了使磷酸鐵不發(fā)生分解反應(yīng)，需向爐內(nèi)加入石灰，使磷酸鐵轉(zhuǎn)比為穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應(yīng)為：需向爐內(nèi)加入石灰，使磷酸鐵轉(zhuǎn)比為穩(wěn)定的磷酸鈣，其反應(yīng)為： (3FeOP (3FeOP2 2O O5 5) + 4(CaO) ) + 4(CaO) (4CaOP (4CaOP2 2O O5 5 + 3(FeO) + 3(FeO) 綜上所述，堿性煉鋼爐內(nèi)脫磷的總反應(yīng)為：綜上所述，堿性煉鋼爐內(nèi)脫磷的總反應(yīng)為： 2P + 5(FeO) + 4(CaO) 2P + 5(FeO) + 4

34、(CaO) (4CaOP(4CaOP2 2O O5 5) + 5Fe ) + 5Fe （5 5）脫磷）脫磷 由以上反應(yīng)式可見(jiàn)，有利脫磷的基本條件是；由以上反應(yīng)式可見(jiàn)，有利脫磷的基本條件是； 1 1）提高滬渣堿度，即提高（）提高滬渣堿度，即提高（ CaO CaO）的含量；）的含量； 2 2）提高爐渣氧化性，即提高（）提高爐渣氧化性，即提高（ FeO FeO）的含量；）的含量； 3 3）脫磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以較低的溶池溫度有利于脫磷；）脫磷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以較低的溶池溫度有利于脫磷； 4 4）加大渣量，即降低（）加大渣量，即降低（P2O5P2O5）含量，也有刊于脫磷。）含量，也有刊于脫磷。 但

35、在實(shí)際生產(chǎn)中還需對(duì)以上的脫磷條件作具體的分析。高堿度、高氧化性爐但在實(shí)際生產(chǎn)中還需對(duì)以上的脫磷條件作具體的分析。高堿度、高氧化性爐渣有利于脫磷。但（渣有利于脫磷。但（CaOCaO）和（）和（FeOFeO）并非可以任意提高，二者之間應(yīng)有一定比值，才）并非可以任意提高，二者之間應(yīng)有一定比值，才能取得良好的效果。（能取得良好的效果。（FeOFeO）能與（）能與（P2O5P2O5）生成磷酸鐵，而且能促進(jìn)石灰的熔化。當(dāng)）生成磷酸鐵，而且能促進(jìn)石灰的熔化。當(dāng)（ CaO CaO）含量一定時(shí)，增加（）含量一定時(shí)，增加（FeOFeO）對(duì)脫磷有利，但）對(duì)脫磷有利，但 （FeOFeO）過(guò)高時(shí)將稀釋（）過(guò)高時(shí)將稀釋（

36、CaOCaO）的）的脫磷作用；（脫磷作用；（CaOCaO）能與（）能與（P2O5P2O5）給合生成穩(wěn)定的化合物，是脫磷的充分條件。但）給合生成穩(wěn)定的化合物，是脫磷的充分條件。但（CaOCaO）過(guò)高將使?fàn)t渣變粘影響脫磷的動(dòng)力學(xué)條件而不利于脫磷。）過(guò)高將使?fàn)t渣變粘影響脫磷的動(dòng)力學(xué)條件而不利于脫磷。 低溫雖然對(duì)脫磷有利，但溫度過(guò)低，則石灰不易熔化，堿性渣不易形成，爐渣粘低溫雖然對(duì)脫磷有利，但溫度過(guò)低，則石灰不易熔化，堿性渣不易形成，爐渣粘度高度高, ,爐渣中各組分的擴(kuò)散困難，反而對(duì)脫磷不利。爐渣中各組分的擴(kuò)散困難，反而對(duì)脫磷不利。 渣量增加，由金屬轉(zhuǎn)入爐渣的總磷量也增加，從而降低了鋼中的磷含量。但過(guò)

