【文章內(nèi)容簡介】 分析：該反應(yīng)是在鋼中及 渣 鋼界面 上進行的 ， 是放熱反應(yīng) ， 硅氧化產(chǎn)生大量的熱 ， 是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源 。 反應(yīng)的有利條件是：低溫 ， 高氧化性 （ 高 O、 高 FeO） ， 高堿度 （ 高 CaO或低 SiO2） ， 對于造堿性渣的煉鋼來說 ， 硅氧化的很徹底 ， 后期溫度提高后也不還原 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 35 （ 2） 錳的氧化 [Mn]+[O]=（ MnO） △ H= 244kJ/mol 或 /和 [Mn]+（ FeO） =（ MnO） ＋ [ Fe] 分析：該反應(yīng)是在鋼中及 渣 鋼界面 上進行的 ， 是放熱反應(yīng) ， 錳氧化產(chǎn)生大量的熱 ， 也是轉(zhuǎn)爐煉鋼的熱源之一 。 反應(yīng)的有利條件是：低溫 ， 高氧化性 （ 高 O、 高 FeO）有利于錳的氧化；在堿性渣條件下 ， 錳氧化不徹底 ， 尤其當爐渣氧化性降低 、 溫度升高及堿度提高時 ， 鋼液中錳含量回升 ， 即出現(xiàn) “ 回錳 ” 或 “ 殘錳 ” 現(xiàn)象 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 36 鋼液中殘錳的作用 : 在煉鋼過程中 ， 應(yīng)盡量控制錳的氧化 ， 以提高鋼液中殘余錳量 ， 發(fā)揮殘錳的作用： ? 防止鋼水的過氧化 ， 或避免鋼水中含過多的過剩氧 ，以提高脫氧合金的收得率 ， 降低鋼中氧化物夾雜； ? 可作為鋼液溫度高低的標志 ， 爐溫高有利于 （ MnO）錳的還原 ， 殘錳含量高； ? 鋼水中殘錳的存在 ， 減少 FeMn合金的用量 ， 提高了金屬及合金的收得率 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 37 鋼液脫碳 1）脫碳反應(yīng)的作用 脫碳反應(yīng)是煉鋼過程中極其重要的反應(yīng) ， 對于轉(zhuǎn)爐煉鋼脫碳反應(yīng) 、 降低鋼中的碳是目的 ， 而對于電爐煉鋼脫碳反應(yīng) 、 降低鋼中的碳是手段 。 都需要降低鋼中的碳 ， 利用碳 氧反應(yīng) （ C＋ O2 →CO） 這個手段 ， 達到以下目的或發(fā)揮以下作用 ——脫碳反應(yīng)的作用如下： 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 38 ? 降低鋼中的碳 （ 利用碳 氧反應(yīng)發(fā)揮以下作用 ） ； ? 攪動熔池 、 加大渣 鋼界面 ， 加速反應(yīng) ， 均勻成分 、 溫度； ? 有利于去除鋼中氣體與夾雜； ? 放熱升溫 。 實際上 ， 煉鋼就是利用吹氧脫碳來達到加速反應(yīng) ，均勻成分 、 溫度 ， 去除氣體和夾雜的目的 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 39 2）脫碳反應(yīng)熱力學(xué) 脫碳反應(yīng)式及平衡常數(shù) 溶解在金屬液中的碳，一部分直接與氣體氧反應(yīng)， [C]＋ 1/2Ｏ 2 =CO，但大多數(shù)與溶解的氧反應(yīng)： [C]＋ [O] =CO △ H = kJ/mol 此反應(yīng)為一 放熱反應(yīng) ，反應(yīng)平衡常數(shù)為： ][%][% OfCfPKOCCOC ? 0lg ?? TK C2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 40 碳 氧關(guān)系 為分析 [C][O]的關(guān)系 ， 取 PCO＝ 1atm（ 105 Pa ≈ 100kPa） ， 而且因 [%C]（ ＜ 1%） 低時 ， 活度系數(shù) fC、 fO均接近１ ， 此時平衡常數(shù)可寫成下式： ][%][%1OCK C ?? ][%][% OfCfPKOCCOC ?2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 41 在一定溫度、壓力下（碳氧平衡）， KC為一定值，令 m＝ [%C][%O]， m稱為碳氧積，也具有平衡常數(shù)的性質(zhì) ，而與反應(yīng)物和生成物的濃度無關(guān)。當T＝ 1600℃ 、 PCO＝１ atm時， KC ≈ 400， m≈（ ），即當反應(yīng)達到平衡時， m為一常數(shù)，在坐標中表現(xiàn)為一雙曲線，由此可以作 CO關(guān)系圖，即 碳氧平衡曲線 。 