冶金熔炼原理及工艺讲义-第三章-修订资料.pptVIP

第三章 合金元素的氧化还原反应;合金元素可能被各种形态的氧所氧化。 被自由氧 （纯氧、空气或富氧空气中的氧等）氧化。 被气相氧化物（ 、 ……）氧化。 被溶于合金中的氧所氧化。 被渣相中 氧化。 被另一合金氧化物中的氧氧化。;氧化-还原反应 在氧化-还原反应中，氧化和还原是不可分割的，当一个元素被氧化时，另一个元素必然被还原。例如铸钢熔炼过程中，锰的氧化反应为 [Mn] + (FeO) = (MnO) + Fe 对锰而言，锰氧化成 MnO，故为氧化反应；但对铁而言，铁从 FeO 中还原出来，它又是还原反应。有时叫它是氧化反应，有时又叫还原反应，只是研究对象不同而已。 在碱性炼钢炉中，如果熔池有足够高的温度，上述反应可逆向进行，锰又重新被还原到钢水内。换句话说，对于锰，上述反应本来是氧化反应，但是条件改变后，又变成了还原反应。;§3.1 形成溶液时氧化物的氧位;[E] 的标准态是其质量1%的溶液，EO为纯凝聚相或1atm气体。 RTlnPO2=ΔG;因此，此图是E溶于铁液，而EO仍为纯凝聚相或 1atm的气体时，氧化物的氧位。;§3.2 氧化还原的热力学条件;二、对于如下类的反应。;§3.3 金属元素在Fe熔液中的氧化;对于式⑴反应，受到温度、组元的活度影响！ 反应的平衡常数;;举例阐述;2、锰 锰的分配系数;SiO44-的电荷半径比小于O2-，M2+与SiO44-间的相互作用比M2+与O2-间的相互作用要弱。金属离子Mn2+与SiO44- 的作用弱于与O2- 的作用。 当碱度减小，加入 时， ↑ , ↓ 的半径比 半径小，在减小渣碱度时， ↑ 因此，在酸性炉渣内，锰的氧化更严重。 另: Mn对氧的亲和力比Si小，氧化烧损应该小？ 但是，在酸性炉渣下，Mn氧化比硅更为有利，Mn的烧损更严重。;§3.4 合金元素被Cu2O氧化及CO2被氧化;合金元素氧化，查看氧化图。 实际炉中的影响因素： 温度、气相成份、渣氧化物活度。 燃烧比：;;影响因素的讨论： 燃烧比?V ：?V↓， [%E] ↑ ，燃烧比降低有利于减少烧损； 温度：对于放热反应，如：Si、Mn 被 CO2 氧化为放热反应， 温度↑、 K↓，使得[%E] ↑氧化烧损减弱； ③元素氧化物的活度： EO若为碱性氧化物，在酸性渣情况下，活度减小， 因而，[%E] ↓，元素氧化严重。 反之亦然。;§3.5 合金元素的选择性氧化;对于不锈钢而言，Cr1%，C1% 不能直接从氧位图求得转化温度T。;;实际生产中，常先配料部分Cr，使Cr%较低，待去C后再补加 Cr%,可以在较低温度，得到低碳量。 ;总之，去碳保铬的关键在于提高熔池温度。 热力学计算表明，以铁矿石作氧化剂无法使熔池温度提高到转化温度，结果铬大量氧化。而吹氧却有助于提高炉温，故用返回料冶炼不锈钢应采用吹氧法。 吹氧后，部分铬会被氧化，但对提高温度有利。进入还原期，再加还原剂，使渣中Cr3O4还原，回收一部分铬。;二、碳、硅氧化 对于铸铁(可视为Fe-C-Si合金)的熔炼，C、Si选择性氧化是重要的 冶金反应。 从氧位图可见，Si、C氧化反应，氧位线发生交叉。→转化T ⑴碳、硅之间存在选择性氧化的转化温度 对于; 可以利用反应平衡式，计算转化温度。 实际生产中，避免繁琐运算，采用图解。 从图，Fe-C-Si熔体平衡温度及最低过 热温度直接得到。 （实践表明：铁水至少需要过热50oC）;增硅问题;§3.6 脱碳反应;1、;二、钢水脱碳;② 然而，大量平衡实验证实，C、O浓度积并不准确守恒。 即使T、Pco一定，f[c]·f[o]≠1，是变化的， 在炉气中，存在 CO2，使得 Pco下降。;四、CO气泡的形核问题;[%C][%O]是 时的61.2倍，实测值仅2-3倍。 显然，在钢液内部，自发均匀产生CO气泡核是不可能的！;(a)被钢液润湿的固体微孔内气泡的生长 (b)不被钢液润湿的固体微孔内气泡的生长;;返回;返回