37、分渣量增加，由金屬轉(zhuǎn)入爐渣的總磷量也增加，從而降低了鋼中的磷含量。但過(guò)分增大渣量，由于渣層增厚會(huì)引起一系列的間題，如熔池不易沸騰、溫度不均勻、爐渣增大渣量，由于渣層增厚會(huì)引起一系列的間題，如熔池不易沸騰、溫度不均勻、爐渣流動(dòng)性不好和容易引起噴濺等。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中常采用多次倒渣造新渣的措施來(lái)流動(dòng)性不好和容易引起噴濺等。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中常采用多次倒渣造新渣的措施來(lái)提高脫磷的效率。提高脫磷的效率。 總之，對(duì)影響脫磷的因素，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)作具體的分析，靈活地利用和控制這總之，對(duì)影響脫磷的因素，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)作具體的分析，靈活地利用和控制這些因素，才能達(dá)到良好的脫磷玫果。些因素，才能達(dá)到良好的脫磷

38、玫果。 （6 6）脫硫）脫硫 煉鋼使用的金屬料和造渣料（主要是鐵水和石灰）帶入金屬熔池中的煉鋼使用的金屬料和造渣料（主要是鐵水和石灰）帶入金屬熔池中的硫量往往高于成品鋼的要求，因此脫硫也是煉鋼的重要任務(wù)之一，這也是冶硫量往往高于成品鋼的要求，因此脫硫也是煉鋼的重要任務(wù)之一，這也是冶煉過(guò)程中造堿性渣的另一主要目的。煉過(guò)程中造堿性渣的另一主要目的。 硫是活潑的非金屬元素之一，在煉鋼溫度下能夠與很多金屬和非金屬硫是活潑的非金屬元素之一，在煉鋼溫度下能夠與很多金屬和非金屬元素給合成氣、液相的化合物，為發(fā)展各種脫硫方法創(chuàng)造了有利條件。各種元素給合成氣、液相的化合物，為發(fā)展各種脫硫方法創(chuàng)造了有利條件。各種

39、脫硫方法的實(shí)質(zhì)都是將溶解在金屬液中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僖褐胁蝗芙獾南?，進(jìn)脫硫方法的實(shí)質(zhì)都是將溶解在金屬液中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘僖褐胁蝗芙獾南啵M(jìn)入熔渣或經(jīng)熔渣再?gòu)臍庀嘁莩?，在煉鋼過(guò)程中主要是通過(guò)爐渣來(lái)脫硫，氣化入熔渣或經(jīng)熔渣再?gòu)臍庀嘁莩觯跓掍撨^(guò)程中主要是通過(guò)爐渣來(lái)脫硫，氣化去硫所占比例較小去硫所占比例較小。 爐渣去硫就是通過(guò)渣中的堿性氧化物爐渣去硫就是通過(guò)渣中的堿性氧化物 CaO CaO、MnOMnO、MgOMgO（主要是（主要是CaOCaO）把）把來(lái)自金屬的硫結(jié)合成穩(wěn)定的硫化物來(lái)自金屬的硫結(jié)合成穩(wěn)定的硫化物CaSCaS、MnSMnS、MgSMgS等，由于這些硫化物在金等，由于這些硫化物在金屬液中溶解度

40、很小，因此保證了硫不斷由金屬液轉(zhuǎn)入爐渣，其反應(yīng)步驟如下：屬液中溶解度很小，因此保證了硫不斷由金屬液轉(zhuǎn)入爐渣，其反應(yīng)步驟如下： 硫由金屬液向爐渣擴(kuò)散硫由金屬液向爐渣擴(kuò)散 FeS FeS (FeS ) (FeS ) 在爐渣中硫轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化合物在爐渣中硫轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化合物 （ FeS FeS）（）（CaOCaO）（）（CaSCaS）（）（FeOFeO） 所以總的脫硫反應(yīng)式為所以總的脫硫反應(yīng)式為: : FeS FeS （CaOCaO） （CaSCaS）（）（FeOFeO）（6 6）脫硫）脫硫 1 1）高堿度）高堿度 由脫硫反應(yīng)式可知，提高爐渣堿度，即增加渣中（由脫硫反應(yīng)式可知，提高爐渣堿度，即增加渣

