钢铁冶金原理重点.doc

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1、第七章氧化熔炼反应1何为钢液中溶解元素的选择性氧化温度？试以冶炼不锈钢的“去碳保铬”及吹炼含钒生铁的“去钒保碳”来说明它的作用。解从氧势图知，铁液中氧化物氧势越低的元素越先氧化。而炼钢熔池中C是主要的共存元素，它氧化形成的CO的氧势线与其它元素氧化形成的氧化物的氧势线的走向相反，两者出现交点。当熔池温度低于交点温度时，，主要是[M]氧化，而在交点温度以上，，主要是[C]氧化。因此，选择熔池的温度，就可以控制C和其它元素氧化的先后。这个温度称为钢液元素的选择性氧化温度。在奥氏体不锈钢返回冶炼中，利用选择性氧化温度原理来确定应采用的冶炼温度，使钢液中[Cr]不氧化，而[C]大量氧化，获

2、得高铬低碳的不锈钢液。可利用[C]和[Cr]氧化反应耦合得出的反应的=0求得它们的选择性氧化的温度：为了降低较高的选择性氧化温度，需要降低，这就是VOD炉真空吹氩和AOD炉吹入氩-氧混合气体，降低冶炼超低碳不锈钢的理论依据。在吹炼含钒生铁，提取钒渣及获得碳量较高的半钢，应选择能保证[V]优先于[C]氧化得去钒保碳的温度上限。其反应为吹炼温度一般控制在1420℃以下。2转炉炼钢过程中的脱硫反应与高炉炼铁过程中的脱硫反应是相同的（[S]+(O2-)=(S2-)+[O]。但由它导出的两种熔炼方法的硫的分配常数却有较大差别（相差一个数量级），主要原因是什么？解高炉冶炼采用的是中碱度（0.9

3、~1.3）的还原渣(w(FeO)<1%)，而如转炉炼钢冶炼采用的则是高碱度（>2）的氧化渣（w(FeO)=6%~20%），因而两种渣的脱硫能力在程度上就有一定的差别。由同一形式表示出的硫容量及分配常数，不仅数值上有较大差别(相差一个数量级)，而且处理方法也不完全相同，主要是受渣中氧化物含铁量的影响。现分析如下。由离子脱硫反应导出的硫的分配常数为而由上式可见，及高，而低，则高。虽然炼钢渣的（高）比高炉渣的要高1个数量级，但其与高炉冶炼相比，钢液的却小很多，而又高得多，这远比（碱度）带来的作用大得多，致使炼钢渣下的比炼铁渣下的就小很多。3炼钢过程中，脱磷反应是怎样进行的？什么是磷的分配

4、常数和炉渣的磷容量。它们之间有什么关系？解炼钢过程中，脱磷是利用高碱度的氧化性强的熔渣将钢液中的[P]氧化成（P2O5），再与（CaO）结合成能稳定存在于渣中的磷酸盐。因为在炼钢温度下，[P]氧化形成的（P2O5）不能稳定存在。根据脱[P]反应的平衡常数可得出渣中或对钢液内的比即磷的分配常数利用分配常数LP就可以确定脱[P]的热力学条件及计算钢液的平衡[P]浓度。但由于脱磷熔渣组分的活度及测定有困难，就引入了能按钢液及熔渣组成测量的磷容量来计算LP。4试计算炼钢熔池脱碳过程中，能作为CO气泡形核的炉底耐火材料表面上不会被钢水浸入的空隙半径。钢液的表面张力，熔池深度为0。6m，钢水对

5、耐火材料表面的润湿角=120°。解由于液面与曲液面所受的压力差产生的附加压力与曲率半径有关。如图7-1所示，位于液面下、半径为r的气泡的压力为，而处于平衡状态下。如使气泡的半径r增加dr，则气泡的体积和表面积相应地增加dV和dA，从而气泡的表面自由能相应增加了dA，其需要的功率等于外界对气泡所作的功：（）dV与气泡膨胀时对外所做的功之差，即pdV，故dA=pdV而当钢水浸入耐火材料表面微孔中，形成一个曲率半径为r的向下凸弯月面时（见7-1右图），曲面所受的附加压力指向上方，这时气泡所受的附加压力等于其上面钢水的静压力：。由于而故不为钢水浸入的孔隙半径：5试述3种脱氧方法的原理。解炼

6、钢是利用氧来氧化除去钢液中的杂质及过剩元素的，但当氧化精炼结束时，钢液的含氧量已高于成品钢的碳氧积。因此，需要加以除去此过剩的氧量。这称为脱氧。按照采用的脱氧剂不同，就有3种脱氧方式。（1）沉淀脱氧法。它是将脱氧剂加入到钢液中，直接与钢液中氧反应，生成的稳定氧化物自钢液排出。所用的脱氧剂是与氧亲和力大于铁与氧亲和力的元素，其脱氧能力决定于脱氧反应的，而——脱氧常数。另一方面，还要使脱氧形成的氧化物，即脱氧产物能最大限度的自钢液中排出，减少钢中残存的夹杂物的量。为此，要求脱氧产物是液态，其与钢液的表面张力要大些，才易于聚合、长大形成较大的质点，才能迅速上浮排出，使残留在钢中成为夹杂物

7、的量小。（2）扩散脱氧法。这是利用氧势比所要脱氧的钢液的氧势更低的熔渣作脱氧剂，与欲脱氧的钢液充分接触，使钢液中的氧通过扩散方式向渣中转移，而除去。这样产生的脱氧产物就不用自钢液中排出，可获得夹杂物少的钢液。（3）真空脱氧法。这是利用真空压力的作用作脱氧剂，使置于真空室内钢液在常压下的碳氧反应的平衡态被破坏，碳作为脱氧剂，进行脱氧，形成的CO被抽走，从而达到降碳及脱氧的目的。脱氧产物是CO，不会使钢中有残存夹杂物，同时还有脱氢、脱氮的作用。