鋼生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)

鋼生產(chǎn)的理論基礎(chǔ)

煉鋼過程實質(zhì)上是許多非常復(fù)雜的高溫物理化學(xué)轉(zhuǎn)變的綜合過程，它涉及到多種不同聚集狀態(tài)存在的組員，如固態(tài)(爐料、輔助材料及爐襯等)、液態(tài)(液體金屬及爐渣)及氣態(tài)(爐氣、吹入金屬內(nèi)的空氣或氧氣等)。在冶金反應(yīng)過程中，應(yīng)用冶金反應(yīng)熱力學(xué)計算一定條件下反應(yīng)變化的方向和限度以及將得到的最終產(chǎn)物問題選擇濃度、溫度和壓力等作為計算參數(shù)；應(yīng)用冶金反應(yīng)動力學(xué)研究反應(yīng)過程的機理、速率以及它與各種因素的關(guān)系，確定強化冶金過程的措施。第2頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)8.1.1爐渣的作用與性質(zhì)煉鋼爐渣主要是氧化物、還有少量氟化物、磷化物、硫化物。煉鋼過程中爐渣作用（成分及熱量）

1）控制鋼液的氧化還原反應(yīng)；2）脫除雜質(zhì)（S、P），吸收夾雜物；3）防止鋼液的吸氣4）防止鋼液的散熱；5）穩(wěn)定電弧燃燒（對EAF和LF）；6）爐渣是電阻發(fā)熱體（對電渣重熔）；7）防止鋼液的二次氧化（鋼包/中包覆蓋劑、結(jié)晶器保護渣）；第3頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

煉鋼過程中爐渣的渣系一般多選用CaO-SiO2-Al2O3三元渣系的基礎(chǔ)渣系，再在此基礎(chǔ)渣系的基礎(chǔ)上通過加入某些物質(zhì)來調(diào)整渣系的性質(zhì)。表8-1為渣系中主要物質(zhì)及加入物質(zhì)的主要作用。8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)組成作用CaO調(diào)節(jié)渣堿度，脫硫劑SiO2調(diào)節(jié)渣堿度和粘度Al2O3調(diào)整CaO-SiO2-Al2O3三元系渣處于低熔點位置BaO調(diào)整渣系光學(xué)堿度，有利于脫硫、脫磷MnO調(diào)整渣系粘度MgO調(diào)整渣系粘度，保護鎂質(zhì)爐襯FeO渣系氧化性強弱的尺度CaF2助熔，調(diào)整渣的粘度表8-1渣的主要組成及其作用第4頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)8.1.2爐渣成分的選擇（1）堿度

在煉鋼生產(chǎn)中，常采用爐渣中主要的堿性氧化物的質(zhì)量分數(shù)與酸性氧化物的質(zhì)量分數(shù)之比定義為爐渣的堿度二元堿度轉(zhuǎn)爐終渣3～4四元堿度堿性煉鋼渣堿度表8-2列出了部分煉鋼爐渣的典型化學(xué)組成范圍。第5頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)類別CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOP2O5CaF2備注轉(zhuǎn)爐渣36-5518-251.5-2.05-76-89-201.0-6.0--氧氣頂吹36-4018-251.5-2.05-76-88-100.5-1.5--頂?shù)讖?fù)吹精煉渣43-5522-2510-158-11<10發(fā)泡渣50-5521-2510-157-8<2.0脫硫渣50-5515-186-70-10<0.5<1.0----一般電爐煉鋼渣40-5012-203-57-125-108-15氧化渣50-5515-186-70-10<0.5<1.08-10還原渣電渣重熔4-50.7-0.325-30--------70C(0-24)表8-2煉鋼爐渣的典型成分/%第6頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（2）渣指數(shù)MI

8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)渣指數(shù)也稱為曼內(nèi)斯曼指數(shù)，用MI表示，其定義式為此參數(shù)主要用于爐外精煉渣系，它反映了保證精煉渣在一定的堿度下，使渣具有一定的流動性，研究表明，渣指數(shù)越低，脫硫效果越差。（3）熔渣相圖

