7氧化熔炼反应河北工业大学.ppt

7.4.2 炼钢过程中[P]氧化与[C]氧化的关系 7.4 脱磷反应 1）前期（硅锰氧化期）： T低，提前化渣，[P]先于[C]氧化，脱除的[P] 可达80%~90%。 2）中期（碳氧化期）： T↑→[C]开始氧化→w(FeO)↓ →[P]氧化基本停止。 T↑化渣充分、C%低，[C]氧化减弱→w(FeO)上升、R上升→ [P]进一步氧化而降低。 氧气顶吹转炉炼钢过程中[P]与[C]氧化的关系： 3）后期： 7.4 脱磷反应 7.4.3熔渣中磷酸盐的还原 在熔炼、脱氧、合金化及浇注过程中，能形成酸性氧化物的元素大量进入钢液，或者炉渣碱度降低，均能使渣中磷酸盐破坏，产生自由态(P2O5)，自由态(P2O5)很容易重新被还原出磷进入钢液，这种现象称为回磷。 回磷现象 反 应 7.5 脱硫反应 超低硫钢的需求钢水原料中硫含量低，传统工艺（没有炉外脱硫、预脱）中转炉承担部分脱硫任务，炉外脱硫可脱大部分硫，甚至可使钢水中硫甚低。 硫在钢中产生热脆，[S]以FeS的形式存在于晶粒界面处，FeS易熔化，易切削，钢中硫、铅比高时更易切削，可生产易切削钢。 7.5 脱硫反应 7.5.1 炼钢脱硫反应的热力学（离子理论） [ ]+( ) =( )+[ ] ——吸热反应 硫离子浓度较低时， 7.5 脱硫反应 7.5.1 炼钢脱硫反应的热力学（离子理论） [ ]+( ) =( )+[ ] 1） ↑→ ↑→ ↑ 2） ↑→ ↑→ ↓→ ↑ 热力学：影响较弱 动力学：η↓促进传质、扩散等 脱硫条件： “三高一低” 7.5 脱硫反应 7.5.1 炼钢脱硫反应的热力学（离子理论） [ ]+( ) =( )+[ ] 脱硫条件： “三高一低” 3） ↓→ ↓→ ↑ 4） ↑→ ↓→ ↑ 非热力学条件 （FeO)=Fe+[O] 7.5 脱硫反应 7.5.1 炼钢脱硫反应的热力学（离子理论） [ ]+( ) =( )+[ ] 脱硫的 “三高一低” 高温、高碱度、高渣量，低(FeO)含量（低氧势） 7.5.2 气化脱硫 1）[S]+2[O]=SO2 2）[S]+O2=SO2 反应1）不能脱硫；铁水中的硫只有直接氧化才有可能变成SO2。 7.5 脱硫反应 气化脱硫率只能达到10%~20%： 气化脱硫反应： 7.5.2 气化脱硫 7.5 脱硫反应 转炉炉气成分 实际炼钢过程中不能直接使钢中硫氧化！ 混合气体的氧势较低 7.7 脱氧反应 向钢液中加入与氧亲和力比铁大的元素，使溶解于钢液中的O转变为不溶解的氧化物自钢液中排出，这个过程称为脱氧（Deoxidization）。 [O]的危害： 饱和[O]冷却时析出FeO和FeO-FeS 热脆 降温，C和O反应剧烈进行 铸坯含气泡 组织疏松 7.7 脱氧反应 脱氧方法及优缺点 1）沉淀脱氧：把脱氧剂加入钢水中，直接脱除钢水中的氧[O]的操作。 速度快，但易在钢水中残留脱氧夹杂物 7.7 脱氧反应 脱氧方法及优缺点 2）扩散脱氧：把粉状脱氧剂加入到钢水上面的炉渣中直接脱除渣中氧化铁的氧，间接地使钢水中的氧[O]减少的脱氧过程。 不易在钢水中残留夹杂物，但脱氧速度较慢 7.7 脱氧反应 脱氧方法及优缺点 3）真空脱氧：利用真空作用降低与钢液平衡的PCO分压，从而降低钢液中的w[O]和w[C]。 速度快，拖延较彻底，不产生脱氧夹杂物，但设备较昂贵。 取 E称为“脱氧常数”，E=f(T)与温度有关。 7.7.1 脱氧反应的热力学原理 7.7 脱氧反应 元素脱氧反应可以表示为： ，则： 令： 7.3 脱碳反应 （1）氧化放热，提高钢液温度； （2）气体CO的搅拌作用，加强溶池内的对流传质和传热； （3）上浮的CO能够脱除[N]、[H]气体，促进夹杂物上浮。 炼钢的主要目的是降低铁液中的碳含量，这就涉及到脱碳反应。 脱碳反应的作用 7.3 脱碳反应 7.3.1 脱碳反应的热力学 7.3.1.1碳氧化反应的种类 （I） （II） （III） （IV） （V） （VI） （VII） 直接氧化 CO2氧化 间接氧化 （III）反应(CO2氧化)强烈，整个冶炼过程产生的CO2的浓度很低，PCO2/PCO=0.05~0.20。 7.3 脱碳反应 7.3.1 脱碳反应的热力学 7.3.1.1碳氧化反应的种类 （I） （V） （VII） 反应（V）能够确定氧化熔炼末期钢液中的平衡氧浓度，因此主要研