转炉炼钢.ppt
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转炉炼钢工艺课件(PPT 54页)
严禁混入铜、锌、铅、锡等有色金属和橡胶，不得混有 封闭器皿、爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品。废钢的硫、 磷含量均不大于0.050%。
3）废钢应清洁干燥 不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。
4）不同性质的废钢分类存放 非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有合 金废钢和生铁。合金废钢要单独存放，以免造成冶炼 困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。
是指终点温度和成分的控制。
脱氧及合金化
•脱氧：向钢液加入某些脱氧元素，脱除其中多余氧的操作。
•合金化：加入一种或几种合金元素，使其在钢中的含量达到钢种规格 要求的操作。
•区别：合金元素的价格通常较高，希望尽量少氧化；脱氧元素则比较便 宜，先加入，让其充分脱氧以免后加入的合金元素氧化。
•联系：二者都是向钢液加入铁合金，同时加入钢液的脱氧剂必然会有 部分溶于钢液而起合金化的作用，如使用Fe-Si、Fe-Mn脱氧的同时调整 钢液的硅锰含量；加入钢液的合金元素，因其与氧的亲和力大于铁也势 必有一部分被氧化而起脱氧作用。转炉的脱氧与合金化的操作常常是同 时进行的。
3.造渣制度
造渣是转炉炼钢的一项重要操作。所谓造渣， 是指通过控制入炉渣料的种类和数量，使炉渣具 有某些性质，以满足熔池内有关炼钢反应需要的 工艺操作。由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣， 才能满足冶炼进程和强化冶炼的要求，同时造渣 对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有 直接影响。
4.温度制度
脱氧 转炉吹炼终了时，钢液中存在着少量过剩的溶解氧，一般为
0.01～0.08％。其含量主要取决于终点钢水的碳含量。但在固体钢中氧 的溶解度很低,仅为0.002～0.003％,因此在浇铸后的钢水凝固过程中， 氧便以FeO形式析出,影响钢的质量。所以,要炼成合格的钢,就必须脱氧。 脱氧是将与氧亲和力较大的元素及其合金作为脱氧剂加入钢液中，利用 脱氧产物不溶于钢液而析出上浮脱离钢液的原理,使钢中的含氧量降到 规定限度之下。在生产中常用的脱氧元素锰、硅、铝,它们的脱氧能力 依次递增。为提高脱氧效率,使脱氧产物易于形成大颗粒排出，脱氧剂 的加入一般应采用由弱到强的顺序，即先加锰铁，再加硅铁，最后加铝 （或铝铁）。
3）废钢应清洁干燥 不得混有泥沙，水泥，耐火材料，油物等。
4）不同性质的废钢分类存放 非合金钢、低合金钢废钢可混放在一起，不得混有合 金废钢和生铁。合金废钢要单独存放，以免造成冶炼 困难，产生熔炼废品或造成贵重合金元素的浪费。
是指终点温度和成分的控制。
脱氧及合金化
•脱氧：向钢液加入某些脱氧元素，脱除其中多余氧的操作。
•合金化：加入一种或几种合金元素，使其在钢中的含量达到钢种规格 要求的操作。
•区别：合金元素的价格通常较高，希望尽量少氧化；脱氧元素则比较便 宜，先加入，让其充分脱氧以免后加入的合金元素氧化。
•联系：二者都是向钢液加入铁合金，同时加入钢液的脱氧剂必然会有 部分溶于钢液而起合金化的作用，如使用Fe-Si、Fe-Mn脱氧的同时调整 钢液的硅锰含量；加入钢液的合金元素，因其与氧的亲和力大于铁也势 必有一部分被氧化而起脱氧作用。转炉的脱氧与合金化的操作常常是同 时进行的。
3.造渣制度
造渣是转炉炼钢的一项重要操作。所谓造渣， 是指通过控制入炉渣料的种类和数量，使炉渣具 有某些性质，以满足熔池内有关炼钢反应需要的 工艺操作。由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣， 才能满足冶炼进程和强化冶炼的要求，同时造渣 对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有 直接影响。