將爐渣熔點和組成的關(guān)系用圖形表示出來，這種圖形稱作爐渣的狀態(tài)圖，也叫做爐渣相圖。

CaO-SiO2系、CaO-Al2O3系、CaO-SiO2-FeO三元系分別見圖3-1、圖3-2、圖3-3。MI=

W(CaO)/W(SiO2·Al2O3)

第7頁,共67頁，2024年2月25日，星期天圖8-1CaO-SiO2系第8頁,共67頁，2024年2月25日，星期天圖8-2CaO-Al2O3系第9頁,共67頁，2024年2月25日，星期天圖8-3CaO-SiO2-FeO系

第10頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)8.1.3爐渣的粘度和其他物理性質(zhì)（1）粘度影響爐渣粘度的因素：1）爐渣熔點越高，粘度也越大；2）粘度與熔體中離子團大小有關(guān)3）渣中含有未溶解的質(zhì)點（如MgO、

CaO、Cr2O3、C）時，粘度增大。合適爐渣的粘度在(0.02～0.05）泊，鋼液的粘度在0.0025泊左右。鋼液的粘度比爐渣小10倍左右。圖8-4氧化性爐渣堿度、溫度與粘度的關(guān)系第14頁,共67頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)（2）爐渣的起泡性

渣的泡沫雖然能增大氣-渣-鋼間反應(yīng)的界面積及反應(yīng)速率，但其導(dǎo)熱性能差，在某些條件下惡化了熔渣對鋼液的傳熱。

在轉(zhuǎn)爐冶煉中，泡沫渣能引起爐內(nèi)渣-鋼噴濺及從爐口溢出，并發(fā)生黏附氧槍頭等問題。

在電弧爐冶煉中，在氧化期多采用埋弧泡沫渣工藝，其實質(zhì)是通過碳氧反應(yīng)生成CO氣體促使爐渣泡沫化。

在LF精煉中，根據(jù)需要，通過加入發(fā)泡劑，使基渣體積膨脹、厚度增加，達到埋弧精煉的目的

，從而減少電弧向爐頂、爐壁輻射的熱量，有利于鋼液提溫和提高電效率。

另外，有研究者認為，在低溫條件下，高碳鋼液和高濃度的(FeO)接觸表面上能生成CO氣泡，易生成泡沫渣。第16頁,共67頁，2024年2月25日，星期天(3)熔渣的表面張力和界面張力

8.1爐渣和鋼之間的氧化還原反應(yīng)1)熔渣的表面張力

熔渣的表面張力與其成分有關(guān)，也與氣氛的組成與壓力有關(guān)。純氧化物的表面張力位于0.3～0.6N/m，主要與離子間的鍵能有關(guān)。圖8-5各種氧化物對FeO表面張力的影響(1420℃)第17頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2)渣-鋼界面張力

煉鋼爐渣與鋼液間的界面張力在0.2～1.0N?M-1之間，與渣和鋼液的組成及溫度有關(guān)。影響界面張力的熔渣組分可分為兩類：不溶或極微小溶于鋼中的組分，如SiO2、CaO、Al2O3等不會引起渣-鋼間界面張力發(fā)生明顯的變化；能分配在熔渣與鋼液之間的組分，如FeO、FeS、MnO、CaC2等對渣-鋼間界面張力降低很大。第18頁,共67頁，2024年2月25日，星期天影響界面張力的金屬元素可分為三種：不轉(zhuǎn)入渣相中的元素，如C、W、Mo、Ni等以氧化物的形式進入渣中的元素，如Si、P、Cr等表面活性很強的元素，如O、S等（4）爐渣的氧化性全鐵法∑w(FeO)﹪=w(FeO)﹪+0.90w(Fe2O3)﹪全氧法∑w(FeO)﹪=w(FeO)﹪+1.35w(Fe2O3)﹪對煉鋼過程的影響：化渣速度和粘度、傳氧脫磷鋼的氧化合金元素

第19頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.1.4渣量在煉鋼過程中確定方法（1）煉鋼造渣方法：

1）單渣法在冶煉爐中爐渣能一次完成冶煉所規(guī)定的要求。轉(zhuǎn)爐煉鋼在鐵水[S]、[P]含量不高時采用。

2）雙渣法在冶煉爐中造兩次渣（造渣-扒渣-造渣）。轉(zhuǎn)爐煉鋼在鐵水[S]、[P]含量高、冶煉取向硅鋼時采用。

3)雙渣留渣法造渣量確定：使爐渣二元堿度在3～4。

第20頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（2）造渣量的確定:

