2-炼钢基础理论-2PPT推荐.ppt

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按用途：

结构构钢、工具、工具钢、特殊性能特殊性能钢（轴承、不承、不锈、弹簧）簧）炼钢基本基本任任务“四脱四脱”（碳、磷、氧和硫）（碳、磷、氧和硫）“二去二去”（去气和去（去气和去夹杂）“二二调整整”（成分和温度）（成分和温度）采用的主要技采用的主要技术手段手段为：

供氧，造渣，加供氧，造渣，加热，加脱氧，加脱氧剂和合金化操作和合金化操作10/23/20224东北大学/阎立懿第二章第二章炼钢基础理论炼钢基础理论n熔渣物理化学性质熔渣物理化学性质n钢液物理性质钢液物理性质n钢液化学反应钢液化学反应10/23/20225东北大学/阎立懿2.1熔渣物理化学性质熔渣物理化学性质炼炼钢钢就就是是炼炼渣渣炼炼好好钢钢首首先先要要炼炼好好渣渣（这这是是炼炼钢钢界界的的谚谚语语），所所有有炼炼钢钢任任务务的的完完成成几几乎乎都都与与熔熔渣渣有有关关。

熔熔渣渣的的结结构构决决定定着着熔熔渣渣的的物物理理化化学学性性质质，而而熔熔渣渣的的物物理理化化学性质又影响着炼钢的化学学性质又影响着炼钢的化学反应反应平衡及反应速率。

平衡及反应速率。

因因此此，在在炼炼钢钢过过程程中中必必须须控控制制和和调调整整好好炉炉内内熔熔渣渣的的物物理化学性质。

理化学性质。

10/23/20226东北大学/阎立懿2.1.1熔渣的作用、来源、组成与分类熔渣的作用、来源、组成与分类1）熔渣的主要作用）熔渣的主要作用熔熔渣渣（或或称称炉炉渣渣）在在冶冶炼炼过过程程中中起起分分离离杂杂质质，完完成成氧氧化、还原精炼的作用，具体如下：

化、还原精炼的作用，具体如下：

n去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素；

去除铁水和钢水中的磷、硫等有害元素；

n参与熔池传氧，靠氧化渣供氧、还原渣除氧；

参与熔池传氧，靠氧化渣供氧、还原渣除氧；

n保保温温，防防止止钢钢液液吸吸气气（H、N），防防止止钢钢液液过过度度氧氧化化，以以及减少有益元素烧损；

及减少有益元素烧损；

防护防护n吸收钢液中上浮非金属夹杂物及反应产物；

吸收钢液中上浮非金属夹杂物及反应产物；

n电电炉炉炼炼钢钢过过程程，熔熔渣渣可可以以稳稳定定电电弧弧燃燃烧烧，提提高高炉炉子子热热效效率率、保保护护炉炉衬衬；

电电渣渣炉炉过过程程，熔熔渣渣作作为为发发热热体体为为冶冶炼炼提提供供所所需热源。

需热源。

10/23/20227东北大学/阎立懿熔渣的不利作用熔渣的不利作用:

n熔熔渣渣侵侵蚀蚀和和冲冲刷刷炉炉衬衬，尤尤其其是是低低碱碱度度熔熔渣渣，降降低低炉炉衬衬使使用寿命。

用寿命。

n熔渣带走大量的热，增加能量消耗。

熔渣带走大量的热，增加能量消耗。

n熔熔渣渣中中夹夹裹裹小小颗颗粒粒金金属属及及未未被被还还原原的的金金属属氧氧化化物物，降降低低金属的回收率。

金属的回收率。

因此，造好渣是炼钢的必要条件！

10/23/20228东北大学/阎立懿2）熔渣的来源）熔渣的来源n人人为为加加入入的的造造渣渣材材料料，如如石石灰灰、白白云云石石、萤萤石石及及火火砖砖块。

块。

n炉料（钢铁料）中带入的泥土砂石，如炉料（钢铁料）中带入的泥土砂石，如SiO2n炉炉料料（钢钢铁铁料料）中中Si、Mn、P、S、Fe等等元元素素的的氧氧化化产产物。

