《炼钢基础理论》PPT课件.ppt

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1、冶金学之炼钢篇阎立懿东北大学钢铁冶金研究所2011年5月3日～6月30日/1#教学楼301（No3-4）主要内容第一章炼钢概述第二章炼钢基础理论第三章炼钢用原材料第四章转炉炼钢法第五章电炉炼钢法7/22/20212东北大学/阎立懿第二章基础理论——熔渣的物理化学性质熔渣的主要作用、组成与分类熔渣的物理性质及影响因素熔渣的化学性质——分别见表：7/22/20213东北大学/阎立懿熔渣作用、组成与分类项目内容特征作用五大作用去除P、S等有害元素；参与熔池传氧；防止吸气（H、N）；吸收非金属夹杂物及反应产物；稳定电弧燃烧，提高炉子热效率、

2、保护炉衬。组成碱性氧化物中性氧化物酸性氧化物非氧化物CaO、MnO、FeO、MgOFe2O3、Al2O3SiO2、P2O5CaF2、CaC2、CaS分类碱性渣酸性渣以CaO为主，能够去除磷、硫元素以SiO2为主，不能去除磷、硫元素氧化渣还原渣渣有氧化能力，FeO含量15％～25％，能向钢液中供氧；渣有还原能力，FeO含量0.5％～1.0％，能从钢液中夺氧7/22/20214东北大学/阎立懿熔渣（液态）的物理性质物理性质研究意义影响因素数值大小熔点影响冶炼过程温度及其控制组成↑、↓，高熔点成分↑、↑1300～1400℃黏度元素扩散、渣

3、-钢间的反应、气体逸出组成↑、↓，温度↑、↓，未熔质点↑、↓0.02Pa•s密度决定渣所占有的体积及钢液滴在渣中的沉降速度温度↑、↓2.5～3.0t/m3表面张力渣-钢间的反应及夹杂物的吸附组成、温度，但比较复杂0.35～0.5N/m7/22/20215东北大学/阎立懿熔渣的化学性质化学性质研究意义表示方法影响因素数值大小碱度影响渣、钢间物理化学反应碱性氧化物浓度↑、↑,酸性氧化物浓度↑、↓氧化渣2～4，还原渣2.5～3.5氧化性还原性反映炉渣向钢液供氧或夺氧能力（%FeO）∑（%FeO）α（FeO）Δ[％O]渣中氧化铁浓度↑，有利

4、于化渣、脱磷，反之有利于脱氧、脱硫氧化渣15％～30％还原渣0.5％～1％7/22/20216东北大学/阎立懿第二章炼钢基础理论熔渣物理化学性质钢液物理性质钢液化学反应——硅锰氧化——钢液脱碳——钢液脱磷——钢液脱氧——钢液脱硫——钢液气体及夹杂物去除7/22/20217东北大学/阎立懿2.2钢液物理性质主要包括熔点、密度、黏度、表面张力及导热能力。1）钢的熔点钢的熔点是确定冶炼和浇铸温度的重要参数，熔点指钢完全转变成均一液体状态时的温度，或是钢冷凝时开始析出固体时的温度。熔点大小主要受化学成分的影响。纯铁的熔点约为1536~153

5、9℃，当某元素溶入后，纯铁原子之间的作用力减弱，铁的熔点就降低（杂质降低熔点）。降低的程度取决于加入元素的浓度、原子量，以及凝固时该元素在熔体与析出的固体之间的分配。7/22/20218东北大学/阎立懿钢的熔点的近似值：t熔=1538（或1539）－∑（ΔT·J），℃或t熔=1536－∑（ΔT·J），℃式中ΔT——各元素使纯铁熔点的降低值，℃，其中碳的影响最明显，尤其对碳素类钢；J—某元素在钢液中的质量百分数，%。前述钢的熔点约在1450～1500℃范围，生铁的熔点约在1100～1200℃范围，均可以由上式估算出。7/22/2021

6、9东北大学/阎立懿2）钢液的密度密度是钢液的重要物理性质之一，对研究钢液的结构、黏度、表面张力，以及分析钢液与炉渣（包括非金属夹杂）的分离、上浮等有重要意义。单位体积钢（或钢液）所具有的质量称为密度：ρ＝m/V,g/cm3、kg/m3或t/m3。液态钢和固态钢的密度差别较大，影响钢液密度的因素主要有温度和化学成分。7/22/202110东北大学/阎立懿温度影响总的说来，随着温度升高，钢液的体积增加（原子间距增大）、密度降低。如纯铁密度，20℃时为7.88，1538℃时为7.23，1600℃时为7.03t/m3，这与中、低合金钢液的密

7、度7.0t/m3相当。钢液密度随温度的变化：ρ=8523－0.8358Tk,kg/m3式中Tk——热力学温度，K。7/22/202111东北大学/阎立懿成分影响成分对钢液密度的影响比较复杂，一般认为，碳、硅、锰、磷、硫、铝、铬等元素增加可使纯铁密度减小，其中碳的影响明显；而密度大的元素钨、镍、铜等元素可使纯铁密度增大，其中钨的影响最大。钢液的密度可按下经验式：ρ1600℃=ρ‘1600℃＋∑（Δρ·J）在20℃时，钢的密度按下经验式：ρ20℃=ρ‘20℃＋∑（Δρ·J）式中ρ‘—纯铁在某温度下的密度，Δρ—某元素使纯铁密度提高值；J

8、—某元素在钢液中的质量百分数，%。7/22/202112东北大学/阎立懿e.g25＃钢1600℃时的密度？按温度对钢液密度的影响计算：ρ=8523－0.8358Tk＝6958kg/m3≈7t/m3按成分对钢液密度的影响计算：ρ1600