噸鋼中元素氧化形成氧化物的量Q生成渣、耗氧量、放熱和鋼液升溫的關(guān)系式如下:式中Δw[M]以0.1%作一單位，如Δw[M]＝0.6%則以6帶入,下同第21頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（3）石灰量為簡便的計算渣量，可從原始的硅含量考慮，如氧氣頂吹采用的單渣法、電爐氧化期冶煉過程加入石灰量的計算式可為：

式中（4）鋼中殘存元素的含量和渣量鋼中殘存元素的含量和渣量的有如下的關(guān)系：kg/t鋼第22頁,共67頁，2024年2月25日，星期天圖8-6決定鋼中參與元素含量時，LM與Q渣、Σw(M)的關(guān)系圖第23頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.2碳氧化反應(yīng)碳的氧化在煉鋼過程中具有多方面的作用：

(1)熔池中排出的CO使鋼液產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，使熔池受到激烈的攪拌，起到均勻熔池成分和溫度的作用；

(2)大量的CO氣泡通過渣層是產(chǎn)生泡沫渣和氣-渣-金三相乳化的重要原因；

(3)上浮的CO氣泡有利于鋼中氣體和夾雜物的排出，從而提高鋼的質(zhì)量；（4）放熱升溫。脫碳反應(yīng)與煉鋼中其它反應(yīng)有著密切的聯(lián)系。熔渣的氧化性、鋼中氧含量等也受脫碳反應(yīng)的影響。第24頁,共67頁，2024年2月25日，星期天J/mol；8.2.1氧氣在鐵液中的溶解氧氣的溶解(直接)在吹氧時氧氣的溶解是放熱過程。FeO的溶解:(間接)J/mol；FeO的溶解是吸熱過程。氧的飽和溶解度隨溫度的升高而增加。第25頁,共67頁，2024年2月25日，星期天J/mol；8.2.2鐵液中碳的溶解碳的溶解：碳溶于鐵液是吸熱過程。隨溫度上升溶解度增加。碳的飽和溶解度：Fe-C二元系：℃Fe-C-ΣM多元系：第26頁,共67頁，2024年2月25日，星期天圖8-7硅含量對不同鐵合金中碳的溶解度的影響在電爐冶煉不銹鋼操作中應(yīng)特別注意吸碳的問題，因為冶煉含高鉻、鈦的低碳鋼的吸碳能力很大。(與合金元素與碳的親和力有關(guān))

第27頁,共67頁，2024年2月25日，星期天

煉鋼的一個重要任務(wù)是吹氧去除鐵液中的碳，稱為脫碳。脫碳反應(yīng)有：J/mol脫碳反應(yīng)生成CO產(chǎn)物是主流。碳的氧化以間接氧化為主。8.2.3碳氧化反應(yīng)J/molJ/molJ/mol1.脫碳反應(yīng)熱力學(xué)第28頁,共67頁，2024年2月25日，星期天碳氧積1600℃，PCO=1atm,m＝w[C]·w[O]=0.0025轉(zhuǎn)爐煉鋼用碳氧積評價:(1)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹效果的好壞;(2)氧槍噴頭冶金性能;(3)轉(zhuǎn)爐爐形控制。2.熔池碳氧化

實際上m值并非一個常數(shù)，據(jù)近年來的進一步研究證明，m值隨碳的增加而減小，在不同W[C]和溫度時，M值隨w[C]的變化情況如表8-10所示。(T高CO穩(wěn)定，[C]高CO穩(wěn)定)w[C]/%w[C]·w[O]備注1500℃1600℃1700℃1800℃1900℃0.02～0.200.001860.00200.002180.002320.00245有CO2反應(yīng)，fC=fO≈10.500.001770.00190.002080.002200.00235基本無CO2反應(yīng)，fC>1，fO>11.000.001680.001810.001960.002080.002252.000.001550.001700.001840.001950.00210表8-10不同溫度和含碳量的碳氧積第29頁,共67頁，2024年2月25日，星期天熔體和爐渣相平衡時，氧在鋼渣中的分配常數(shù)：

