冶炼专业基础与实务(中级)考试大纲.doc

冶炼专业基础与实务（中级）考试大纲第一部分 专业基础知识1.1冶金热力学基础1.1.1基本要求掌握活度的概念、活度的标准态掌握氧势图的分析及其应用熟悉脱硫、脱磷的热力学分析掌握标准吉布斯自由能及平衡常数的计算了解冶金熔体相图的若干基本规则1.1.2 考试内容（1）活度的基本概念和活度的标准态（掌握）常用的溶液组成表示方法；溶液的亨利定律和拉乌尔定律的基本内容；活度的标准态选择依据；活度相互作用系数的应用。活度标准态条件：活度为1，浓度亦为1。1）纯物质标准态：摩尔分数，符合拉乌尔定律。此时标准态蒸汽压。2）亨利标准态：摩尔分数，符合亨利定律。此时标准态蒸汽压。3）溶液标准态：活度为1，质量百分浓度亦为1，且符合亨利定律的状态，标准态蒸汽压。（2）氧势图的分析及其应用（掌握）氧势图的原理及其在钢铁冶金过程中的应用分析。 （3）脱硫、脱磷的热力学分析（熟悉）钢铁冶金过程中的脱硫、脱磷的化学反应及其影响因素。脱磷反应：脱硫反应：（4）标准吉布斯自由能及平衡常数的计算（掌握）化学反应等温方程式及其应用。标准吉布斯自由能及平衡常数的计算。（5）冶金熔体的二元相图（了解）利用炉渣相图确定渣中氧化物的不同组分，各相的成分和相对量，以及炉渣的熔化温度与组成的关系等。重要的二元熔渣系相图有：CaO-SiO2二元系、Al2O3- SiO2二元系、CaO - Al2O3二元系、CaO-Fe2O3二元系。1.2冶金动力学基础1.2.1 基本要求掌握气/固和液/液反应的动力学模型掌握冶金多相反应动力学熟悉扩散传质理论熟悉对流传质理论了解固/液反应的动力学1.2.2 考试内容（1）扩散传质和对流传质 （熟悉）扩散传质和对流传质的定义。菲克第一定律、菲克第二定律、边界层理论、渗透理论和表面更新理论的基本内容。（2）冶金多相反应动力学（掌握）冶金多相反应的阻力及限制性环节；稳态或准稳态原理。 （3）气/固反应的动力学模型（掌握）气/固反应的未反应核模型是最主要的动力学模型。如：铁矿石的还原、碳酸钙和氧化物的分解。（4）液（气）/液反应的动力学模型（掌握）双膜理论是用于处理液/液相或气/液相系内反应过程的最主要动力学模型。（5）固/液反应的动力学模型（了解）固/液相中的重要反应：钢液和铁合金的凝固、废钢和铁合金的溶解、湿法冶金中的沉积和结晶、炉渣对耐火材料的侵蚀、炼钢转炉中石灰的溶解。1.3冶金传输原理1.3.1 基本要求掌握边界层理论熟悉马赫数的概念及其意义熟悉拉瓦尔喷管的概念和特点了解温度梯度、传热系数和热阻的概念1.3.2 考试内容（1）边界层理论（掌握）边界层概念、边界层的特点、边界层厚度。绕流阻力和颗粒沉降速度。答：普朗特假设在紧邻固定边界很窄流动区域之外，流动属于是理想流体流动，而在紧邻固定边界的很窄的流动区域（称为边界层或附面层）中，粘滞力作用占主导地位。 边界层理论，粘滞力对动量传递影响的一般理论，是粘性流体力学的基础，也与热量传递过程和质量传递过程有着密切的关系。 Prandtl(1904)提出边界层概念，把统一的流场，划分成两个区域，边界层和外流区；其流体流动（沿流动方向和沿与流动方向垂直的方向）有不同的特点。 边界层：流体速度分布明显受到固体壁面影响的区域。 边界层的形成：壁面处流体的“不滑脱”no-slip流体的“内摩擦”作用 边界层厚度 U00.99 U0（2）可压缩气体的流动（熟悉）马赫数的概念。气体流动的分类：不可压缩流动（M1）、亚音速流动（M1）。答： 音速的特点：3、音速与介质性质有关。4、 通常用 M=V/a 作为判断气体压缩性的标准, M 称为马赫数 , 是个 无因次数,也是气体动力学的一个重要参数.可压缩流体流动的分类. 亚音速流动: M1 跨音速流动: M=1 超音速流动: 1M3（3）渐缩喷管与拉瓦尔喷管（熟悉）拉瓦尔喷管的概念及其意义。