41、中（ CaO CaO）含量有利于脫硫反應(yīng)的）含量有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，但脫硫是在金屬液進(jìn)行，但脫硫是在金屬液爐渣界面進(jìn)行反應(yīng)，在煉鋼溫度下，若爐渣堿度過(guò)高，爐渣界面進(jìn)行反應(yīng)，在煉鋼溫度下，若爐渣堿度過(guò)高，爐渣粘度增大，從而增加了反應(yīng)物（爐渣粘度增大，從而增加了反應(yīng)物（FeSFeS）通過(guò)金屬液）通過(guò)金屬液爐渣界面的阻力和降低了爐渣界面的阻力和降低了脫硫產(chǎn)物（脫硫產(chǎn)物（CaSCaS）離開(kāi)反應(yīng)區(qū)的擴(kuò)散速度。因此，在提高堿度的同時(shí)，必須保證爐渣）離開(kāi)反應(yīng)區(qū)的擴(kuò)散速度。因此，在提高堿度的同時(shí)，必須保證爐渣具有良好的流動(dòng)性。具有良好的流動(dòng)性。 2 2）高溫）高溫 由于脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以高溫有利于脫硫

42、，同時(shí)高溫可以促進(jìn)石灰的熔由于脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以高溫有利于脫硫，同時(shí)高溫可以促進(jìn)石灰的熔化和改善爐渣的流動(dòng)性，在轉(zhuǎn)爐、平爐中，高溫還能強(qiáng)化熔池沸騰，有利于擴(kuò)散過(guò)程，化和改善爐渣的流動(dòng)性，在轉(zhuǎn)爐、平爐中，高溫還能強(qiáng)化熔池沸騰，有利于擴(kuò)散過(guò)程，從而使脫硫速度加快。從而使脫硫速度加快。 3 3）低（）低（FeOFeO） 根據(jù)化學(xué)中的質(zhì)量作用定律，減少生成物的濃度，即降低渣中（根據(jù)化學(xué)中的質(zhì)量作用定律，減少生成物的濃度，即降低渣中（FeOFeO）的含量，）的含量，有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。如在電爐煉鋼的還廈期，爐渣的脫硫能力隨著渣中（有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。如在電爐煉鋼的還廈期，爐渣的脫硫能力隨著渣中

43、（FeOFeO）含量的降低而顯著增大。但在氧化性的轉(zhuǎn)爐煉鋼中，爐渣中有適量的（含量的降低而顯著增大。但在氧化性的轉(zhuǎn)爐煉鋼中，爐渣中有適量的（FeOFeO），反而），反而有利于去硫。這主要是由干渣中有足夠的（有利于去硫。這主要是由干渣中有足夠的（FeOFeO）有助于加速右灰的熔解，促進(jìn)爐渣）有助于加速右灰的熔解，促進(jìn)爐渣堿度的提高和使?fàn)t渣流動(dòng)性變好，改善了脫硫的動(dòng)力學(xué)條件。堿度的提高和使?fàn)t渣流動(dòng)性變好，改善了脫硫的動(dòng)力學(xué)條件。 4 4）大渣量）大渣量 增大渣量或采用多次倒渣造新渣的措施可以稀釋生成物（增大渣量或采用多次倒渣造新渣的措施可以稀釋生成物（CaSCaS）的濃度，有利）的濃度，有利于脫硫