4.温度制度
脱氧 转炉吹炼终了时，钢液中存在着少量过剩的溶解氧，一般为
0.01～0.08％。其含量主要取决于终点钢水的碳含量。但在固体钢中氧 的溶解度很低,仅为0.002～0.003％,因此在浇铸后的钢水凝固过程中， 氧便以FeO形式析出,影响钢的质量。所以,要炼成合格的钢,就必须脱氧。 脱氧是将与氧亲和力较大的元素及其合金作为脱氧剂加入钢液中，利用 脱氧产物不溶于钢液而析出上浮脱离钢液的原理,使钢中的含氧量降到 规定限度之下。在生产中常用的脱氧元素锰、硅、铝,它们的脱氧能力 依次递增。为提高脱氧效率,使脱氧产物易于形成大颗粒排出，脱氧剂 的加入一般应采用由弱到强的顺序，即先加锰铁，再加硅铁，最后加铝 （或铝铁）。
GOR转炉炼钢PPT课件
底吹气体管道
将气体从气源输送到底吹气体 分配器和喷嘴。
底吹气体控制阀
控制底吹气体的流量和压力。
复合吹炼技术设备结构
顶吹氧枪和底吹气体喷嘴的复合配置
01
顶吹氧枪提供主要的氧气供应，底吹气体喷嘴提供搅拌作用，
促进熔池内的化学反应。
喷枪和氧枪的复合配置
02
喷枪向熔池喷入燃料和助燃剂，氧枪提供氧气供应，实现高温
介绍特殊钢的种类、成分特点及性能要求。
GOR转炉炼钢在特殊钢生产中的优势
分析GOR转炉炼钢在特殊钢生产中相比其他工艺的优势，如成分控制精确、生产效率高 等。
生产实践与案例分析
展示GOR转炉炼钢在特殊钢生产中的实际应用案例，并分析其生产效果与经济效益。
THANKS
感谢观看
，用于向熔池供氧。
喷枪系统
由喷枪、喷枪升降机构 、喷枪横移机构等组成 ，用于向熔池喷入燃料
和助燃剂。
倾动系统
由倾动装置、倾动电机 等组成，用于控制炉体
的倾动角度。
底吹气体搅拌装置结构
01
02
03
04
底吹气体分配器
将气体均匀地分配到熔池的底 部。
底吹气体喷嘴
将气体以一定的角度和速度喷 入熔池，实现搅拌作用。
强化冶炼
复合吹炼技术能够强化冶 炼过程，提高冶炼效率， 缩短冶炼周期。
改善钢质量
通过复合吹炼技术，可以 进一步降低钢中的杂质含 量，改善钢的纯净度和质 量。
03
GOR转炉炼钢设备结构
氧气顶吹转炉结构
炉体
包括炉壳、炉衬、炉底 和炉口等部分，承受高
温和高压的作用。
氧枪系统
由氧枪、氧枪升降机构 、氧枪横移机构等组成
转炉炼钢
造渣制度
在生产中，一般根据铁水成分和所炼钢种来 确定造渣方法，包括单渣法、双渣法和双渣留渣 法。 氧气转炉的冶炼周期短，必须做到快速成渣， 使炉渣尽快具有适当的碱度、氧化性和流动性， 以便迅速把金属中的杂质去除。 渣料的加入通常根据铁水条件和石灰质量而 定，当铁水温度高和石灰质量好时，渣料可在兑 铁水前一次性加入炉内，以早化渣，化好渣。
转炉炼钢主要过程及特点
转炉炼钢在钢铁生产中的地位
转炉炼钢是介于炼铁和轧钢之间的中间环节
高 炉 炼 铁
连 铸
出 铁 水
转炉炼钢
轧 钢
转炉炼钢的基本任务
脱碳、脱磷、脱硫、脱氧； 去除有害气体和夹杂； 提高温度； 调整成分；
炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、 升温等手段完成炼钢基本任务。
转炉炼钢的基本原理
根据所炼钢种的要求 把生铁中的含碳量去除到 规定范围，并使其它元素 的含量减少或增加到规定 范围的过程。简单地说， 是对生铁降碳、去硫磷、 调硅锰含量的过程。这一 过程基本上是一个氧化过 程，是用不同来源的氧(如 空气中的氧、纯氧气、铁 矿石中的氧)来氧化铁水中 的碳、硅、锰等元素。
转炉炼钢的特点
完全依靠铁水氧化带来的化学热及物理热；
生产率高（冶炼时间在20分钟以内）； 质量好，气体含量少：（因为CO的反应搅拌，将N、 H除去）可以生产超纯净钢,有害成份（S、P、N、 H、O）〈80ppm； 冶炼成本低，耐火材料用量比平炉及电炉用量低； 原材料适应性强，高P、低P都可以。
在转炉炼钢中，到达吹炼终点时，钢水含氧量 一般比较高为了保证钢的质量和顺利ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ注，必须对 钢水进行脱氧。 为了使钢达到性能要求，还需向钢水中加入 合金元素，即所谓合金化操作。 采用复吹工艺后，钢中[O]含量平均比顶吹转炉 降低104×10-6。合金收得率有所提高，不仅可减 少脱氧铁合金消耗，而且大幅度降低脱氧生成的夹 杂物，为提高钢材洁净度创造了有利的条件。
