炼钢原理炼钢炉渣
炼钢炉渣
• （2）碱性渣中，CaO超过40-50%后，随CaO增加，黏度也随之增加。 • （3）SiO2在一定范围内增加，能降低碱性渣的黏度，但SiO2含量超
过一定值，则使熔渣变黏。
• （4）增加FeO含量，渣黏度显著降低。 • （5）MgO 在碱性渣中对黏度影响很大，当MgO浓度超过9%-10%时，
• 1、炉渣的组成 • 以金属氧化物为主,并含有少量的硫化物和氟化物。 • 氧化物可归纳为以下三类: • 1)碱性氧化物，主要是RO型氧化物,如CaO、MgO、
MnO、FeO等。 • 2)酸性氧化物，主要是SiO2和P2O5,其他还有TiO2、
V2O5等。 • 3)中性氧化物，R2O3型氧化物,如Al2O3、Fe2O3、
二、炉渣的化学性质
• 1、炉渣的碱度 • 熔渣的碱度即熔渣中碱性氧化物浓度总和与酸性氧化
物浓度总和之比称之为熔渣碱度，常用符号B表示。 • 炉渣去除硫、磷的能力、炉渣对钢液的氧化和还原能
力以及防止钢液吸收气体等都与炉渣的碱度有关。 • 碱度的常见表示方法： • 1) 炉料中含磷较低时(铁水[P]<0.3%),用碱性最强的
会破坏渣的均匀性，使熔渣变黏。
• （6）Al2O3具有稀释碱性渣的作用。 • （7）CaF2能降低熔渣的黏度。 • （8）炉渣中颗粒物增加，会使熔渣黏度增加。 • （9）温度升高，熔渣的黏度降低。
• 3、炉渣的表面张力 • 表面张力就是生成1平方厘米新表面(或界面)
所需要做的功。泡沫渣的形成,炉渣对非金属 夹杂物的吸收以及钢与渣的分离等，都与炉渣 的表面张力有关。
渣具有脱磷、脱硫能力，而碱性还原渣则有很强脱氧 能力。
第二节 炉渣结构
• 在研究炉渣的基本性质和以后分析炉渣—金属反应时, 一律采用分子理论作为依据。
工业炼钢的原理初中化学
工业炼钢的原理初中化学一、炼钢基本原理炼钢的主要目的是降低生铁中含有的含碳量，同时去除磷、硫等有害元素，并调整钢中的合金元素含量。
生铁炼成钢的实质是降低生铁中的含碳量，而含碳量的降低则是通过加入氧化剂将生铁中过多的碳和其他杂质转化为气体或炉渣除去。
二、原料与辅料炼钢的主要原料是铁水，即转炉或电炉炼铁得到的含碳量较高的铁水。
辅料主要包括造渣材料（如石灰石、白云石等），用于形成炉渣去除杂质；氧化剂（如氧气、铁矿石等），用于氧化铁水中的碳和其他杂质；以及脱氧剂和合金剂，用于调整钢的成分。
三、炼钢炉种类1. 氧气转炉：主要利用氧气作为氧化剂，吹入熔化的铁水中，使碳和其他杂质氧化成气体排出。
2. 平炉：通过向炉内加入燃料进行燃烧，产生热量熔化铁水，并加入氧化剂进行脱碳和其他杂质。
3. 电炉：利用电能产生高温熔化铁水，并加入氧化剂进行脱碳和杂质去除。
四、氧气转炉炼钢氧气转炉炼钢是现代炼钢的主要方法。
在转炉中，通过吹入高压氧气与铁水中的碳和杂质发生氧化反应，生成CO等气体排出，从而达到降碳的目的。
五、平炉炼钢法平炉炼钢法是一种较为传统的炼钢方法。
在平炉中，通过加入燃料燃烧产生的高温熔化铁水，并加入氧化剂进行脱碳和杂质去除。
平炉炼钢法的特点是炉内温度均匀，适合生产优质钢。
六、电炉炼钢法电炉炼钢法是利用电能熔化铁水并进行脱碳和杂质去除的方法。
电炉炼钢法适用于生产特种钢和合金钢，因为它能够精确地控制炉温和加入合金元素的时间。
七、炉渣与脱磷在炼钢过程中，通过加入造渣材料形成炉渣，炉渣可以将磷等杂质带出炉外，从而实现脱磷的目的。
炉渣的成分和性质对于炼钢过程的稳定性和钢的质量有重要影响。
八、脱硫与脱氧脱硫主要是通过加入脱硫剂（如石灰石）与铁水中的硫发生反应，生成硫化物进入炉渣中从而去除。
脱氧则是为了防止钢在凝固过程中产生裂纹，通过加入脱氧剂（如硅铁、铝铁等）与钢中的氧发生反应，生成不溶于钢的氧化物或硫化物。
总结：工业炼钢是一个复杂的过程，需要精确控制各种工艺参数和操作条件，以确保生产出高质量的钢材。
炼钢基本原理