44、反應(yīng)的進(jìn)行。但這樣作會(huì)增加煉鋼時(shí)間，耗費(fèi)熱量以及降低金屬收得率等。于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。但這樣作會(huì)增加煉鋼時(shí)間，耗費(fèi)熱量以及降低金屬收得率等。（7 7）脫氧）脫氧 1 1）脫氧的目的）脫氧的目的 破壞鋼錠的合理結(jié)構(gòu)：如果澆注未經(jīng)脫氧的鋼液，隨著溫破壞鋼錠的合理結(jié)構(gòu)：如果澆注未經(jīng)脫氧的鋼液，隨著溫度的不斷降低，由于碳和度的不斷降低，由于碳和 氧嚴(yán)重時(shí)使得澆注澡作無(wú)法進(jìn)行，輕者氧嚴(yán)重時(shí)使得澆注澡作無(wú)法進(jìn)行，輕者也會(huì)使部分也會(huì)使部分COCO氣泡殘留于鋼中，成為不規(guī)則的氣泡造成鋼錠報(bào)廢。氣泡殘留于鋼中，成為不規(guī)則的氣泡造成鋼錠報(bào)廢。 降低鋼的機(jī)械性能：由于氧在液體鋼中溶解度校大，而在固降低鋼的機(jī)械性能：由

45、于氧在液體鋼中溶解度校大，而在固體鋼中的溶解度很小。氧以氧化物夾雜的形式存在于鋼中，使鋼的體鋼中的溶解度很小。氧以氧化物夾雜的形式存在于鋼中，使鋼的塑性、沖擊韌性和其他機(jī)械性能降低。塑性、沖擊韌性和其他機(jī)械性能降低。 加劇鋼的熱脆傾向：如前所述，殘留于鋼中的加劇鋼的熱脆傾向：如前所述，殘留于鋼中的FeOFeO能同能同F(xiàn)eSFeS形形成低熔點(diǎn)的共晶體，從而增加了硫的成低熔點(diǎn)的共晶體，從而增加了硫的“熱脆熱脆”危害。危害。 由于鋼中溶解過(guò)多的氧有這些害處，所以，所有的鋼種在冶煉由于鋼中溶解過(guò)多的氧有這些害處，所以，所有的鋼種在冶煉終了時(shí)必須進(jìn)行一定程度的脫氧，并在脫氧的同時(shí)，使鋼中硅、錳終了時(shí)必須

46、進(jìn)行一定程度的脫氧，并在脫氧的同時(shí)，使鋼中硅、錳及其他合金元素的含量達(dá)到成品鋼規(guī)格的要求。完成合金化任務(wù)。及其他合金元素的含量達(dá)到成品鋼規(guī)格的要求。完成合金化任務(wù)。（7 7）脫氧）脫氧 2 2）脫氧方法）脫氧方法 現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)中所采用的脫氧方法，根據(jù)脫氧劑加入方法和脫氧機(jī)理現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)中所采用的脫氧方法，根據(jù)脫氧劑加入方法和脫氧機(jī)理的不同，主要分為三類：沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧和真空脫氧。的不同，主要分為三類：沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧和真空脫氧。 沉淀脫氧沉淀脫氧 沉淀脫氧是煉鋼中常用的一種脫氧方法。轉(zhuǎn)爐、平爐煉鋼多采用這沖方沉淀脫氧是煉鋼中常用的一種脫氧方法。轉(zhuǎn)爐、平爐煉鋼多采用這沖方去。沉淀脫氧就是直

47、接向鋼液中加入與氧親和力比鐵與氧親和力大的元素去。沉淀脫氧就是直接向鋼液中加入與氧親和力比鐵與氧親和力大的元素（脫氧劑），使它奪取溶解于鋼中的的氧，生成不溶于鋼液的氧比物，上浮（脫氧劑），使它奪取溶解于鋼中的的氧，生成不溶于鋼液的氧比物，上浮進(jìn)人爐渣，從而降低鋼中的氧含量。由于加入的脫氧元素是在鋼液中直接與進(jìn)人爐渣，從而降低鋼中的氧含量。由于加入的脫氧元素是在鋼液中直接與氧反應(yīng)，所以又叫直接脫氧。氧反應(yīng)，所以又叫直接脫氧。 沉淀脫氧的特點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)便，脫氧速度快，沉淀脫氧的特點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)便，脫氧速度快，時(shí)間短。但由于脫氧反應(yīng)主要在鋼液內(nèi)部進(jìn)行，鋼中會(huì)有脫氧產(chǎn)物，而形成時(shí)間短。但由于脫氧反應(yīng)主要