转炉炼钢概况
6
炼钢厂生产工艺流程
氧 气 散状料(石 灰,萤石,铁皮,矿石,白云石等) 底开车 铁 混铁车 废 废钢车 碎渣送 至用户 料 槽 水 铁 水 预处理 钢 分类堆放坊 废钢斗 扒 渣 称 量 称 量 皮 带 高 位 料 仓 称量斗 汇总 料斗 烟 气 冷 却 余 热 回 收 烟气 净化 泥浆 循环水 称 量
1
第二节
转炉炼钢
一,炼钢的任务 钢是以铁为主要元素,含碳量一般在2%以下,并含有其它元素的金属材料.2 %通常是钢和铸铁的分界线.钢的一小部分用于铸造或锻造机械零部件,绝大部分经 压延加工成各种钢材后使用. 钢是应用最广泛的一种金属材料.工业,农业,交通运输,建筑和国防等,都 离不开钢.钢的生产对国民经济各部门的发展都有重要作用. 生铁和钢在性能上所 以会有这样大的差别,其根本原因是它们的成分不同,生铁和钢的化学成分如下:
第一章 转炉炼钢概述
第一节 炼钢
目前,从铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行的,即先在以高炉为主要代表的炼铁设备中 将铁矿石(包括烧结矿,球团矿)冶炼成生铁,然后再在炼钢炉中将铁冶炼成钢. 铁矿石中的铁是以氧化铁状态存在的.从铁的氧化物中提炼铁的过程叫做还原.高炉冶炼生 铁,是利用焦炭燃烧以及焦炭产生的一氧化碳,在高温下将铁从铁矿石中还原出来. 炼钢,是氧化炉料(主要是生铁)所含杂质的复杂的金属提纯过程.主要工艺包括氧化去 除硅,磷,碳,脱硫,脱氧和合金化.炼钢过程基本上是一个氧化过程.这些元素氧化以后, 有的在高温下与石灰等熔剂起反应,形成炉渣.有的变成气体逸出,留下的就是钢水. 最后, 用锰铁,硅铁和铝等进行脱氧.这样,达到一定成分和温度的钢水,用钢锭模铸成钢锭,或用 连铸机铸成钢坯.钢锭或连铸坯送到轧钢厂,轧成各种钢材. 炼钢是整个钢铁工业生产过程中最重要的环节.在这一环节,主要涉及的生产工艺包括铁 水预处理,熔炼,二次冶金(炉外精炼),浇注(模铸,连铸)等. 炼钢方法主要是转炉(碱性氧气转炉为主),电弧炉和平炉三种.
炼钢厂生产工艺流程
氧 气 散状料(石 灰,萤石,铁皮,矿石,白云石等) 底开车 铁 混铁车 废 废钢车 碎渣送 至用户 料 槽 水 铁 水 预处理 钢 分类堆放坊 废钢斗 扒 渣 称 量 称 量 皮 带 高 位 料 仓 称量斗 汇总 料斗 烟 气 冷 却 余 热 回 收 烟气 净化 泥浆 循环水 称 量
1
第二节
转炉炼钢
一,炼钢的任务 钢是以铁为主要元素,含碳量一般在2%以下,并含有其它元素的金属材料.2 %通常是钢和铸铁的分界线.钢的一小部分用于铸造或锻造机械零部件,绝大部分经 压延加工成各种钢材后使用. 钢是应用最广泛的一种金属材料.工业,农业,交通运输,建筑和国防等,都 离不开钢.钢的生产对国民经济各部门的发展都有重要作用. 生铁和钢在性能上所 以会有这样大的差别,其根本原因是它们的成分不同,生铁和钢的化学成分如下:
第一章 转炉炼钢概述
第一节 炼钢
目前,从铁矿石到炼出钢一般是分为两步进行的,即先在以高炉为主要代表的炼铁设备中 将铁矿石(包括烧结矿,球团矿)冶炼成生铁,然后再在炼钢炉中将铁冶炼成钢. 铁矿石中的铁是以氧化铁状态存在的.从铁的氧化物中提炼铁的过程叫做还原.高炉冶炼生 铁,是利用焦炭燃烧以及焦炭产生的一氧化碳,在高温下将铁从铁矿石中还原出来. 炼钢,是氧化炉料(主要是生铁)所含杂质的复杂的金属提纯过程.主要工艺包括氧化去 除硅,磷,碳,脱硫,脱氧和合金化.炼钢过程基本上是一个氧化过程.这些元素氧化以后, 有的在高温下与石灰等熔剂起反应,形成炉渣.有的变成气体逸出,留下的就是钢水. 最后, 用锰铁,硅铁和铝等进行脱氧.这样,达到一定成分和温度的钢水,用钢锭模铸成钢锭,或用 连铸机铸成钢坯.钢锭或连铸坯送到轧钢厂,轧成各种钢材. 炼钢是整个钢铁工业生产过程中最重要的环节.在这一环节,主要涉及的生产工艺包括铁 水预处理,熔炼,二次冶金(炉外精炼),浇注(模铸,连铸)等. 炼钢方法主要是转炉(碱性氧气转炉为主),电弧炉和平炉三种.