在實際計算中，由于h渣和ρ渣相對較小，其產(chǎn)生的壓力低于5000Pa(<0.05kg/cm2)，可忽略不計，因此，上式可表示為：與CO氣泡平衡的氧濃度：氣泡內(nèi)CO的分壓力近似地等于外界壓力第30頁,共67頁，2024年2月25日，星期天3.鋼液脫碳反應(yīng)動力學(xué)熔池中的碳氧反應(yīng)至少包括三個環(huán)節(jié)：

(1)反應(yīng)物C和O向反應(yīng)區(qū)擴散；

(2)碳和氧在反應(yīng)區(qū)進行化學(xué)反應(yīng)；

(3)反應(yīng)后產(chǎn)物的排出——CO或CO+CO2混合物的逸出。脫碳速率的計算:——供氧速度；dw[C]——鋼中碳含量的變化值；dw(O)——渣中氧當量變化值，由渣中(FeO)折算出；dt——變化單位時間。第31頁,共67頁，2024年2月25日，星期天上式中熔體中氧含量變化值可表示為式中dΔw[O]變化很小，計算時可忽略不計在dt時間內(nèi)渣中氧重量的變化值和(FeO)、Q渣的關(guān)系式為由渣和鋼液中氧的變化找出dw(FeO)和碳的變化關(guān)系:第32頁,共67頁，2024年2月25日，星期天由上述諸式整理可得：第33頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.3鋼液中的氣體和去除8.3.1氣體對鋼質(zhì)的影響

偏析及孔隙發(fā)紋與白點時效性與藍脆機械性能差冶煉爐種鋼種w[H]/10-6

w[N]/10-6堿性電爐低合金結(jié)構(gòu)鋼4～770～140高合金鋼8～11150～200堿性轉(zhuǎn)爐純氧頂吹3～520～40轉(zhuǎn)爐側(cè)吹鼓風(fēng)3～530～60表8-12不同冶煉爐鋼中氫、氮的含量范圍第34頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.3鋼液中的氣體和去除8.3.2氣體在鋼液中的溶解H的溶解度：N的溶解度：第35頁,共67頁，2024年2月25日，星期天氫、氮在鐵液中溶解反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)見表8-13。8.3鋼液中的氣體和去除8.3.2氣體在鋼液中的溶解表8-13氫、氮在不同晶體鐵液中的熱力學(xué)數(shù)據(jù)第36頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.3鋼液中的氣體和去除8.3.3煉鋼過程中氣體的溶解

石灰中的水和CaO結(jié)合成Ca(OH)2，大約在507℃(780K)時才能完全解離，有如下反應(yīng)式:H2O在高溫下的分解反應(yīng):

上式表明，在相同的條件下，脫氧良好的鋼液吸氫能力很強。([M][0][H])解離的氫和爐渣的反應(yīng)，在1650℃時，H2僅占0.3%。

從鋼液氧含量分析，鋼中氧含量越高，溶解氫的數(shù)量越小，鋼液中氧和氣相中水的平衡關(guān)系式為：第37頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.3鋼液中的氣體和去除8.3.4鋼液的脫氣反應(yīng)和工藝參數(shù)的關(guān)系脫氣過程三個環(huán)節(jié)：1）由液相向氣-液界面?zhèn)髻|(zhì)；2）在氣-液界面的化學(xué)反應(yīng)；3）由氣-液界面向氣相的傳質(zhì)。因此脫H、脫N、脫O等把第一環(huán)節(jié)（由液相向氣-液界面?zhèn)髻|(zhì)）看作是脫氣過程的限制性環(huán)節(jié)。第38頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.3鋼液中的氣體和去除鋼液的碳氧化和脫H、脫N的關(guān)系：碳氧化反應(yīng)是去氣的手段。（1）轉(zhuǎn)爐碳氧化量很大，有較好的脫氣效果。（2）電爐氧化期碳氧化，有一定的脫氣效果；還原期碳不氧化，沒有CO氣泡生成，就不能去氣，還原期由于脫氧，鋼液吸氫吸氮，含氫氮量增加。鋼液的脫氣速度決定于碳氧化速度和原始鋼液的氣體含量。%/min%/min第39頁,共67頁，2024年2月25日，星期天吹煉過程中，熔池含氮、氧量的變化規(guī)律與脫碳反應(yīng)有密切的關(guān)系，如圖8-15所示。8.3鋼液中的氣體和去除圖8-15轉(zhuǎn)爐吹煉過程中w[C]、w[O]、w[N]的變化第40頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.4鋼液的脫磷8.4.1磷對鋼性能的影響