48、在鋼液內(nèi)部進(jìn)行，鋼中會(huì)有脫氧產(chǎn)物，而形成非金屬夾雜，影響鋼的質(zhì)量。非金屬夾雜，影響鋼的質(zhì)量。 沉淀脫氧使用的各種脫氧元素通常以鐵合金或純金屬的方式直接加入鋼沉淀脫氧使用的各種脫氧元素通常以鐵合金或純金屬的方式直接加入鋼包內(nèi)的鋼液中，或在煉鋼爐內(nèi)預(yù)先加入部分合金對(duì)鋼液進(jìn)行預(yù)脫氧。常用的包內(nèi)的鋼液中，或在煉鋼爐內(nèi)預(yù)先加入部分合金對(duì)鋼液進(jìn)行預(yù)脫氧。常用的脫氧劑主要有：硅鐵、錳鐵、鋁以及硅鈣、硅錳鈣等復(fù)合脫氧劑。脫氧劑主要有：硅鐵、錳鐵、鋁以及硅鈣、硅錳鈣等復(fù)合脫氧劑。（7 7）脫氧）脫氧 2 2）脫氧方法）脫氧方法 擴(kuò)散脫氧擴(kuò)散脫氧 擴(kuò)散脫氧是以氧在金屬液與爐渣間的分配定律作為基礎(chǔ)的。根據(jù)這個(gè)定擴(kuò)散

49、脫氧是以氧在金屬液與爐渣間的分配定律作為基礎(chǔ)的。根據(jù)這個(gè)定津，當(dāng)溫度一定時(shí)，氧在金屬液與爐渣間的分配比為一常數(shù)，即：津，當(dāng)溫度一定時(shí)，氧在金屬液與爐渣間的分配比為一常數(shù)，即： L L0 0 （FeOFeO）/ O / O 常數(shù)常數(shù) 式中式中L L0 0 氧的分配系數(shù)。氧的分配系數(shù)。 因此，只要人為降低渣中（因此，只要人為降低渣中（FeOFeO）的含量，必將引起氧自金屬液向爐渣）的含量，必將引起氧自金屬液向爐渣的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除金屬液中氧的目的。的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫除金屬液中氧的目的。 擴(kuò)散脫氧法一般應(yīng)用于電爐煉鋼中。生產(chǎn)中將炭粉、硅鐵粉、硅鈣粉或擴(kuò)散脫氧法一般應(yīng)用于電爐煉鋼中。生產(chǎn)中將

50、炭粉、硅鐵粉、硅鈣粉或鋁粉等脫氧劑加入渣中，依靠粉狀脫氧劑對(duì)爐渣的還原作用，使渣中（鋁粉等脫氧劑加入渣中，依靠粉狀脫氧劑對(duì)爐渣的還原作用，使渣中（FeOFeO）含量降低，從而達(dá)到降低鋼液中含量降低，從而達(dá)到降低鋼液中OO的目的，其脫氧反應(yīng)可表示為：的目的，其脫氧反應(yīng)可表示為： O O Fe Fe （FeOFeO） y y（FeOFeO） x x（MeMe）（）（MexOyMexOy） y Fe y Fe 擴(kuò)散脫氧的特點(diǎn)是脫氧元素不直接加入鋼液中，而是通過(guò)擴(kuò)散脫氧的特點(diǎn)是脫氧元素不直接加入鋼液中，而是通過(guò)O O 向爐渣中向爐渣中擴(kuò)散，來(lái)減少鋼液中擴(kuò)散，來(lái)減少鋼液中O O 的含量，因此又叫間接脫氧