《转炉炼钢基础知识》课件
《转炉炼钢基础知识》 PPT课件
本课程将介绍转炉炼钢的基础知识，包括炼钢简介、原料与配料、炉渣的重 要性、过程控制、安全问题、工艺的发展趋势和结语。
1. 转炉炼钢简介
了解转炉炼钢的热态、工艺流程和炉内反应，为后续内容的学习奠定基础。
2. 原料与配料
探讨炼钢中使用的不同原料及其特性，以及铁水预处理和配料计算的关键步骤。
3. 炉渣的重要性
分析炼钢过程中炉渣的作用、组成及特性，以及炉渣处理技术的重要性。
4. 吹炼过程中的过程控制
介绍转炉炼钢中温度控制、化学反应控制以及氧吹量与流量控制的关键技术。
5. 转炉操作过程中的安全问题
探讨转炉炼钢的安全管理、典型事故案例分析以及针对安全问题的措施建议。
6. 转炉炼钢工艺的发展趋势
剖析技术进步对炼钢工艺的影响，绿色环保生产要求以及炼钢的重要性，强调学习该技术的意义，并展望转炉炼钢的未来发 展前景。
本课程将介绍转炉炼钢的基础知识，包括炼钢简介、原料与配料、炉渣的重 要性、过程控制、安全问题、工艺的发展趋势和结语。
1. 转炉炼钢简介
了解转炉炼钢的热态、工艺流程和炉内反应，为后续内容的学习奠定基础。
2. 原料与配料
探讨炼钢中使用的不同原料及其特性，以及铁水预处理和配料计算的关键步骤。
3. 炉渣的重要性
分析炼钢过程中炉渣的作用、组成及特性，以及炉渣处理技术的重要性。
4. 吹炼过程中的过程控制
介绍转炉炼钢中温度控制、化学反应控制以及氧吹量与流量控制的关键技术。
5. 转炉操作过程中的安全问题
探讨转炉炼钢的安全管理、典型事故案例分析以及针对安全问题的措施建议。
6. 转炉炼钢工艺的发展趋势
剖析技术进步对炼钢工艺的影响，绿色环保生产要求以及炼钢的重要性，强调学习该技术的意义，并展望转炉炼钢的未来发 展前景。
6[1].转炉炼钢
![6[1].转炉炼钢](https://img.taocdn.com/s3/m/50a4be2ea2161479171128d3.png)
反应特点： 1、冶炼初期，Si 已经基本氧化（Si与O的亲和力强）， 如转炉吹炼3min。氧化产物在炉渣中稳定存在，只有微 量的Si残留在钢液中； 2、强放热反应，低温有利于反应的迅速进行。
目前在转炉生产中，提倡采用低硅铁水 （<0.3%）,以减少渣量，提高金属收得 率
Mn的氧化
• 间接氧化
[Mn]+(FeO)=[Fe]+(MnO)+Q [Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)+Q
熔池的沸腾： –加速传热传质过程； –均匀熔池成分和温度 –有利于冶金物化反应的进行； –有利于熔池中气体的逸出 –有利于非金属夹杂的转移
1、氧气流股与金属液间的C－O反应
2[C]+O2=2CO+Q 发生在转炉炼钢的氧流冲击区、电炉的氧管插 入钢液吹氧脱碳区
2、金属熔池内部C－O反应 [C]+[FeO]=CO+[Fe]+Q
钢原料，少数作为
铸造铁使用
4
1、炼钢的定义
• 通过冶炼降低生铁中的碳含量， 去除有害杂质，再根据对钢性能 的要求加入适当合金元素，使之 成为高强度，加工性能好，或具 备一定特殊性能的钢材料。
5
2、炼钢的基本任务
• 脱碳(C)
• 去除杂质：脱S，脱P，脱O
• 去除气体和非金属杂质
• 调整钢液成分和温度
在炼钢过程中，用Lp来表示脱P效果 Lp＝（％P2O5）/[%P]
P分配比
脱P反应影响因素
• 炉渣碱度：R高，有利 • 温度： T低，有利 （1450－1500） • 渣量：渣量高，有利 • 渣中（FeO）量： （FeO）高，有利
钢液回P现象：在冶炼或出钢过程中，
目前在转炉生产中，提倡采用低硅铁水 （<0.3%）,以减少渣量，提高金属收得 率
Mn的氧化
• 间接氧化
[Mn]+(FeO)=[Fe]+(MnO)+Q [Mn]+[FeO]=[Fe]+(MnO)+Q
熔池的沸腾： –加速传热传质过程； –均匀熔池成分和温度 –有利于冶金物化反应的进行； –有利于熔池中气体的逸出 –有利于非金属夹杂的转移
1、氧气流股与金属液间的C－O反应
2[C]+O2=2CO+Q 发生在转炉炼钢的氧流冲击区、电炉的氧管插 入钢液吹氧脱碳区
2、金属熔池内部C－O反应 [C]+[FeO]=CO+[Fe]+Q
钢原料，少数作为
铸造铁使用
4
1、炼钢的定义
• 通过冶炼降低生铁中的碳含量， 去除有害杂质，再根据对钢性能 的要求加入适当合金元素，使之 成为高强度，加工性能好，或具 备一定特殊性能的钢材料。
5
2、炼钢的基本任务
• 脱碳(C)
• 去除杂质：脱S，脱P，脱O
• 去除气体和非金属杂质
• 调整钢液成分和温度
在炼钢过程中，用Lp来表示脱P效果 Lp＝（％P2O5）/[%P]
P分配比
脱P反应影响因素
• 炉渣碱度：R高，有利 • 温度： T低，有利 （1450－1500） • 渣量：渣量高，有利 • 渣中（FeO）量： （FeO）高，有利
钢液回P现象：在冶炼或出钢过程中，
第5章转炉炼钢介绍
39
5.3 转炉炼钢过程
（3）炉渣的作用
通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可以控制金属 中各元素的氧化和还原过程； 向钢中输送氧以氧化各种杂质； 吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液吸气（ H、 N）。 其它作用。
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
40
5.3 转炉炼钢过程
