8-鋼液的爐外精煉原理資料

引言：爐外精煉的含義8.1鋼液的真空處理

8鋼液的爐外精煉原理8.1引言：爐外精煉的含義返回1爐外精煉的含義2爐外精煉的方法3爐外精煉在要完成的任務(wù)4精煉手段1爐外精煉返回就是將在轉(zhuǎn)爐或電爐內(nèi)初煉的鋼液倒入鋼包或?qū)Ｓ萌萜鲀?nèi)進(jìn)展脫氧、脫硫、脫碳、去氣、去除非金屬夾雜物和調(diào)整鋼液成分及溫度以到達(dá)進(jìn)一步冶煉目的的煉鋼工藝，馬上在常規(guī)煉鋼爐中完成的精煉任務(wù)，如去除雜質(zhì)(包括不需要的元素、氣體和夾雜)、調(diào)整和均勻成分和溫度的任務(wù)，局部或全部地移到鋼包或其他容器中進(jìn)展，變一步煉鋼法為二步煉鋼，即把傳統(tǒng)的煉鋼過程分為初煉和精煉兩步進(jìn)展。(1)初煉時(shí)爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)展熔化、脫磷、脫碳、去除雜質(zhì)和主合金化，獲得初煉鋼水；(2)精煉則是將初煉的鋼水在真空、惰性氣體或復(fù)原性氣氛的容器內(nèi)進(jìn)展脫氣、脫氧、脫硫、去除夾雜物和成分微調(diào)等。2爐外精煉的方法返回第一類：單元操作內(nèi)容少，成效單一，處理時(shí)間短，是用于生產(chǎn)節(jié)奏快的狀況。真空處理：真空室處理〔VD〕、真空澆注、滴硫式處理、循環(huán)脫氣〔RH〕、提升脫氣〔DH〕等；噴粉處理：SL、TN、KIP、RH-IJ等；吹氬：吹氬攪拌、罩下吹氬〔CAS〕、CAS-OB、IR-UT等。其次類，有較多的單元操作，成效較全面，處理時(shí)間長，本錢較高。例如：不銹鋼脫碳：AOD、VOD、RH—OB等；加熱精煉；VAD、ASEA-SKF、LF等。3爐外精煉要完成的任務(wù)返回〔1〕降低鋼中氧、硫、氫、氮和非金屬夾雜物含量，轉(zhuǎn)變夾雜物形態(tài)，以提高鋼的純潔度，改善鋼的機(jī)械性能?！?〕深脫碳，滿足低碳或超低碳鋼的要求。在特定條件下，把碳脫到極低的水平?！?〕微調(diào)合金成分，把合金成分掌握在很窄的范圍內(nèi)，并使其分布均勻，盡量降低合金的消耗，以提高合金收得率?！?〕調(diào)整鋼水溫度到澆注所要求的范圍內(nèi)，最大限度地減小包內(nèi)鋼水的溫度梯度。4精煉手段下頁有六種：渣洗、真空、攪拌、噴吹和加熱(調(diào)溫)、過濾等〔1〕渣洗下頁獲得潔凈鋼并能適當(dāng)進(jìn)展脫氧、脫硫的最簡便的精煉手段。將事先配好(在特地?zé)捲鼱t中熔煉)的合成渣倒入鋼包內(nèi)，借出鋼時(shí)鋼流的沖擊作用，使鋼液與合成渣充分混合，從而完成脫氧、脫硫和去除夾雜等精煉任務(wù)。在電弧爐冶煉中，還有在出鋼前掌握調(diào)整復(fù)原渣的成分、流淌性和溫度，出鋼時(shí)鋼渣混出，借此使鋼液與復(fù)原渣充分混合，以進(jìn)—步利用復(fù)原渣的精煉作用脫氧脫硫，稱同爐渣洗，這種工藝也是利用了渣洗原理?！?〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕〔2〕真空：將鋼水置于真空室內(nèi)，由于真空作用使反響向生成氣相方向移動，到達(dá)脫氣、脫氧、脫碳等目的。真空是爐外精煉中廣泛應(yīng)用的一種手段?！?〕攪拌：通過攪拌擴(kuò)大反響界面，加速反響物質(zhì)的傳遞過程，提高反響速度。攪拌方法：吹氣攪拌和電磁攪拌。〔4〕加熱：調(diào)整鋼水溫度的一項(xiàng)重要手段，使煉鋼與連鑄更好地連接。加熱方法：電弧加熱法和化學(xué)加熱法。〔5〕噴吹：用氣體作載體將反響劑參加金屬液內(nèi)的一種手段。噴吹的冶金功能取決于精煉劑的種類，它能完成脫碳、脫硫、脫氧、合金化和掌握夾雜物形態(tài)等精煉任務(wù)?！?〕過濾：利用陶瓷過濾器將中間包內(nèi)鋼液中的氧化物夾雜等過濾掉。真空應(yīng)用最廣而且效果明顯。吹氬時(shí)的氬氣泡也可看作小的真空由于其中CO、H2、N2的分壓均很小。返回8.1鋼液的真空處理1真空冶金的一般規(guī)律——壓力對化學(xué)平衡的影響2金屬的真空脫氧3鋼液的真空脫氣返回1真空冶金的一般規(guī)律—壓力對化學(xué)平衡的影響〔1〕依據(jù)麥克斯韋關(guān)系式，吉布斯自由能隨壓力的變化，打算于該物質(zhì)在該溫度下的摩爾體積。氣體物質(zhì)的摩爾體積大，壓力的變化明顯地影響氣態(tài)物質(zhì)的吉布斯自由能。n摩爾氣體在溫度不變而氣體壓力變動的狀況下，吉布斯自由能的變化關(guān)系可用下式表達(dá)。式中n為氣體摩爾數(shù)；R為氣體常數(shù)；T為確定溫度；P1和P2分別為反響的始態(tài)與終態(tài)時(shí)的氣體壓力。。返回分析1〕當(dāng)反響生成物為氣體時(shí)，降低系統(tǒng)的壓力，反響仍具有自發(fā)進(jìn)展的趨勢，也就是提高真空度可使已到達(dá)平衡的反響向產(chǎn)生氣體的方向連續(xù)進(jìn)展。2〕在常壓下適用的物理化學(xué)根本規(guī)律在高真空條件下〔如1Pa〕仍舊是適用的。3〕壓力的變化使冶金物理化學(xué)理論分析增加了一個變量。在常壓下往往將相律公式簡化為F=C-P+1，但當(dāng)壓力變化時(shí)，相律公式仍應(yīng)恢復(fù)為F=C-P+2下頁以液態(tài)Fe-C合金和由CO與CO2組成的氣體混合物之間的相互作用為例，爭論：

