炼钢本科讲义.pptVIP

钢中原溶解的绝大部分氧以铁氧化物、氧硫化物等微细夹杂物形式在奥氏体或铁素体晶界处富集存在; 在钢的加工和使用过程容易成为晶界开裂的起点，导致钢材发生脆性破坏; 钢中氧含量增加降低钢材的延性、冲击韧性和抗疲劳破坏性能，提高钢材的韧－脆转换温度，降低钢材的耐腐蚀性能等。 钢液的脱氧 沉淀脱氧; 扩散脱氧； 真空脱氧法。 沉淀脱氧是目前广为采用的脱氧方法; 脱氧时将各种脱氧剂以铁合金（锰铁、硅铁、铝铁、硅锰合金等）形式直接加入到钢液中; 某些比重较轻或较易气化的脱氧剂（例如铝、钙、镁等）则多采用向钢液喂丝或喂包芯线方法加入至钢液中; 沉淀脱氧反应速度快，操作简便，成本较低; 部分脱氧产物会滞留在钢中，从而程度不同地造成钢水污染，降低钢的纯净度。 扩散脱氧 扩散脱氧是向炉渣中加入碳粉、硅铁粉、铝粉等脱氧剂，降低炉渣的FeO含量; 当渣中FeO含量不断降低时，钢中的氧即会向炉渣中扩散，以维持氧在渣－钢间的分配平衡，从而达到钢液脱氧的目的; 扩散脱氧方法目前主要应用于钢水炉外精炼; 扩散脱氧的优点是脱氧产物不玷污钢液，缺点是脱氧速度较慢。 真空脱氧 真空脱氧是指将钢液置于真空条件下，通过降低CO气体分压，促使钢液内[C]－[O]反应继续进行，利用[C]－[O]反应达到脱氧的目的； 真空脱氧方法的最大特点是脱氧产物CO几乎全部可由钢液排除，不玷污钢液； 缺点是钢液温度损失较大，且投资和生产成本较高。 炉渣高的FeO含量不利于脱硫 气相脱硫 (S2-)＋3/2{O2}＝(O2-)＋{SO2} 6(Fe3+)＋(S2-)＋2(O2-)＝6(Fe2+)＋{SO2} [S]＋[O]＝{SO} ?G?＝146594－24.40 T[1,2] [S]＋2[O]＝{SO2} ?G?＝3851＋55.72 T[1,2] [1]Reed Thomas, Free Energy of Formation of Binary Compounds, MIT Press, 1971 [2]J.F. Elliott, Thermochemistry for Steelmaking, Vol.2, Addison-Wesley 1963 气相脱硫约占总脱硫量的10％。 [S]＋(O2-)＝(S2-)＋[O] 脱硫反应动力学 WS： 炉渣重量，g F： 反应界面积，cm2 km： 钢液中硫的传质系数，cm/s kS： 炉渣中硫的传质系数，cm/s (1) (1) 反应刚开始进行时，渣中(%S)可忽略不计，则 (2) Wm：钢液重量，g km随碱度增加而 增加，ks随碱度增 加而减少。 由于脱硫速度受炉 渣组成的影响，因 此认为炉渣中硫的 传质是脱硫反应的 限制性环节。 (2) (3) 因为， (3)式写为： (4) (4) 在反应界面上，脱硫反应达 到平衡，有 代入(4)式， (5) (5) 加快脱硫反应： ? 增大Ls－提高炉渣碱度，减小FetO含量； 增加ks－增强混合； 增加反应界面积F。 金属的脱硫反应 [Mn]+[S]=(MnS) ?G?＝－131357＋80.95 T[1,2] {Ca}+[S]=(CaS) ?G?＝－572980＋169.4 T[1,2] {Mg}+[S]=(MgS) ?G?＝－430028＋181.8 T[1,2] [1]Reed Thomas, Free Energy of Formation of Binary Compounds, MIT Press, 1971 [2]J.F. Elliott, Thermochemistry for Steelmaking, Vol.2, Addison-Wesley 1963 低硫钢生产技术 ■ 低硫钢(S100ppm)，采用铁水预处理 ■ 超低硫钢(S50ppm)，铁水预处理＋二次精炼脱硫 铁水脱硫预处理： KR法脱硫 喷粉脱硫 脱硫剂：CaC2, CaO、 CaF2等 脱硫率：40-80％ [S]可脱除到90－ 50ppm。 经脱硫处理过的铁水(S90ppm)在氧气转 炉炼钢过程基本不能够脱硫，由于废钢、 残渣、耐火材料等带入硫，炼钢过程回硫 可达10～30ppm。 仅具有铁水脱硫预处理很难经济地生产超 低硫钢，炼钢后的二次精炼脱硫对于生产 超低硫钢是不可缺少的工序。 国内某转炉钢厂低硫铁水炼钢过程回硫分析 铁水： [S]：0.005% 废钢： [S]：0.04% 生铁块： [S]：0.03% 石灰： [S]：0.011% 轻烧白云石： [S]：0.025% 生白云石： [S]：0.015% 铁水渣： [S]：1.0～2.2% 铁水带渣量： 0.5～1.0吨