5.3.4 吹炼过程中元素的氧化规律
35
5.3 转炉炼钢过程
当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点 火”。点火后约几分钟，初渣形成并覆盖于熔池面。随着 硅、锰、磷、碳的氧化，熔池温度升高，火焰亮度增加， 炉渣起泡，并有小铁粒从炉口喷溅出来，此时应适当降低 枪位。
吹炼中期脱碳反应激烈，渣中 (%FeO) 降低，致使炉渣熔 点增高和粘度加大，并可能出现稠渣(“返干”)现象。此时 应适当提高枪位，并可加入氧化铁皮 (或矿石)、可考虑加 入萤石。但要防止“喷溅”。
转炉炉型
转炉炉型是指转炉内部自由空间的几何形状，由耐
火材料砌成。
筒球型
锥球型
截锥型
8
5.2 转炉炼钢设备
转炉内衬
绝热层
永久层
填充层
工作层
9
5.2 转炉炼钢设备
托圈和耳轴
托圈、耳轴 是用以支撑炉体 和传递倾动力矩 的机构。 转炉和托圈 的全部载荷都通 过耳轴经轴承座 传递给地基 。
10
5.2 转炉炼钢设备
脱碳速度由大变小。这一时期称吹炼末期，又叫碳氧 化后期。 除碳外其他元素变化不大，主要进行终点操作。当 w[c]﹤0.3%-0.7%时，进入吹炼末期。
22
5.3 转炉炼钢过程
5.3.1 转炉炼钢原料
金属料 辅助材料
转炉炼钢的基本任务及原理PPT课件
物； 废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却
剂带入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并
含有少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
10
1.3.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)： R＝1.3～1.5，低碱度渣； R＝1.8～2.0，中碱度渣； R≥2.5， 高碱度渣；
26
2.2.5 碳的变化规律小结
熔池中氧与碳生成｛CO｝气 泡上浮,[%C]×[%O]=m(常 数0.002~0.0025),[C]与[O] 成反比. 冶炼初期，碳的氧化速度较慢 （温低及Si、Mn的氧化）； 进入中期后脱碳速度迅速增大 （硅、锰氧化结束，熔池温度 也已升至1400℃以上）；终 点前20%时间脱碳速度又逐 渐慢（因[C]已较低，碳的扩 散成了限制性环节）。
氧气顶吹转炉炼氧气顶吹转炉炼钢过程钢过程主要是主要是降碳降碳升温升温脱磷脱磷脱硫脱硫以及以及脱脱氧氧和和合金化合金化等高温物理化学反应的过程等高温物理化学反应的过程其工艺其工艺操作则是操作则是控制供氧控制供氧造渣造渣温度温度及及加入合金加入合金材料材料等等以获得所要求的钢液以获得所要求的钢液并浇成合格钢钢锭或并浇成合格钢钢锭或111144转炉中的氧气射流具有以下转炉中的氧气射流具有以下特征特征
（3）（SiO2）和(MnO)：吹炼初期，硅、锰的氧化使之浓 度很快分别达到20%和14%，而后随着所加石灰的熔化逐 渐降低至10%和6%。
12
转炉冶炼的基本原理
物料平衡 热平衡
13
2 转炉冶炼的基本反应
主要阐述转炉吹炼过程中的硅锰氧化、脱 碳、脱硫和脱磷等基本反应及熔体成分的 变化情况，为学习后面的工艺内容作好理 论准备。
复吹转炉由于有底吹搅拌，脱碳反 应开始较早，而且速度增加平稳。
剂带入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并
含有少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
10
1.3.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)： R＝1.3～1.5，低碱度渣； R＝1.8～2.0，中碱度渣； R≥2.5， 高碱度渣；
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2.2.5 碳的变化规律小结
熔池中氧与碳生成｛CO｝气 泡上浮,[%C]×[%O]=m(常 数0.002~0.0025),[C]与[O] 成反比. 冶炼初期，碳的氧化速度较慢 （温低及Si、Mn的氧化）； 进入中期后脱碳速度迅速增大 （硅、锰氧化结束，熔池温度 也已升至1400℃以上）；终 点前20%时间脱碳速度又逐 渐慢（因[C]已较低，碳的扩 散成了限制性环节）。
氧气顶吹转炉炼氧气顶吹转炉炼钢过程钢过程主要是主要是降碳降碳升温升温脱磷脱磷脱硫脱硫以及以及脱脱氧氧和和合金化合金化等高温物理化学反应的过程等高温物理化学反应的过程其工艺其工艺操作则是操作则是控制供氧控制供氧造渣造渣温度温度及及加入合金加入合金材料材料等等以获得所要求的钢液以获得所要求的钢液并浇成合格钢钢锭或并浇成合格钢钢锭或111144转炉中的氧气射流具有以下转炉中的氧气射流具有以下特征特征
（3）（SiO2）和(MnO)：吹炼初期，硅、锰的氧化使之浓 度很快分别达到20%和14%，而后随着所加石灰的熔化逐 渐降低至10%和6%。
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转炉冶炼的基本原理
物料平衡 热平衡
13
2 转炉冶炼的基本反应
主要阐述转炉吹炼过程中的硅锰氧化、脱 碳、脱硫和脱磷等基本反应及熔体成分的 变化情况，为学习后面的工艺内容作好理 论准备。
复吹转炉由于有底吹搅拌，脱碳反 应开始较早，而且速度增加平稳。