物。

n冶炼过程被侵蚀的炉衬耐火材料，如冶炼过程被侵蚀的炉衬耐火材料，如MgO10/23/20229东北大学/阎立懿3）熔渣的组成）熔渣的组成以氧化物为主有：

以氧化物为主有：

CaOMnOFeOMgOFe2O3Al2O3SiO2P2O5碱性碱性中性中性酸性酸性这些自由氧化物本身熔点都很高，如这些自由氧化物本身熔点都很高，如CaO2570，SiO21710，在炼钢温度（，在炼钢温度（1600）难以熔化，但它们）难以熔化，但它们之间能相互化合，生成之间能相互化合，生成低熔点复杂化合物低熔点复杂化合物，如：

，如：

CaOSiO2CaOSiO2，Tp1540（液态）（液态）还有其他化合物：

还有其他化合物：

CaS、CaF2、CaC2等。

等。

10/23/202210东北大学/阎立懿4）熔渣的分类）熔渣的分类不不同同的的炼炼钢钢方方法法、不不同同的的钢钢种种、不不同同的的冶冶炼炼工工艺艺，要要采用不同性质、造不同成分的熔渣进行冶炼。

采用不同性质、造不同成分的熔渣进行冶炼。

根根据据熔熔渣渣的的组组成成及及性性质质不不同同，可可将将它它们们分分为为：

碱碱性性渣渣与酸性渣，氧化渣与还原渣。

与酸性渣，氧化渣与还原渣。

n碱性渣与酸性渣碱性渣与酸性渣碱碱性性渣渣以以碱碱性性氧氧化化物物CaO为为主主，它它可可以以去去除除磷磷、硫硫有有害元素，绝大多数炼钢法可以造碱性渣（一般害元素，绝大多数炼钢法可以造碱性渣（一般R1.5）酸酸性性渣渣以以酸酸性性氧氧化化物物SiO2为为主主，它它不不能能去去除除磷磷、硫硫有有害元素，极少数炼钢法造酸性渣害元素，极少数炼钢法造酸性渣（一般（一般R1.0）10/23/202211东北大学/阎立懿n氧化渣与还原渣氧化渣与还原渣氧氧化化渣渣炉炉渣渣具具有有氧氧化化能能力力，FeO含含量量高高（1525），能向钢液中供氧，大多数炼钢法可以造氧化渣。

，能向钢液中供氧，大多数炼钢法可以造氧化渣。

还还原原渣渣炉炉渣渣具具有有还还原原能能力力，FeO含含量量低低（0.51.0），能能吸吸收收钢钢液液中中氧氧脱脱氧氧，传传统统电电炉炉炼炼钢钢及及钢钢包包精精炼炉能造还原渣。

炼炉能造还原渣。

碱性氧化渣因碱性氧化渣因CaO、FeO含量高，脱磷能力很强；

含量高，脱磷能力很强；

碱碱性性还还原原渣渣因因CaO含含量量高高、FeO含含量量极极低低，还还有有CaC2，脱氧、脱硫能力很强。

，脱氧、脱硫能力很强。

转转炉炉及及电电炉炉炼炼钢钢法法均均可可以以造造碱碱性性氧氧化化渣渣，传传统统电电炉炉炼钢还可以造碱性还原渣。

炼钢还可以造碱性还原渣。

10/23/202212东北大学/阎立懿转炉、电炉炉渣组成及特点转炉、电炉炉渣组成及特点类别类别化学成分化学成分转炉转炉/%/%电炉电炉/%/%冶金反应特点冶金反应特点碱性碱性氧化渣氧化渣CaO/SiO2CaOFeOMnOMgO3.04.035551530282122.03.040501525510510C,Si,Mn迅速氧化；

迅速氧化；

脱脱P能力强；

能力强；

能脱去部分能脱去部分S；

钢水中钢水中O较高。

较高。

碱性碱性还原渣还原渣（白渣白渣）CaO/SiO2CaOCaF2Al2O3FeOMgOCaC22.53.5505558230.510接近接近1脱脱S能力强；

脱脱O能力强；

钢水易增碳钢水易增碳钢水易回磷钢水易回磷钢水中钢水中H增加增加钢水中钢水中N增加增加10/23/202213东北大学/阎立懿2.1.2熔渣物理性质熔渣物理性质主要有熔点、黏度、密度及表面张力等。

