1-4 液态金属的净化和精炼教学教案.ppt

; 液态金属与气相和渣相的相互作用，可能造成自身的污染。所谓金属的净化，即是利用一定的物理化学反应，去除液态金属中的有害元素、夹杂物和气体的过程。 第一节 液态金属的脱氧 第二节 液态金属的脱碳反应 第三节 液态金属的脱硫 第四节 液态金属的脱磷;第一节 液态金属的脱氧;一、脱氧元素与脱氧能力;右图表明一些元素的脱氧能力及在不同的残留量条件下钢液的脱氧程度。 元素按脱氧能力由小到大排列顺序是：Cr、Mn、V、C、Si、B、Ti、Al、Zr、Be、Mg、Ca。;二、先期脱氧 ;三、沉淀脱氧 ;熔渣碱度BL，脱氧元素种类及数量对脱氧效果的影响，有如下关系式： 其中，A、C、D为与脱氧元素有关的常数。从上式看出： 金属含氧量[O]，随熔渣碱度BL的增大而减少； [Me]越多、（MexOy）越少，脱氧效果越好； 熔渣性质应与脱氧产物性质相反，这样有利于降低脱氧产物在熔渣中的活度，也有利于熔渣吸收脱氧产物。;焊条药皮成分中，常采用锰铁、硅铁和钛铁作为脱氧元素，请说明它们分别适用于哪种药皮类型？ 答 案 酸性焊条常采用锰铁作为脱氧元素； 碱性焊条常采用锰铁和硅铁（或钛铁）联合脱氧。 ;为什么酸性焊条常采用 锰铁作为脱氧元素？; 为什么碱性焊条不单独 采用硅铁作为脱氧元素？;碱性焊条需采用锰铁和硅铁（或钛铁）联合脱氧;两种以上脱氧元素的复合脱氧剂实例 ;四、扩散脱氧 ;焊接熔池中的扩散脱氧;钢铁熔炼中的扩散脱氧; 电炉炼钢一般是采用 沉淀脱氧与扩散脱氧相结合 的方法，即： （1）锰（锰铁）进行沉淀脱氧 （2）硅（硅铁粉）和碳（炭粉）进行 扩散脱氧 （3）用铝进行沉淀脱氧;白渣下的脱氧过程： C ＋（FeO）＝ [Fe] ＋CO↑ Si ＋ 2(FeO) ＝ 2[Fe] ＋(SiO2) [ FeO ] →（ FeO ） ;;五、真空脱氧 ;第二节 液态金属的脱碳反应 ; C和Fe，与O的亲和力哪一个更强？ 当温度超过1200℃以后，碳－氧的亲和力就超过铁－氧的亲和力。 在炼钢生产上规定，只有在钢液温度超过1530℃时，才可以吹氧和加矿石脱碳。 ; 在熔化焊接过程中，如果母材或焊接材料中含碳量较高，熔池中又存在一定的含氧量，那么在熔滴和熔???的高温阶段，上述反应进行得很激烈，产生的大量CO气体受热膨胀，发生爆炸，飞溅增大，严重时造成焊接过程不稳定。如果在熔池后半部结晶时还进行这些反应，则可能产生气孔。因此一般选用焊材中的碳含量低于母材。;真空法脱碳;为了冶炼纯净度高的低碳钢液，比较有效的方法是在真空下进行脱碳。例如生产中采用真空氩氧脱碳精炼（VOD）法以及真空氩氧脱碳转炉（VODC）法。 ;第三节 液态金属的脱硫 ; 沉淀脱硫 熔渣脱硫 ;沉淀脱硫;锰和镁脱硫反应为： [FeS]＋[Mn] ＝(MnS) ＋ [Fe] [Mg] ＋ [S] ＝ (MgS) 由式可以看出，温度升高，平衡常数减小，不利于脱硫。特别是对于镁，升高温度，其脱硫能力急剧下降。;熔渣脱硫 ; 脱硫的过程是在熔渣中进行的。例如在白渣冶炼条件下，渣中的氧化钙起脱硫作用： （CaO）＋（FeS）→（CaS）＋（FeO） 随着脱硫过程的进行，熔渣中的硫化铁含量逐渐减少，钢铁液中的硫化铁就会自动地往炉渣中转移： [ FeS ] → ( FeS ) 电石渣脱硫的过程与白渣脱硫过程相似，只是在电石渣下起脱硫作用的不仅有氧化钙，还有碳化钙： 3(FeS)＋(CaC2)＋2(CaO) → 3(CaS)＋3[Fe]＋2CO;影响熔渣脱硫过程的主要因素;生产中采用的脱硫措施;第四节 液态金属的脱磷 ;铸造与焊接中的脱磷反应;对脱磷过程有利的条件;碱性电弧炉炼钢中，在熔化期形成的初期渣，虽然碱度不高，但由于FeO高，流动性好，加之炉温低，所以大部分磷在熔化期即被氧化进入渣中。熔化期结束时，这种含有大量磷的熔渣应当扒掉，另造新渣。进入还原期后，渣中FeO相当低，炉温又高，脱磷非但不能进行，如果含磷的氧化渣没有扒净，反而会出现“返磷现象”。;焊接熔渣中，其碱度因受焊接工艺性能的制约，不可能很大，同时碱性渣不允许含有较多的FeO，否则会使焊缝增氧，不利于脱硫，甚至产生气孔，所以焊接冶金中碱性渣的脱磷效果不理想。 要控制焊缝含磷量，主要是严格限制焊接材料中的含磷量。 ;碱度 R = CaO/SiO2 炉渣碱度和氧化亚铁含量对磷在渣及钢液中分配比的影响;焊条类型;化 合 物;碱性渣沉淀脱氧; 真空氩氧