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硅的氧化
2020/4/13/09:07:26
99
直接氧化方式
直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化 反应。
当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面 有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有大量 的铁原子存在，但根据元素的氧化次序 [Si]﹑[Mn]﹑[C]将优先于铁而被氧化。
反应可写为：[C]+1／2｛O｝=｛CO｝ [Si]+｛O2}=（SiO2）
2020/4/13/09:07:26
88
3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式
氧的来源： ➢ 直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）； ➢ 向熔池中加入富铁矿； ➢ 炉气中的氧传入熔池。
铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化 (direct oxidation)和间接氧化(indirect oxidation)。
第三章 炼钢（steelmaking）
主要内容
3.1 炼钢的基本任务 3.2 炼钢炉渣(slag) 3.3 炼钢过程的基本原理 3.4 炼钢用原材料(raw materials) 3.5 铁水预处理工艺(hot metal
pretreatment process) 3.6 转炉炼钢
2020/4/13/09:07:26
2020/4/13/09:07:26
14 14
脱碳反应的作用
脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用外， 其反应产物CO气体的上浮排除使得脱碳 反应给炼钢带来独特的作用。
➢ 促进熔池成分﹑温度均匀； ➢ 提高化学反应速度； ➢ 降低钢液中的气体含量和夹杂物数量： ➢ 造成喷溅和溢出：
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2. Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧 化程度随冶炼温度而定。
3. Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的 ΔGo线在图中位于较低的位置，它 们最易氧化。在实际生产中，这些 元素作为强脱氧剂使用。
注意：虽然在炼钢温度下，Fe 氧化的ΔGo线高于其它元素氧化的 ΔGo线，但由于铁液中大多数为Fe 原子，氧与Fe原子接触机会多，故 在实际上Fe还是会氧化。
炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还 受炉渣粘度、熔池搅拌强度、供氧速度等因素的 影响。
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3.3 炼钢过程的基本原理
3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式 3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序 3.3.3 脱碳反应(decabonization) 3.3.4 硅的氧化 3.3.5 锰的氧化与还原 3.3.6 脱磷反应(dephosphorization) 3.3.7 脱硫反应(desulphurization) 3.3.8 钢的脱氧(de-oxidation) 3.3.9 脱气(degassing) 3.3.10 去除钢中夹杂物
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3.2.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)：
R＝1.3～1.5，低碱度渣；
R＝1.8～2.0，中碱度渣；
R≥2.5，
高碱度渣；
氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以 渣中氧化铁（ ％∑ FeO）含量来表示。
把Fe2O3折合成FeO有两种计算方法：全氧法和 全铁法。全铁法较合理。
其反应为：｛O2｝+Fe=(FeO) (FeO)=Fe+［O］
如：
2［O］+[Si]=(SiO2)
或 2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)
在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。
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3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序
溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与 1molO2的氧化反应的标准吉布斯自由能变化 来判断。
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3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成