主要有熔点、黏度、密度及表面张力等。

1）熔渣的熔点）熔渣的熔点炼炼钢钢熔熔渣渣是是由由多多种种化化合合物物构构成成的的体体系系，熔熔渣渣熔熔点点低低、过过热热度度高高、流流动动性性好好，有有利利于于冶冶炼炼过过程程的的顺顺行行。

所所以以说说，熔点是熔渣一个重要的物理性质。

熔点是熔渣一个重要的物理性质。

熔熔渣渣的的熔熔点点是是指指固固态态渣渣完完全全转转变变为为均均一一液液体体状状态态时时的的温温度度或或液液态态渣渣冷冷却却时时开开始始析析出出固固体体时时的的温温度度。

它它的的熔熔化化过过程是在一个温度区间进行程是在一个温度区间进行即熔化温度，俗称熔点。

即熔化温度，俗称熔点。

10/23/202214东北大学/阎立懿炼炼钢钢过过程程要要求求熔熔渣渣熔熔点点要要低低于于所所炼炼钢钢种种的的熔熔点点50200，即即13001400。

除除FeO、CaF2外外，其其他他简简单单氧氧化化物物的的熔熔点点都都很很高高，它它们们在在炼炼钢钢温温度度下下难难以以单单独独形形成成熔熔渣渣，但但它它们们可可以以形形成成多多种种低低熔熔点点的的复复杂杂化化合合物物，见见下下表：

表：

10/23/202215东北大学/阎立懿熔渣中常见氧化物的熔点熔渣中常见氧化物的熔点化合物化合物熔点熔点/化合物化合物熔点熔点/CaO2600MgO.SiO21557MgO2800CaO.MgO.SiO21390SiO217133CaO.MgO.2SiO21550MnO17832CaO.MgO.2SiO21450Fe2O314572FeO.SiO21205FeO1370MnO.SiO21285CaF214182MnO.SiO21345CaO.SiO21550CaO.Fe2O312202CaO.SiO221302CaO.Fe2O314203CaO.2SiO21485CaO.2Fe2O31240CaO.FeO.SiO21205CaO.2FeO.SiO21205Fe2O3.SiO21217CaO.CaF2140010/23/202216东北大学/阎立懿熔熔渣渣熔熔点点与与组组分分及及其其含含量量有有关关，一一般般说说来来，杂杂质质降降低低纯纯物物质质熔熔点点，但但当当熔熔渣渣中中高高熔熔点点组组元元增增加加时时，熔熔点点提提高高。

熔熔渣渣熔熔点点/熔熔速速可以用测试仪测出。

可以用测试仪测出。

10/23/202217东北大学/阎立懿2）熔渣的黏度）熔渣的黏度式中式中比例系数，即内摩擦系数或黏度系数，与材料比例系数，即内摩擦系数或黏度系数，与材料的性质有关，简称为黏度，也叫动力黏度，单位为的性质有关，简称为黏度，也叫动力黏度，单位为Pas（帕斯卡（帕斯卡秒）。

秒）。

熔熔渣渣黏黏度度是是非非常常重重要要的的物物理理性性质质，它它直直接接关关系系到到熔熔渣渣的的流流动动性性，它它对对元元素素的的扩扩散散、渣渣-钢钢间间反反应应、气气体体逸逸出出、热量传递，铁损及炉衬寿命等均有很大的影响。

热量传递，铁损及炉衬寿命等均有很大的影响。

液液体体的的黏黏度度是是指指液液体体流流动动时时，流流层层内内摩摩擦擦力力的的大大小小。

按牛顿黏度经典公式，内摩擦力用下式表示：

10/23/202218东北大学/阎立懿当研究的对象密度相差较大时，采用运动黏度以消当研究的对象密度相差较大时，采用运动黏度以消除因密度差异而产生的影响。

动力黏度除以液体的密度，除因密度差异而产生的影响。

动力黏度除以液体的密度，称之为运动黏度，常用符号称之为运动黏度，常用符号表示，即：

表示，即：

/，m2/s在生产中常用流动性这一概念来表示熔渣黏度的大在生产中常用流动性这一概念来表示熔渣黏度的大小，流动性是动力黏度的倒数，用符号小，流动性是动力黏度的倒数，用符号表示，即：

1/，（，（Pas）