8 钢液的炉外精炼原理.ppt

8.1引言：炉外精炼的含义 1 炉外精炼 2 炉外精炼的方法 （1）渣洗 （2）、（3）、（4）、（5）、（6） 8.1钢液的真空处理 1真空冶金的一般规律— 压力对化学平衡的影响 （1）根据麦克斯韦关系式，吉布斯自由能随压力的变化，决定于该物质在该温度下的摩尔体积。 气体物质的摩尔体积大，压力的变化明显地影响气态物质的吉布斯自由能。n摩尔气体在温度不变而气体压力变动的情况下，吉布斯自由能的变化关系可用下式表达。 式中n为气体摩尔数；R为气体常数；T为绝对温度；P1和P2分别为反应的始态与终态时的气体压力。 。 分析 1）当反应生成物为气体时，降低系统的压力，反应仍具有自发进行的趋势，也就是提高真空度可使已达到平衡的反应向产生气体的方向继续进行。 2） 在常压下适用的物理化学基本规律在高真空条件下（如1Pa）仍然是适用的。 3）压力的变化使冶金物理化学理论分析增加了一个变量。 在常压下往往将相律公式简化为F=C-P+1，但当压力变化时，相律公式仍应恢复为F=C-P+2 分析 （假设钢液含碳0.2%，碳的活度系数为1.067，碳在钢液中的活度，与此相应气体混合物的压力比为： 当气体混合物的压力为0.1MPa时，可以求出CO和CO2的平衡分压： 开启真空泵，使气体压力降至原来的 ，炉内两种气体的分压也分别下降 ，则显然，混合气体压力比也随之变化， 但是，平衡常数不变，在1873K时，K=535.3，由此得出： 结论 （1）当抽真空时会引起平衡向碳的活度降低的方向移动，即起到脱碳的效果。 （2） 规律推广：在有气体参加的所有冶金反应当中应用真空，当过程中有气相参加，并且反应生成物中气体摩尔数大于反应物中气体摩尔数时，便可利用真空引起的反应平衡移动来达到精炼的目的。如真空脱氧、真空脱碳等。 2 金属的真空脱氧 （1）真空条件下碳的脱氧能力 在常压下进行冶炼时，碳的脱氧能力较低，必须使用强脱氧剂进行终脱氧。碳的脱氧产物是CO气体，在降低压力后，平衡向产生CO气体方向移动，使碳的脱氧能力提高。图8-1表示不同压力下碳的脱氧能力与几种元素脱氧能力的比较。 分析图 ①真空条件下，碳的脱氧能力可以达到和硅、铝相近的水平， 碳脱氧的反应式如下： 当钢液中[C]、[O]含量不高时，可用浓度代替活度，即 在T=1873K，时，求得m=0.0024。因为K和m在一定温度下是常数，所以真空可以使碳的脱氧能力提高。 ②在实际情况下，碳的脱氧能力并不能达到热力学计算的那样强的水平，提高真空度不能使碳的脱氧能力无限提高。 ③在生产实践中不管采用哪一种真空熔炼或处理装置，钢液在真空下由碳脱氧后，其残存的氧含量总是大于按热力学计算的值。 真空碳脱氧的动力学 * * 引言：炉外精炼的含义 8.1 钢液的真空处理 8 钢液的炉外精炼原理 返回 1 炉外精炼的含义 2 炉外精炼的方法 3 炉外精炼在要完成的任务 4 精炼手段 返回 就是将在转炉或电炉内初炼的钢液倒入钢包或专用容器内进行脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺，即将在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质(包括不需要的元素、气体和夹杂)、调整和均匀成分和温度的任务，部分或全部地移到钢包或其他容器中进行，变一步炼钢法为二步炼钢，即把传统的炼钢过程分为初炼和精炼两步进行。 (1)初炼时炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳、去除杂质和主合金化，获得初炼钢水； (2)精炼则是将初炼的钢水在真空、惰性气体或还原性气氛的容器内进行脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物和成分微调等。 返回 第一类：单元操作内容少，功效单一，处理时间短，是用 于生产节奏快的情况。 真空处理：真空室处理（VD）、真空浇注、滴硫式处 理、循环脱气（RH）、提升脱气（DH）等；喷粉处理：SL、TN、KIP、RH-IJ等；吹氩：吹氩搅拌、罩下吹氩（CAS）、CAS-OB、IR-UT等。 第二类，有较多的单元操作，功效较全面，处理时间长，成本较高。例如： 不锈钢脱碳：AOD、VOD、RH—OB等； 加热精炼；VAD、ASEA-SKF、LF等。 3 炉外精炼要完成的任务 返回 （1）降低钢中氧、硫、氢、氮和非金属夹杂物含量，改变夹杂物形态，以提高钢的纯净度，改善钢的机械