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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：直接氧化和间 接氧化。
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[Si]氧化产生大量的化学热，是转炉炼钢的主 要热量来源之一，它可使吹炼初期熔池温度能 够较快升高，有利于转炉废钢加入量增加和初 期渣熔化成渣。
[Si]氧化反应产物SiO2是酸性很强的氧化物， 它影响到炼钢的炉渣碱度和石灰加入量。
炉渣中的SiO2易侵蚀碱性炉衬，降低炼钢炉的 炉龄。
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多数意见认为氧气转炉炼钢以间接氧化为主
氧流是集中于作用区附近而不是高度分散在熔 池中； 氧流直接作用区附近温度高，Si和Mn对氧的亲 和力减弱
从反应动力学角度来看， C向氧气泡表面传质 的速度比反应速度慢，在氧气同熔池接触的表 面上大量存在的是铁原子，所以首先应当同Fe 结合成FeO。
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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。 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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3.3 炼钢过程的基本反应
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 3.3.4 硅的氧化 3.3.5 锰的氧化与还原 3.3.6 脱磷反应 3.3.7 脱硫反应 3.3.8 钢的脱氧 3.3.9 脱气 3.3.10 去除钢中夹杂物
炼钢炉渣的主要成分
炼钢炉渣的主要成分
炼钢过程中，由于炉内反应的存在，导致产生大量的炉渣。
这些炉渣通常被称为高炉渣、转炉渣、电炉渣等。
炼钢炉渣的主要成分包括：
1. 矽酸钙（CaO·SiO2）
矽酸钙是炉渣中占比较大的一种化合物，通常占70%~80%左右。
矽酸钙在炉渣中的作用主要有两个方面：一是矿渣的液相性和流动性受到矽酸钙的控制，扮演着结构胶凝剂的角色；二是矽酸钙对炼钢环境的影响较大，它可与FeO形成液态硅酸盐，稳定钢水中的氧化铁，同时也能稳定氧化钙、氧化镁等杂质。
2. 氧化铁（FeO）
炼钢过程中，钢中的氧化铁会随着炼制的进行被转移到炉渣中，从而形成炉渣中的主要成分之一。
炉渣中的氧化铁含量不仅对炼钢质量和生产效率有着显著的影响，而且还是脱硫和炉渣还原的重要原料。
当炉渣中氧化铁的含量较低时，可以通过添加铁矿石、废钢等方法来提高氧化铁的含量。
氧化钙在炉渣中的主要作用是增强矿渣的碱性，从而有利于稳定炉渣并提高其脱硫效率。
此外，氧化钙还可与氧化铁等杂质发生化学反应，减少其影响。
磷酸钙通常是由添加的磷矿石和氧化钙反应而成的一种化合物。
磷酸钙在炼钢中有着重要的作用，它能够稳定炉渣和钢水中的磷含量，从而保证炼钢的质量。
同时，磷酸钙也是炉渣脱硫的主要原料之一。
综上所述，炼钢炉渣的主要成分包括矽酸钙、氧化铁、氧化钙、磷酸钙和氧化镁等化合物。
这些化合物不仅可以稳定炼钢环境和脱硫效率，还能够提高炼钢的质量和生产效率。
炼钢原理
炼钢原理绪论：第一题：炼钢原理的目的与内容；炼钢过程是一个在高温条件下，多相进行剧烈物理化学反应的过程。
应用物理化学知识，对高温条件下的炼钢过程如炉渣碱度，熔池温度的调整与控制，各种杂质的去除以及出钢温度的选择，钢液成分的确定等进行研究，认识和掌握其中的规律，以便在炼钢生产中选择最佳炼钢工艺，进行合理操作，进而创造最适宜的条件，加快有利反应速度，抑制不利反应速度，缩短冶炼周期提高钢产量和质量。