51、。的含量，因此又叫間接脫氧。 擴(kuò)散脫氧的優(yōu)點(diǎn)是，由于脫氧反應(yīng)在爐渣中進(jìn)行，脫氧產(chǎn)物不易進(jìn)入鋼擴(kuò)散脫氧的優(yōu)點(diǎn)是，由于脫氧反應(yīng)在爐渣中進(jìn)行，脫氧產(chǎn)物不易進(jìn)入鋼液中，故鋼液較純凈，所以是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的一種很好的脫氧方法，其缺點(diǎn)是液中，故鋼液較純凈，所以是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼的一種很好的脫氧方法，其缺點(diǎn)是操作較復(fù)雜，脫氧速度慢，時(shí)間長(zhǎng)。因此，實(shí)際操作中常采用擴(kuò)散脫氧與沉操作較復(fù)雜，脫氧速度慢，時(shí)間長(zhǎng)。因此，實(shí)際操作中常采用擴(kuò)散脫氧與沉淀脫氧相結(jié)合的綜合脫氧方法。淀脫氧相結(jié)合的綜合脫氧方法。（7 7）脫氧）脫氧 2 2）脫氧方法）脫氧方法 真空脫氧真空脫氧 所謂真空脫氧是將已煉成的鋼液，置于真空條件下，利用鋼液中的

52、碳作所謂真空脫氧是將已煉成的鋼液，置于真空條件下，利用鋼液中的碳作為脫氧劑進(jìn)行脫氧。其反應(yīng)為：為脫氧劑進(jìn)行脫氧。其反應(yīng)為： O O C C COCO 在真空下，由于在真空下，由于 CO CO分壓下降，破壞了鋼液中碳、氧的平衡關(guān)系，使碳分壓下降，破壞了鋼液中碳、氧的平衡關(guān)系，使碳的脫氧能力大大提高。真空脫氧的最大特點(diǎn)是它的脫氧產(chǎn)物的脫氧能力大大提高。真空脫氧的最大特點(diǎn)是它的脫氧產(chǎn)物COCO不污染鋼液，不污染鋼液，而且在而且在COCO上浮的過(guò)程中，還會(huì)把鋼中的氣體（氮、氫）和非金屬夾雜物帶走上浮的過(guò)程中，還會(huì)把鋼中的氣體（氮、氫）和非金屬夾雜物帶走。（8 8）鋼的合金化）鋼的合金化 加入某一種或幾

53、種合金元素，使其在鋼中的含量達(dá)到成品鋼規(guī)加入某一種或幾種合金元素，使其在鋼中的含量達(dá)到成品鋼規(guī)格的操作過(guò)程，通稱合金化。實(shí)際上，脫氧和合金化經(jīng)常是同時(shí)進(jìn)行格的操作過(guò)程，通稱合金化。實(shí)際上，脫氧和合金化經(jīng)常是同時(shí)進(jìn)行的。加入鋼中的脫氧劑一部分消耗于鋼的脫氧，轉(zhuǎn)化為脫氧產(chǎn)物而排的。加入鋼中的脫氧劑一部分消耗于鋼的脫氧，轉(zhuǎn)化為脫氧產(chǎn)物而排出；另一部分則為鋼液所吸收，起合金化的作用。而加入鋼中的合金出；另一部分則為鋼液所吸收，起合金化的作用。而加入鋼中的合金元素，因其與氧的親和力多半比鐵強(qiáng)，也必然起一定的脫氧作用。元素，因其與氧的親和力多半比鐵強(qiáng)，也必然起一定的脫氧作用。 合金元素的加入方法主要取決于