炼钢炉渣的来源： ➢ 加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬； ➢ 炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化物； ➢ 废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却剂带
入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并含有
少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
在标准状态下，反应的ΔGo负值越多，该元素 被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量 氧化。
铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能 变化与温度的关系绘制成图。
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1. Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化 的ΔGo线都在Fe氧化ΔGo线之上。 从热力学角度来说，在炼钢吹氧过 程中这些元素将受到Fe的保护而不 氧化。
3.2.1 炼钢炉渣的作用
作用： ➢ 通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可 以控制金属中各元素的氧化和还原过程； ➢ 向钢中输送氧以氧化各种杂质； ➢ 吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液 吸气（H、N）。 ➢ 其它作用。如：稳定电弧，保护渣。
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
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3.1 炼钢的基本任务
四脱：C、S、P、O； 二去：气体、夹杂； 二调整：温度、成分。 浇注。
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3.2 炼钢炉渣
3.2.1 炼钢炉渣的作用 3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成 3.2.3 炼钢炉渣的主要性质
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[Mn]+1／2｛O2｝＝（MnO） 在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲 击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接 氧化。
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10 10
间接氧化方式
吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe 原子反应形成FeO进入炉渣同时使铁液中溶解氧 [O]。炉渣中的（FeO）和溶解在铁液中的[O] 再与元素发生间接氧化。
13 13
3.3.3 脱碳反应
炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液中过多 的碳去除，称为脱碳。脱碳反应是贯穿于冶炼过程。
在高温下[C]主要氧化成为CO。
[C]与氧的反应有： ➢ 在渣-金界面上： ［C］+（FeO）=｛CO｝+Fe ［C］+［O］=｛CO｝ ➢ 在气-金界面上： ［C］+1／2｛O2｝=｛CO｝
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直接氧化方式
直接氧化是指氧气直接与铁液中的元素产生氧化 反应。
当向铁液中吹入氧气时，如果在铁液与气相界面 有被溶解的元素如[Si]﹑[Mn]﹑[C],虽有大量 的铁原子存在，但根据元素的氧化次序 [Si]﹑[Mn]﹑[C]将优先于铁而被氧化。
反应可写为：[C]+1／2｛O｝=｛CO｝ [Si]+｛O2}=（SiO2）
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3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式
氧的来源： ➢ 直接向熔池中吹入工业纯氧（>98％）； ➢ 向熔池中加入富铁矿； ➢ 炉气中的氧传入熔池。
铁液中元素的氧化方式有两种：直接氧化 (direct oxidation)和间接氧化(indirect oxidation)。
第三章 炼钢（steelmaking）
主要内容
3.1 炼钢的基本任务 3.2 炼钢炉渣(slag) 3.3 炼钢过程的基本原理 3.4 炼钢用原材料(raw materials) 3.5 铁水预处理工艺(hot metal
pretreatment process) 3.6 转炉炼钢
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脱碳反应的作用