磷使鋼產(chǎn)生冷脆，磷越高越易在結(jié)晶邊界析出磷化物，降低鋼的沖擊值，含碳高時[C]促進凝固過程中磷的偏析，一般規(guī)定高碳鋼比低碳鋼的磷含量要低。

磷在鋼錠中的偏析度很大，而在α和γ固溶體內(nèi)的擴散速度卻很小，造成組織上的不均勻，在熱處理時很難消除。因此，按照用途不同對鋼中磷含量有嚴格的要求：普通碳素鋼：w[P]≤0.045%；優(yōu)質(zhì)碳素鋼：w[P]≤0.035%；高質(zhì)鋼：w[P]≤0.03%，有時甚至要求w[P]≤0.02%。第41頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.4.2氧化性脫磷反應(yīng)在轉(zhuǎn)爐和電弧爐煉鋼過程中，最主要的方法是氧化性脫磷。磷在鋼液中存在的穩(wěn)定形式是Fe2P、其次是Fe3P。磷在鋼渣中的存在形態(tài)為3CaO·P2O5，而4CaO·P2O5次之。脫磷反應(yīng)：2[P]+5(FeO)+3(CaO)=3CaO·P2O5+5[Fe]2[P]+5(FeO)+4(CaO)=4CaO·P2O5+5[Fe]按離子模型寫為：8.4鋼液的脫磷第42頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.4鋼液的脫磷脫磷熱力學(xué)分析：（1）鋼渣界面上產(chǎn)生的脫磷反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低熔池溫度利于脫磷。（2）堿性CaO、MgO都能和酸性P2O5結(jié)合，降低渣中系數(shù)堿性更強的BaO、Li2O、Na2O增強渣的脫磷能力；

R2≥3.0，可保證順利脫磷；堿度過高時渣中會有很多CaO、MgO微粒懸浮在液體渣中，降低爐渣流動性，使爐渣變粘降低不利于脫磷。第43頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.4鋼液的脫磷（3）沒有(FeO)是不能脫磷的，渣中(FeO)是脫磷的首要因素。

初期渣(P2O5)+3(FeO)=3FeO·P2O5

高(FeO)促進CaO在渣中的溶解，在R2≥2.5-4.0范圍內(nèi)，提高(FeO)對脫磷有利。（4）金屬成分對脫磷的影響：[Si]、[Mn]、[Cr]、[C]含量高不利于脫磷。一般影響不大。（5）磷的脫氧反應(yīng)能力不強，增加渣量可增大脫磷量。

多次扒渣對脫磷有利

第44頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.4鋼液的脫磷8.4.3還原性脫磷鈣在還原條件下能脫磷。鈣脫氧能力最大，其次是[Si]、[C]、[P]、還原性脫磷用脫磷劑：CaSi2

還原反應(yīng)脫磷方程如下：3[Ca]+2[P]=3(Ca2+)+2(P3-)3[Ba]+2[P]=3(Ba2+)+2(P3-)Ca3P2CaC2+2[P]=3(Ca2+)+2(P3-)+C