54、它們的被氧化程度，以及合金元合金元素的加入方法主要取決于它們的被氧化程度，以及合金元素的熔點(diǎn)，比重和加入量的多少。素的熔點(diǎn)，比重和加入量的多少。 對(duì)于不氧化的元素，如鎳、鉑、銅等，它們與氧的結(jié)合力都對(duì)于不氧化的元素，如鎳、鉑、銅等，它們與氧的結(jié)合力都比較小，岡此，可在裝料時(shí)加入，也可在化鐵爐內(nèi)與生鐵一起熔化。比較小，岡此，可在裝料時(shí)加入，也可在化鐵爐內(nèi)與生鐵一起熔化。 對(duì)于弱氧化元素，如鎢、鉻等，它們與氧的親和力不大，按冶對(duì)于弱氧化元素，如鎢、鉻等，它們與氧的親和力不大，按冶煉方法不同，一般以鐵合金形式加入鋼包內(nèi)。煉方法不同，一般以鐵合金形式加入鋼包內(nèi)。 對(duì)于那些易氧化的元泰，如鋁、硅、硼、釩

55、、鈦等，它們既易對(duì)于那些易氧化的元泰，如鋁、硅、硼、釩、鈦等，它們既易被鋼液中熔解的氧所氧化，也易被渣中氧化鐵所氧比，所以為了減少被鋼液中熔解的氧所氧化，也易被渣中氧化鐵所氧比，所以為了減少燒損，應(yīng)盡量在脫氧良好的情況下加入，特別是對(duì)于比較昂貴的合金燒損，應(yīng)盡量在脫氧良好的情況下加入，特別是對(duì)于比較昂貴的合金元素。如釩、鈮、鈦等，應(yīng)在最后加入，以提高它們的回收率。元素。如釩、鈮、鈦等，應(yīng)在最后加入，以提高它們的回收率。（9 9）鋼中的氣體）鋼中的氣體 鋼中的氣體主要是指氧、氮、氫這三種氣體。在煉鋼生產(chǎn)中，由于大鋼中的氣體主要是指氧、氮、氫這三種氣體。在煉鋼生產(chǎn)中，由于大氣和水分直接參與冶金反應(yīng)

56、過(guò)程，這些氣體不可避免地會(huì)進(jìn)入到鋼液中去，氣和水分直接參與冶金反應(yīng)過(guò)程，這些氣體不可避免地會(huì)進(jìn)入到鋼液中去，從而對(duì)產(chǎn)品的性能和質(zhì)量帶來(lái)各種影響。從而對(duì)產(chǎn)品的性能和質(zhì)量帶來(lái)各種影響。 氮和氫僅微熔于鋼液中（約氮和氫僅微熔于鋼液中（約1 110ppm10ppm之間），它們?cè)诠腆w鋼中的熔解量之間），它們?cè)诠腆w鋼中的熔解量更小，但它們對(duì)鋼性能的影響卻很大。更小，但它們對(duì)鋼性能的影響卻很大。 氮的來(lái)源和危害氮的來(lái)源和危害 鋼中的氮主要來(lái)源于氧氣、爐氣和所加入的金屬爐料。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉鋼中的氮主要來(lái)源于氧氣、爐氣和所加入的金屬爐料。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼，其含氮量主要受氧氣純度的影響。鋼中的氮能增加鋼的時(shí)效硬化性

57、，的鋼，其含氮量主要受氧氣純度的影響。鋼中的氮能增加鋼的時(shí)效硬化性，即含氮高的鋼在經(jīng)長(zhǎng)時(shí)問(wèn)放置后，性能不斷變比，鋼的強(qiáng)度和硬度升高，即含氮高的鋼在經(jīng)長(zhǎng)時(shí)問(wèn)放置后，性能不斷變比，鋼的強(qiáng)度和硬度升高，塑性和沖擊韌性顯著下降。鋼材的時(shí)效硬化，有時(shí)可能造成鋼在使用和冷塑性和沖擊韌性顯著下降。鋼材的時(shí)效硬化，有時(shí)可能造成鋼在使用和冷加工過(guò)程中的斷裂。另外，鋼中氮還是導(dǎo)致加工過(guò)程中的斷裂。另外，鋼中氮還是導(dǎo)致“藍(lán)脆藍(lán)脆”的主耍原因。所謂的主耍原因。所謂“藍(lán)脆藍(lán)脆”是指是指250250450450這個(gè)溫度范圍內(nèi)鋼的強(qiáng)度升高、沖擊韌性下降。這個(gè)溫度范圍內(nèi)鋼的強(qiáng)度升高、沖擊韌性下降。由于鋼在這種溫度下加熱時(shí)，表