第二题：炼钢方法介绍：1.转炉炼钢法：设备简单、投资少、见效快、生产周期短、生产效率高。
其主要原材料是铁水，不需要从外部引进热源，而是通过向铁水吹入氧气，使铁水中的硅、锰、碳、磷等元素氧化，从而释放出大量的热以及铁水的物理热作为热源，使钢液获得必要的高温来完成炼钢过程。
转炉冶炼的主要钢种是低碳钢和部分低合金钢。
2.平炉炼钢法：炉体庞大、设备复杂、基建投资大、热效率低和冶炼时间长等缺点。
3.电炉炼钢法：必将成为现代钢铁生产的主要流程。
流程简捷，生产环节少，生产周期短能耗低，约相当于传统流程能耗的一半生产成本低，生产率高投资少，占地面积小，建设速度快，资金回收周期短，环境污染得到控制。
4.真空感应炉5.真空电弧炉6.电子轰击炉7.电渣重熔及等离子精炼法第一章：炼钢过程中的物理化学基础知识第一题：热效应的定义：化学反应系统在不做非体积功的等温过程中，吸收和放出的热量称为化学反应的热效应。
按反应条件的不同分为：等温、等压、等容热效应按反应类型的不同分为：生成热、燃烧热、溶解热、相变热等。
热化学方程式的书写格式：参加反应各物质的摩尔数反应时的压力、温度。
标准状态下可不标。
物质聚集状态。
是气态、液态还是固态，固态有不同晶型也应分别标明。
把放映热效应数值写在对应化学方程式的后边，用△H表示摩尔等压热效应，单位J或KJ。
第二题：基本概念：系统所研究的对象环境和系统密切相关系统之外的物质性质物理性质[温度、压力、体积、浓度、密度、粘度、热力学]化学性质[酸性、碱性、金属性、非金属性、氧化性、还原性等]状态系统所有性质的综合表现状态函数把随状态变化而变化的系统的这些性质第三题：热力学第一定律定义：任何过程，当系统的能量发生变化时，必然伴随吸热或放热，对外做功或得到功，否则能量不可能变化，其变化规律为系统的热力学能变化等于从环境吸收的热量减去它对环境所做的功。
转炉炼钢的冶炼原理
转炉炼钢的冶炼原理
转炉炼钢法：这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。
把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。
在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。
因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。
转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。
开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。
这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。
几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。
炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。
最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
转炉炼钢的主要化学反应
转炉炼钢的主要化学反应转炉炼钢是现代钢铁工业中最主要的钢铁生产方法之一，它以高炉生产的铸铁为原料，通过氧化还原反应和化学反应，将铸铁中的碳、硅、锰等杂质去除，同时加入适量的合金元素，制成高质量的钢材。
本文将介绍转炉炼钢的主要化学反应过程及其原理。
一、转炉炼钢的主要化学反应1. 碳的氧化反应在转炉炼钢的过程中，碳是最容易被氧化的元素之一。
当氧气通过转炉喷嘴进入炉腔时，与铸铁中的碳发生反应，生成一氧化碳和二氧化碳。
这两种气体都是氧气的代表性产物，它们的生成量与氧气的流量和铸铁中碳的含量有关。