··第45頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.5鋼液的脫硫

硫在液態(tài)鐵中以元素存在，有的認為以FeS形式存在。1600℃下硫在鐵液中能無限溶解。鋼中常含有大量的合金元素，如Mn、Si、Al、Ti等。通常，只有少量的硫固溶于鋼中，大部分則存在于夾雜物。硫化物夾雜來源：（1）殘留于鋼中的脫硫產(chǎn)物，如CaS、MnS、CeS、TiS或硫氧化合物；（2）鋼中硫在低溫下析出的硫化物夾雜；（3）在液態(tài)鋼中存在著氧化物夾雜表面寄生的硫化物夾雜或以氧化物為核心包圍一層硫化物夾雜。第46頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.5鋼液的脫硫按鋼液降溫過程中形成的硫化物夾雜分為4種：一次夾雜（原始夾雜）：在冶煉溫度下形成，一般是強脫硫劑與硫生成的硫化物（CaS、MgS、CeS等），或者是硫氧化物（如Ce2O2S、La2O2S）。二次夾雜：在鋼液降溫時，元素的脫硫能力增強所產(chǎn)生的夾雜物，如MnS、TiS等。三次夾雜：在凝固（結(jié)晶）過程中，硫按液相和凝固線的比例析出，并與Mn、Fe等元素生成硫化物夾雜。四次夾雜：凝固完畢后的降溫過程中從固相析出的新相—硫化物夾雜。主要靠去除第一次和二次夾雜物，來減少三次和四次夾雜物。顯然三次和四次夾雜物是不能去除的。硫化物直徑比較小，一般為10-20um范圍內(nèi)。第47頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.5鋼液的脫硫8.5.1金屬熔體中的脫硫1.金屬熔體中硫的活度系數(shù)硫的活度：

表8-16元素對硫的活度系數(shù)的影響(1600℃)可算出，鐵水w[C]=4.5%的情況下，很大。[E][S][C][Si][Mn][P][Cr][Al][Ni][Cu]-0.03+0.12+0.065-0.025+0.045-0.019+0.055-0.012-0.012·第48頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2.鐵水中的脫硫8.5鋼液的脫硫

生產(chǎn)中，常采用生鐵水進行爐外脫硫，可以簡化煉鋼工藝過程，補充氧化渣脫硫能力的不足。生鐵在進入煉鋼爐之前是很容易脫硫的，在低溫和碳飽和的條件下硫的活度系數(shù)fS很高，并易造成還原性氣氛，具備良好的脫硫條件。脫硫反應(yīng)及熱力學(xué)數(shù)據(jù)見表8-17。表8-17相關(guān)物質(zhì)脫硫反應(yīng)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)第49頁,共67頁，2024年2月25日，星期天按爐渣分子理論，堿性氧化渣與金屬間的脫硫反應(yīng)如下：按爐渣離子理論脫硫反應(yīng)式：硫在渣鋼間的分配比：8.5.2爐渣脫硫第50頁,共67頁，2024年2月25日，星期天（1）鋼渣間脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高有利于脫硫。高溫主要增加了脫硫速度。（2）低（FeO）有利于脫硫。（3）高堿度有利于脫硫。（4）大渣量有利于脫硫。

轉(zhuǎn)爐煉鋼脫硫：氧化渣脫硫占總脫硫量的90%，氣化脫硫占10%左右。

電弧爐煉鋼脫硫：也是以爐渣脫硫為主。第51頁,共67頁，2024年2月25日，星期天加快脫硫措施：（1）增大堿度不僅能提高，而且也在一定范圍內(nèi)提高脫硫的傳質(zhì)系數(shù)。（2）提高溫度以提高硫在渣中的擴散系數(shù)（3）攪拌熔池增大鋼渣界面以加速脫硫。（4）在高堿度、渣鋼脫氧良好的條件下進行，以保證大的脫硫速度。脫硫反應(yīng)動力學(xué)方程：8.5.3脫硫動力學(xué)第52頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧8.6.1元素的氧化氧與鐵可生成三種氧化物：FeO、Fe2O3、Fe3O4氧化精煉終點，鋼液中含氧量取決于碳含量，含碳越低則氧含量越高。氧在固體鐵中的溶解度更小，因此凝固過程中氧將析出。鐵液的氧化：氣體氧分子分解并吸附在鐵的表面上。氣體氧分子分解并吸附在鐵的表面上。吸附的氧溶解于鐵液中。

1.鐵的氧化第53頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2.鐵液中Si的氧化8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧硅在鐵液中可發(fā)生以下氧化反應(yīng)：