mOCK C1][%][%1 ＝??][%][% OCm ?? 0lg ?? TK C2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 42 由圖鋼中 [C]與 [O]存在相互制約的關(guān)系：當 [C]高時 ， 則平衡 [O]低； [C]低時 ， 平衡 [O]高 ， 即熔池（ 需要的 ） 含氧量主要取決于含碳量 。 這就是在煉超低Ｃ鋼時 ， 后期 （ 含碳量已經(jīng)很低時 ） 供氧速度上不去 ，碳脫不下來的一個原因 。 常壓下碳氧濃度之間的關(guān)系 ——碳氧平衡曲線 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 43 而實際值熔池中的碳氧關(guān)系如右圖中上面曲線的情況 （ 曲線向右移動 ） ， 即只有在實際含氧量超過平衡所需要的含氧量時 ，脫碳反應(yīng)才能繼續(xù)進行： ［ ％ O］ 實際 ＞ ［ ％ O］ 平衡 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 44 脫碳反應(yīng)條件 [C]＋ [O] =CO↑ , △ H = （ △ HSiO2 = 542kJ/mol ） 分析：該反應(yīng)是在鋼中進行 ， 是放熱反應(yīng) 。 ? 高氧化性 ， 加強供氧 ， 使 ［ ％ O］ 實際 ＞ ［ ％ Ｏ ］ 平衡 。 ? 高溫 ， 加速Ｃ Ｏ間的擴散 （ 由于脫碳反應(yīng)是 “ 弱 ” 放熱反應(yīng) ， 溫度對其影響不大 ， 但從動力學(xué)角度 ， 溫度升高改善動力學(xué)條件 ， 加速Ｃ Ｏ間的擴散 ， 故高溫有利脫碳的進行 ） 。 ? 降低 PCO ， 如充惰性氣體 （ AOD爐 ） ， 抽氣與真空處理（ VD、 VOD爐 ） 等均有利于脫碳反應(yīng) 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 45 脫碳與氣體 、 夾雜物的去除 煉鋼過程氣體與夾雜的去除是在那個階段 ， 怎么進行的 ？ 去氣 、 去夾雜是在氧化脫碳階段進行的 。 它是借助碳 氧反應(yīng) 、 一氧化碳氣泡的上浮 ， 使熔池產(chǎn)生激烈沸騰 ，促進氣體和夾雜的去除 、 均勻成分與溫度 。 去氣、去夾雜的機理？ 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 46 去氣、去夾雜的機理： ? CO反應(yīng)生成 CO使熔池沸騰； ? CO氣泡 對 N H2 等來說， PN PH2 分壓為零， N H2極易并到 CO氣泡中，長大排除； ? CO反應(yīng)，易使 2FeOSiO 2FeOAl2O3及 2FeOTiO2等氧化物夾雜聚合長大而上??； ? CO氣泡上升過程粘附氧化物夾雜上浮排除。 為此，一定要控制好脫碳反應(yīng)速度，保證熔池有一定的激烈沸騰時間。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 47 鋼液的脫磷 一般說來 ， 鋼中雜質(zhì)元素主要包括 磷 、 硫和氧 。 1） 磷在鋼中的危害與存在形式 磷對絕大部分鋼種都是有害的 。 ? 它降低鋼的塑性 、 韌性 ， 在冷加工時 ， 易產(chǎn)生裂紋 ，即 “ 冷脆 ” 現(xiàn)象 ， 使鋼的機械性能下降； ? 易在鋼中形成偏析 ， 加劇磷在鋼中危害 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 48 因此 ， 鋼對磷含量的要求十分嚴格 ， 僅在極少數(shù)的鋼中 ， 磷才作為合金元素加入 ， 如炮彈鋼 、 耐腐蝕鋼等 ，一般鋼對磷含量的要求見下表： 種類 普通鋼 優(yōu)質(zhì)鋼 高級優(yōu)質(zhì)鋼 潔凈鋼 成分 /％ ＜ ＜ ＜ ＜ 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 49 磷在鋼中是以 Fe3P或 Fe2P 形式存在 ， 為方便起見 ，均用 [P]表示 。 煉鋼過程的脫磷反應(yīng)是渣 鋼界面上進行的 ，首先是 [P]被氧化成 （ P2O5） ， 而后與 （ CaO） 結(jié)合成 穩(wěn)定的磷酸鈣 ， 其反應(yīng)式如下： 按熔渣的分子理論： 2[P]+5（ FeO） +3（ CaO） =（ 3CaOP2O5） +5[Fe] 或 2[P]+5（ FeO） +4（ CaO） =（ 4CaOP2O5） +5[Fe] 按熔渣的離子理論： 2[P]+5[O]+3（ O2） =2（ PO43） 或 2[P]+5[