C + O2 → COC + 2O2 → CO22. 硅的氧化反应硅也是铸铁中的主要杂质之一，它的氧化反应比碳的氧化反应稍微困难一些。
在转炉中，硅的氧化反应主要发生在炉渣中。
当氧气通过喷嘴进入炉腔时，与炉内的炉渣反应，生成硅酸钙和二氧化硅。
这两种产物都是非常稳定的化合物，它们能够有效地将炉渣中的硅去除。
SiO2 + CaO → CaSiO3SiO2 + O2 → SiO23. 锰的氧化反应锰是一种重要的合金元素，它能够显著提高钢材的强度和韧性。
在转炉炼钢的过程中，锰的氧化反应主要发生在炉渣中。
当氧气通过喷嘴进入炉腔时，与炉渣中的锰反应，生成锰酸钙和二氧化锰。
这两种产物都能有效地将炉渣中的锰去除。
MnO + CaO → CaMnO32MnO2 → 2MnO + O24. 磷的还原反应磷是一种非常有害的杂质元素，它能够降低钢材的强度和韧性。
在转炉炼钢的过程中，磷的还原反应主要发生在钢水中。
当还原剂进入钢水中时，与钢水中的磷反应，生成磷化氢和磷化钙。
这两种产物都是非常稳定的化合物，它们能够有效地将钢水中的磷去除。
2P + 3H2 → 2PH3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2二、转炉炼钢的原理转炉炼钢的原理是以氧化还原反应和化学反应为基础，通过控制氧气的流量和喷入位置，使铸铁中的碳、硅、锰等杂质被氧化，同时加入适量的合金元素，制成高质量的钢材。
炼铁原理与工艺3(炉渣与脱硫)
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3.2高炉炉渣的性质及其影响因素
2. 炉渣的黏度 • 炉渣黏度是炉渣流动性的倒数，黏度低流动性 好，反之亦然。 • F=η·S·dv/dx • F——流体流动时所克服的液体层间的内摩擦力； • S——两液体层间的接触面积； • dv——两液体间的速度差； • dx——两液体间的垂直距离； • η——内摩擦比例系数，称为黏度。
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3.2高炉炉渣的性质及其影响因素
① 黏度的物理意义: • 液体的黏度是一个常数。其物理意义是：在单 位面积上，相距单位距离的两液体层之间，为 维持单位速度差所必须克服的内摩擦力。 • 黏度单位用Pa· s（帕· 秒）表示，1 Pa· s=1 N· s/m2，即F=1N，S=1 m2，dv=1 m/s，dx=1 m。过去使用泊（P）为单位，1 Pa· s=10 P ② 通常高炉炉渣黏度范围为0.5～2Pa· s之间，最 好在0.4～0.6Pa· s。
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3.4高炉内的脱硫
4. 硫在煤气,渣,铁中的分配 S料=S挥+S铁+S渣 S料=S挥+ ［S］ + n（S） LS=(Ｓ)/[Ｓ] [S]=（S料-S挥）/1+nLS
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3.4高炉内的脱硫
5.降低生铁含硫的途径 ① 降低炉料带入的总硫量 ② 改善炉渣脱硫能力 ③ 提高煤气带走的硫量
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3.4高炉内的脱硫
3.3炉渣结构及矿物组成
③ 应用离子结构理论解释一些重要现象 A. 酸性渣在熔化后黏度仍较大，而碱性渣熔化后 黏度很低。 B. 向酸性渣中加入碱性氧化物MeO能降低黏度。 O/Si比增大。 C. 在一定温度下，炉渣的碱度升高超过一定值后， 炉渣黏度反而增加。使熔化温度升高则液相中 出现固体结晶颗粒，破坏了熔渣的均一性。 D. 炉渣中加入CaF2会大大降低炉渣的黏度。F-的 作用相似于O2-作用，它可使硅氧复合离子团分 解，变为简单的四面体，结构变小，黏度降低。