3.Mn的氧化第54頁,共67頁，2024年2月25日，星期天4.Cr的氧化與還原8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧鉻的氧化所形成的氧化物的組成與鉻的含量有關(guān)，其反應(yīng)式如下：

w[Cr]=0～3%時生成FeCr2O4：w[Cr]=3～9%時生成Fe0.67Cr2.33O4：w[Cr]≥9%時生成Cr3O4、Cr2O3：第55頁,共67頁，2024年2月25日，星期天對于Cr的還原，從各元素氧化的氧勢圖可知，它在各氧勢線焦點溫度以下，Cr可先于C氧化，而在交點溫度以上，C可先于Cr氧化，即抑制了Cr的氧化。根據(jù)實驗資料，“去碳保鉻”的碳還原氧化鉻的反應(yīng)為：8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧(1)當w[Cr]<9%時：(2)當w[Cr]>9%時：第56頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧氧化物夾雜按成分分類：（1）簡單氧化物：SiO2、Al2O3、MnO等；（2）復(fù)雜氧化物：尖晶石類和各種鈣的鋁酸鹽；尖晶石類：AO·B2O3

如MgO·Al2O3（3）硅酸鹽及硅酸鹽玻璃通用式為：lFeO·mMnO·nAl2O3·SiO2夾雜物按來源分類：（1）外來夾雜物：由于耐材、熔渣在冶煉、精煉及澆注過程中進入鋼中并滯留在鋼中造成的。特征：外形不規(guī)則，尺寸比較大，隨機分布。（2）內(nèi)生夾雜物：在液體或固體鋼中，由于脫氧和凝固時進行的各種物理化學(xué)反應(yīng)而形成。主要是和鋼中氧、硫、氮的反應(yīng)產(chǎn)物。8.6.2鋼液的脫氧1.鋼中夾雜物種類及來源第57頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧按加工形態(tài)，夾雜物分類：（1）塑性夾雜物：沿加工方向延伸成條帶狀。FeS、MnS和含SiO2較低（40-60%）低熔點硅酸鹽。（2）脆性夾雜物：沿加工方向破裂成串。Al2O3、尖晶石類復(fù)合夾雜、釩鈦鋯的氮化物等高熔點高硬度夾雜。（3）不變形夾雜物：保持原來的球點狀。SiO2、含SiO2較高（>70%）的硅酸鹽、鈣的鋁酸鹽、高熔點的硫化物Re2S3、Re2O2S、CaS等。第58頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧按夾雜物直徑分類：大型（宏觀）夾雜物：>50um顯微（微型）夾雜物：<50um內(nèi)生夾雜物形成4個階段：（1）一次（原生）夾雜物：鋼液脫氧反應(yīng)時生成；（2）二次夾雜物：鋼液溫降過程中平衡移動時生成；（3）三次（再生）夾雜物：凝固過程中生成；（4）四次夾雜物：固態(tài)相變時因溶解度變化生成。鋼中大部分夾雜是脫氧和凝固過程中生成的，即主要是一次和三次夾雜物。第59頁,共67頁，2024年2月25日，星期天8.6煉鋼時金屬的氧化和脫氧為統(tǒng)一夾雜物的分類標準，按標準GB10561-2005(《鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法》)的分類方法將高倍金相夾雜物分成A、B、C、D及DS五類，分別如下：DS類：單顆粒球狀類，圓形或接近圓形的單顆粒夾雜物。A類：主要是硫化物夾雜，如MnS等具有高的延展性、較寬范圍的形態(tài)比的單個灰色夾雜物，一般端部呈圓角；B類：主要是氧化鋁類，包括尖晶石、剛玉、Cr2O3等，大多數(shù)無變形、帶角的、形態(tài)比<3、黑色或帶藍色的顆粒；C類：硅酸鹽類(低熔點)，具有高的延展性、較寬范圍的形態(tài)比的單個灰色夾雜物，一般端部呈銳角；D類：球狀或點狀氧化物、硫化鈣、鋁酸鈣、石英、硅酸鋁等，不變形或圓形的、無規(guī)則的分布；第60頁,共67頁，2024年2月25日，星期天2.鋼液的脫氧方法（1）沉淀脫氧。溶于鋼液中的脫氧元素和氧反應(yīng)，在鋼液內(nèi)部生成脫氧產(chǎn)物。脫氧反應(yīng)速度快，一般為放熱反應(yīng)，其脫氧產(chǎn)物需要控制一定的條件去除。（2）擴散脫氧。借助爐渣中氧化鐵減少而使鋼中[O]減少的脫氧方法。（3）真空脫氧。熱損失較大。（4