當(dāng)溫度為1600℃時(shí)，=-97853.5JK=535.3平衡常數(shù)：返回分析〔假設(shè)鋼液含碳0.2%，碳的活度系數(shù)為1.067，碳在鋼液中的活度，與此相應(yīng)氣體混合物的壓力比為：當(dāng)氣體混合物的壓力為0.1MPa時(shí)，可以求出CO和CO2的平衡分壓：開啟真空泵，使氣體壓力降至原來的，爐內(nèi)兩種氣體的分壓也分別下降，則明顯，混合氣體壓力比也隨之變化，但是，平衡常數(shù)不變，在1873K時(shí)，K=535.3，由此得出：結(jié)論〔1〕當(dāng)抽真空時(shí)會引起平衡向碳的活度降低的方向移動，即起到脫碳的效果?！?〕規(guī)律推廣：在有氣體參與的全部冶金反響當(dāng)中應(yīng)用真空，當(dāng)過程中有氣相參與，并且反響生成物中氣體摩爾數(shù)大于反響物中氣體摩爾數(shù)時(shí)，便可利用真空引起的反響平衡移動來到達(dá)精煉的目的。如真空脫氧、真空脫碳等。2金屬的真空脫氧〔1〕真空條件下碳的脫氧力量在常壓下進(jìn)展冶煉時(shí)，碳的脫氧力量較低，必需使用強(qiáng)脫氧劑進(jìn)展終脫氧。碳的脫氧產(chǎn)物是CO氣體，在降低壓力后，平衡向產(chǎn)生CO氣體方向移動，使碳的脫氧力量提高。圖8-1表示不同壓力下碳的脫氧力量與幾種元素脫氧力量的比較。分析圖①真空條件下，碳的脫氧力量可以到達(dá)和硅、鋁相近的水平，碳脫氧的反響式如下：

當(dāng)鋼液中[C]、[O]含量不高時(shí)，可用濃度代替活度，即在T=1873K，時(shí)，求得m=0.0024。由于K和m在肯定溫度