[工学]冶金物理化学第六章.ppt

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[工学]冶金物理化学第六章

本章内容 6.0 概述 火法精炼的目的 火法精炼的基本原理 火法精炼的基本步骤 火法精炼的基本体系 火法精炼方法 6.1.1 氧化精炼 6.1.4 硅、锰的氧化反应 6.1.4 硅、锰的氧化反应 6.1.4 硅、锰的氧化反应 6.1.5 脱磷反应 6.1.5 脱磷反应 6.1.5 脱磷反应 6.1.5 脱磷反应 6.1.5 脱磷反应 6.1.5 脱磷反应 6.1.5 脱磷反应 有利于脱磷反应的条件: “三高一低” 高氧化性——FeO含量高 高 碱 度——增加CaO加入量 高 渣 量——换渣操作 低 温——尽早造渣 6.1.6 脱硫反应 6.1.6 脱硫反应 6.1.6 脱硫反应 6.1.6 脱硫反应 6.1.7.脱氧反应 当钢液中大量元素,特别是碳被氧化到较低浓度时,钢液内就存在着较高量的氧([O]=002%~008%)o这种饱含氧的钢液在冷却凝固时,不仅在晶界上析出FeO及FeO-FeS,使钢的塑性降低及发生热脆,而且其中的[C]及[O]将继续反应,甚至强烈反应。 因为其内的氧在冷却的钢液中溶解度减小,出现偏析时,钢液的含氧量增高,超过了[C][O]平衡值,于是CO气泡形成,使钢锭饱含气泡,组织疏松,质量下降。因此,只有在控制沸腾(沸腾钢)或不出现沸腾(镇静钢)时,才可能获得成分及组织合格的优质钢锭或或钢坯。 为此,对于沸腾钢,[O]需降低到0025%~0.030%,对于镇静钢,[O]应小于0.005%。 6.1.7.脱氧反应 6.1.7. 脱氧反应 6.1.7. 脱氧反应 1. 脱氧反应的热力学 6.1.7. 脱氧反应 6.1.7.脱氧反应 2. 硅、锰、铝的脱氧反应 锰的脱氧 [Mn]+[O]=(MnO) lgKMn 硅的脱氧 [Si]+2[O]=(SiO2) lgKSi 铝的脱氧 2[Al]+3[O]=(Al2O3) lgKAl 3.复合脱氧 [Si]+2(MnO)=(SiO2)+2[Mn] 2(MnO)+(SiO2)=(2MnO.SiO2) lgKSi-Mn 4. 脱氧剂用量的计算 凝析精炼的实现实例 1 硫在炼钢中表现的热力学性质  目前,对硫在高温的金属液和熔渣中结合的状态还不十分清楚,对硫在金属液和熔渣中存在的形式尚难作出定论。通常以附加不同标记的[S](或S)和S2-(或(S))分别代表炼钢中参加反应的金属液中和熔渣中的硫。 硫是活泼的非金属元素之一,在炼钢温度下能够同很多金属和非金属元素结合成气、液相的化合物。为发展各种脱硫方法创造了有利条件。各种脱硫方法的实质都是将溶解在金属液中的硫转变为在金属液中不溶解的相,进入熔渣或经熔渣再从气相逸出。 根据一些氧气转炉硫衡算的结果说明: ①在脱硫上起主要作用的是熔渣一金属间的反应,炉渣脱硫约占总脱硫量的90% ②经炉气脱硫约占10%左右 ③在其它炼钢方法(如电炉)中也是以熔渣脱硫为主 因此下面首先分析炼钢渣与金属间的脱硫反应。 2 碱性氧化渣与金属间的脱硫反应 1.脱硫反应式 碱性炼钢氧化渣的特点是有自由的(CaO)和较多的(FeO),它们同时与金属发生作用,如氧气转炉、平炉、电炉的氧化期均属于此。以前认为碱性炼钢氧化渣与金属间的脱硫反应是: [FeS]十(CaO)=(CaS)+(FeO) (6-28) 根据熔渣的离子理论,提出了下述的脱硫反应式,现在已得到公认。 [S]+(O2-)=(S2-)+[O] (6-29) 2.脱硫反应的平衡条件 对于熔渣-金属间的脱硫反应,平衡常数式为: (6-30) 或用分配系数LS=(%S)/[%S]形式表示 (6-31) 有利于脱硫反应的条件 “三高一低” ①高碱度 ②高渣量 ③高温 ④低氧化性 向钢液中入与氧亲和力比铁大的元素,使溶解于钢液中的氧转变为不解解的氧化物,自钢液中排出,这称为脱氧(deoxidization)。按氧去除方式的不同,有3种脱氧方法。 进一步推导 钢液中元素的脱氧平衡曲线 6.1.3 氧化精炼过程的热力学分析 上式可简化为: 根据1200℃时,在极稀溶液中某些杂质(Fe)在铜液中的?0值(表6-3),可得?[Fe]值,即可计算出除铁的效果。 当以纯物质为标准态时, 已知 及 即可求出 值。 6.1.3 氧化精炼过程的

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