钢冶金学 炼钢宗旨.ppt

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1、第一讲概论及热力学基础主要内容钢的定义-炼钢的宗旨(钢冶金学中的三大重点问题)热力学基础1最重要精炼反应概述2金属多元系中的活度3炉渣结构4气体平衡5氧化平衡之铁-氧系一、概论1、钢的定义:定义1:通常钢是指在固态可以变形的各种铁基合金。定义2:对于铁-碳合金则限于含碳低于2.1％的部分才列入钢的范畴。把此界限推广，所有含碳低于2.1的铁基合金称之为钢。钢包括大量不同用途的品种，不同用途对性能有不同要求。各种钢的性能由它的化学成分、热处理工艺和变形加工工艺所决定。炼钢生产的第一步，就是冶炼出指定成分的粗钢；第二步再将粗钢加工变形和热处理制成成品钢。狭义的炼钢就是指第一步2、炼钢的宗旨-炼钢过程

2、简介(四脱二去)炼钢的原料是生铁、废钢和海绵铁。这些物质的性质在冶炼过程中有很大改变，还要去除夹杂物和一些溶解元素。这些工作概括起来称为“精炼”，然后再对钢液进行合金化。精炼和合金化都在熔融态进行。生铁大部分是以熔融状态(称为铁水)加入炉内；而废钢和海绵铁则以固态入炉，因此需使它们熔化。熔化所需热量：精炼过程铁水中元素氧化放热来提供；外界供给。液态钢在熔炼后紧接着就浇铸并凝固。3、钢冶金学中的三个重点:重点1:热力学定律由于精炼过程中化学反应的多样性，以及不同钢种化学成分的多样性，描述这些过程将涉及相当广泛的内容。精练过程涉及的化学反应有：氧化、造渣、脱气、脱氧和去除夹杂等。化学的和热力学的规

3、律控制着这些操作和过程。同样凝固过程中钢组织的形成也受热力学规律的制约。甚至熔化和凝固相变过程中的热交换也服从热力学规律。因此热力学定律在钢冶金学问题中占有很重要地位.重点2:三传原理精炼过程不仅要求反应物之间化学反应要进行完全，而且要求反应物和产物以必要的速率进入和迁出反应区。化学反应本身也必须以适当速率进行。同样，在熔化和凝固过程中出现的热量也须在一定时间内完成转变或迁移。物质的传递是指冶金反应器内气体、炉渣和金属相中的传质；热的传递是指向炉料传入热量和从炉料传出热量，以及炉料内部的传热等。传递过程的速率与进行该过程的交换面积密切相关。因此在弥散系中进行的传递过程通常远比在稠密系中快得多，

4、因为弥散系中交换面积大，可以有更多的物质越过这些界面顺利地转移到体系内部。冶金生产充分利用了这一原理，以便使过程实现高效率，为了控制弥散系中的传输现象和物质及热的转换，必须掌握弥散系内物料运动和物质及热的转换的物理基础。这些原理连同物质及热的传输原理，构成了钢冶金学问题中继热力学之后的第二个重点。重点3:反应器理论热力学规律、传质及传热规律和物料运动规律等的本身虽然和反应器的结构无关，但是都是在反应器内起作用，也只能在反应器内加以考察。事实上，各种过程通常都是在一个具体的反应器内进行，而且许多单一过程耦合成复杂体系。要描述这些体系需要反应器理论知识。反应器理论把传质和传热方程及其几何条件，与弥

5、散系中物料衡算及热量衡算结合在一起；对于非均相反应器,除上述方程外还需加上描述混合过程的方程。反应器理论在冶金中应用才刚刚开始，仍在不断发展中。反应器理论是钢冶金学中的第三个重点。二、热力学基础1、最重要精炼反应概述若把钢的成分与生铁、海绵铁及废钢的成分作一比较，就可以看出精炼过程需要进行的化学变化的概貌。表2—l，目前炼钢原料主要是LD生铁。生铁的特点是含碳高，此外还含有其它伴随元素。（大多数）钢种成分表CPSNSi和Mn<1（0.1）<0.04<0.03<0.005取决于钢用途表2-1不同用途生铁的平均成分CSiMnPS炼钢生铁3.8~4.50.5~1.01.5~5.00.05~0.12<

6、0.05LD生铁3.8~4.4<1.00.8~1.2<0.01<0.04托马斯生铁3.5~3.9约0.3约0.8约1.8<0.055赤铁矿生铁(低磷生铁)3.5~4.21.5~3.50.7~1.0<0.12<0.04铸造生铁Ⅰ(GRⅠ)3.5~4.51.5~3.5<1.00.5~0.7<0.04铸造生铁Ⅲ(GRⅢ)3.5~4.51.5~3.5<1.00.7~1.0<0.06铸造生铁ⅣA(GRⅣA)3.5~4.51.5~3.5<0.71.0~1.4<0.06铸造生铁ⅣB(GRⅣB)3.5~4.51.5~3.5<0.71.4~2.0<0.06特种生铁及可锻造生铁3.4~4.30.3~4.00.2~

7、1.00.05~0.01<0.05特种生铁(高碳)4.0~4.8<2.50.3~0.60.08~0.15<0.05特种生铁(用于生产球墨铸铁)2.8~4.3<2.0<0.2<0.06<0.02齐格兰优质生铁(鼓冷风)2.8~3.42~3.52~4<0.1<0.05镜铁4.0~5.0<1.06~300.1~0.15<0.04锰铁(75%)6.0~7.0<1.070~80<0.25<0.03硅铁1.4