58、面發(fā)藍(lán)，因而叫由于鋼在這種溫度下加熱時(shí)，表面發(fā)藍(lán)，因而叫“藍(lán)脆藍(lán)脆”。但在一定條件。但在一定條件下，氮也作為一種重要合金元素來(lái)應(yīng)用。一般采用中間合金和滲氮方法加下，氮也作為一種重要合金元素來(lái)應(yīng)用。一般采用中間合金和滲氮方法加入鋼中。如高鉻鋼中加入氮，可提高其強(qiáng)度而又不降低塑性。在不銹鋼中入鋼中。如高鉻鋼中加入氮，可提高其強(qiáng)度而又不降低塑性。在不銹鋼中氮可增強(qiáng)其抗腐蝕的能力；對(duì)鋼部件進(jìn)行表面滲氮處理，則可提高其耐磨氮可增強(qiáng)其抗腐蝕的能力；對(duì)鋼部件進(jìn)行表面滲氮處理，則可提高其耐磨性、抗蝕性和疲勞性能。性、抗蝕性和疲勞性能。（9 9）鋼中的氣體）鋼中的氣體 氫的來(lái)源和危害氫的來(lái)源和危害 鋼中的氫主要

59、來(lái)源于煉鋼用原材料，例如，石灰通常含有鋼中的氫主要來(lái)源于煉鋼用原材料，例如，石灰通常含有4 46 6的的水分，鐵合金中也有少量水分，爐襯和澆注設(shè)備（如未烘干的爐襯、鋼水分，鐵合金中也有少量水分，爐襯和澆注設(shè)備（如未烘干的爐襯、鋼包等）也是氫的來(lái)源之一。此外，氫也可來(lái)自大氣中的水分，尤其在雨包等）也是氫的來(lái)源之一。此外，氫也可來(lái)自大氣中的水分，尤其在雨季時(shí)，空氣濕度大，鋼中往往有較多的氫。季時(shí)，空氣濕度大，鋼中往往有較多的氫。 鋼中氫危害性極大，隨著鋼中含氫量的增加，鋼的強(qiáng)度，特別是塑鋼中氫危害性極大，隨著鋼中含氫量的增加，鋼的強(qiáng)度，特別是塑性和韌性將顯著下降，使鋼變脆，稱為性和韌性將顯著下降，

60、使鋼變脆，稱為“氫脆氫脆”。氫還是鋼中。氫還是鋼中“白點(diǎn)白點(diǎn)”產(chǎn)生的恨本原因，鋼中白點(diǎn)是在軋制和鍛造后冷卻過(guò)程中形成的，在鋼產(chǎn)生的恨本原因，鋼中白點(diǎn)是在軋制和鍛造后冷卻過(guò)程中形成的，在鋼材上取斷口試片，斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)，故稱為材上取斷口試片，斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點(diǎn)，故稱為“白白點(diǎn)點(diǎn)”，但在鋼的橫斷屈取酸浸試片，試片上呈極細(xì)的裂縫，所以又稱，但在鋼的橫斷屈取酸浸試片，試片上呈極細(xì)的裂縫，所以又稱“發(fā)裂發(fā)裂”。這種存在于鋼坯內(nèi)部的小裂縫，將在鋼材加工成材廠的使用。這種存在于鋼坯內(nèi)部的小裂縫，將在鋼材加工成材廠的使用中繼續(xù)擴(kuò)展，有時(shí)使鋼材突然破壞，因此，有白點(diǎn)的鋼材不能使用