脱碳反应除了调整钢液碳含量的作用外， 其反应产物CO气体的上浮排除使得脱碳 反应给炼钢带来独特的作用。
➢ 促进熔池成分﹑温度均匀； ➢ 提高化学反应速度； ➢ 降低钢液中的气体含量和夹杂物数量： ➢ 造成喷溅和溢出：
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2. Cr﹑Mn﹑V﹑Nb等元素的氧 化程度随冶炼温度而定。
3. Al﹑Ti﹑Si﹑B等元素氧化的 ΔGo线在图中位于较低的位置，它 们最易氧化。在实际生产中，这些 元素作为强脱氧剂使用。
注意：虽然在炼钢温度下，Fe 氧化的ΔGo线高于其它元素氧化的 ΔGo线，但由于铁液中大多数为Fe 原子，氧与Fe原子接触机会多，故 在实际上Fe还是会氧化。
炉渣的氧化能力是个综合的概念，其传氧能力还 受炉渣粘度、熔池搅拌强度、供氧速度等因素的 影响。
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3.3 炼钢过程的基本原理
3.3.1 炼钢熔池中氧的来源及铁液中元素的氧化方式 3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序 3.3.3 脱碳反应(decabonization) 3.3.4 硅的氧化 3.3.5 锰的氧化与还原 3.3.6 脱磷反应(dephosphorization) 3.3.7 脱硫反应(desulphurization) 3.3.8 钢的脱氧(de-oxidation) 3.3.9 脱气(degassing) 3.3.10 去除钢中夹杂物
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3.2.3 炼钢炉渣的主要性质
碱度(basicity)：
R＝1.3～1.5，低碱度渣；
R＝1.8～2.0，中碱度渣；
R≥2.5，
高碱度渣；
氧化性——炉渣向金属熔池传氧的能力，一般以 渣中氧化铁（ ％∑ FeO）含量来表示。
把Fe2O3折合成FeO有两种计算方法：全氧法和 全铁法。全铁法较合理。
其反应为：｛O2｝+Fe=(FeO) (FeO)=Fe+［O］
如：
2［O］+[Si]=(SiO2)
或 2(FeO)+［Si］=2Fe+(SiO2)
在渣-金界面上往往产生元素的间接氧化反应。
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3.3.2 炼钢熔池中元素的氧化次序
溶解在铁液中的元素的氧化次序可以通过与 1molO2的氧化反应的标准吉布斯自由能变化 来判断。
55
3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成
炼钢炉渣的来源： ➢ 加入的各种造渣材料及被侵蚀炉衬； ➢ 炼钢中化学反应的产物：氧化物和硫化物； ➢ 废钢带入得泥沙和铁锈；氧化物或冷却剂带
入的脉石。 炉渣的组成以各种金属氧化物为主，并含有
少量硫化物和氟化物。 炼钢炉渣的基本体系是CaO-SiO2-FeO。
在标准状态下，反应的ΔGo负值越多，该元素 被氧化的趋势就越大，则该元素就优先被大量 氧化。
铁液中常规元素与氧反应的标准吉布斯自由能 变化与温度的关系绘制成图。
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1. Cu﹑Ni﹑Mo﹑W等元素氧化 的ΔGo线都在Fe氧化ΔGo线之上。 从热力学角度来说，在炼钢吹氧过 程中这些元素将受到Fe的保护而不 氧化。
3.2.1 炼钢炉渣的作用
作用： ➢ 通过对炉渣成分、性能及数量的调整，可 以控制金属中各元素的氧化和还原过程； ➢ 向钢中输送氧以氧化各种杂质； ➢ 吸收钢液中的非金属夹杂物，并防止钢液 吸气（H、N）。 ➢ 其它作用。如：稳定电弧，保护渣。
副作用：侵蚀炉衬；降低金属收得率。
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3.1 炼钢的基本任务
四脱：C、S、P、O； 二去：气体、夹杂； 二调整：温度、成分。 浇注。
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3.2 炼钢炉渣
3.2.1 炼钢炉渣的作用 3.2.2 炼钢炉渣的来源及其组成 3.2.3 炼钢炉渣的主要性质
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[Mn]+1／2｛O2｝＝（MnO） 在氧气转炉炼钢时氧气流股冲击铁液形成一个冲 击坑，氧气与铁液直接接触，易产生元素的直接 氧化。
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间接氧化方式
吹入的氧气由于动力学的原因首先与铁液中的Fe 原子反应形成FeO进入炉渣同时使铁液中溶解氧 [O]。炉渣中的（FeO）和溶解在铁液中的[O] 再与元素发生间接氧化。
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3.3.3 脱碳反应
炼钢的一个重要任务是利用氧化方法将铁液中过多 的碳去除，称为脱碳。脱碳反应是贯穿于冶炼过程。
在高温下[C]主要氧化成为CO。
[C]与氧的反应有： ➢ 在渣-金界面上： ［C］+（FeO）=｛CO｝+Fe ［C］+［O］=｛CO｝ ➢ 在气-金界面上： ［C］+1／2｛O2｝=｛CO｝