转炉氧气喷枪设计的理论依据。（5）拉瓦尔喷管 亚音速气流在收缩通道内膨胀加速,不可能得到超音速流动.要得到超音速流动,必须先收缩气流,到最小截面达到当地音速,然后再扩大截面得到超音速.这种渐缩扩形喷管称为拉瓦尔喷管. 扩压管的工作原理是刚好与喷管相反. 喷管分为两种：一种是能获得亚音速或音速（Va*）气流的收缩喷管，另一种是能获得超音速（Va*）气流的缩放喷管。使气体加速到超音速要采用缩放喷管。 缩放喷管收缩部分的作用与收缩喷管完全一样，气流膨胀到最小截面，达到临界音速，再在扩张部分中继续膨胀，加速到超音速。转炉炼钢通过向熔池供氧来去除金属液中的杂质元素，同时向熔池吹气以强化搅拌，实现快速炼钢。供氧是通过氧枪喷头向熔池吹入超音速氧气射流来实现的，即氧射流。气体从喷嘴向无限大的空间喷出后，空间内气体的物理性质与喷嘴喷出的气流的物理性质相同，这时喷出气体形成的气体称为自由流股或自由射流。氧气从喷嘴喷出后，形成超音速流股，可见从喷嘴喷出的氧气流股，(1) 氧枪氧枪又称喷枪或吹氧管，由喷嘴、枪身和枪尾三部分组成。按枪身外形可分为直形与“”型氧枪。直形氧枪是目前采用最广泛的一种。大型转炉考虑到刮去氧枪顶部上粘的渣钢，也有部分采用锥型枪体的。氧枪的枪体由三层无缝钢管组成。中心管输送氧气，称为中心氧气管。中层管将外层管和中心氧气管隔开。冷却水由中层管与中心管之间的缝隙进入，在喷枪头部回转180，再由外层管与中层管之间的缝隙排出。为了防止中层管摆动，确保冷却水畅通，还要在中层管和内层管及中层管与外层管之间设置定位块。喷枪尾部有氧气和冷却水的连接管头和把持喷枪的装置等。三层套管一般都用无缝钢管。（4）热量传输的基本概念（了解）温度场、等温面和温度梯度的概念；传热系数和热阻的概念；传热的基本方式。答：热量传递过程的推动力：温差( 热力学第二定律：热量可以自发地由高温热源传给低温热源。有温差就会有传热)热量传递基本方式：热传导、热对流、热辐射1.4绿色冶金与清洁生产1.4.1 基本要求掌握钢铁工业污染物排放及其特点熟悉绿色冶金工业的发展趋势1.4.2 考试内容（1）钢铁工业污染物排放及其特点（掌握）烟排放及其特点、废水排放及其特点、固体废物（即冶金渣或废渣）排放及其特点。（2）绿色冶金工业的发展趋势（熟悉） 绿色冶金工艺技术；冶金工业的绿色化生产；绿色的污染物处理技术。第二部分 专业理论知识及生产工艺实务2.2炼钢专业2.2.1转炉炼钢2.2.1.1基本要求掌握转炉炼钢的原材料掌握氧气顶吹转炉炼钢工艺熟悉主要工艺参数的计算了解转炉的工艺设备2.2.1.2考试内容（1）转炉炼钢的原材料（掌握）转炉炼钢原材料的基本要求一般认为原材料包括：铁水，废钢，生铁块等。辅助材料包括：石灰，萤石（CaF2），生白云石（CaMg(CO3)2），菱镁矿（MgCO3），还有铁合金、冷却剂及增碳剂等等。（1） 铁水（生铁）铁水是转炉炼钢的主要金属料，占金属料装入量的70100%。铁水是转炉炼钢的基本热源，又直接关系着实际炼钢的生产流程。因此，对入炉的铁水温度和化学成分必须有一定的要求。铁水的温度：铁水温度不能过低，否则热量不足，影响熔池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。要保证转炉铁水温度大于1250。此外，铁水温度要保持稳定，这样利于操作的稳定和转炉的自动控制。铁水成分：要保证转炉的正常冶炼和获得良好的技术经济指标，铁水成分应该适当并且保证稳定。C含量一般在4%左右，铁水中Si 含量在0.20%0.80%为宜，常铁水锰含量在0.5%左右。磷是大多数钢种中的有害元素，因此铁水中磷越低越好，除了含硫易切钢（要求S 含量在0.08%0.30%）以外，绝大多数钢中硫是有害元素（2） 废钢废钢是转炉主要金属料之一，是冷却效果稳定的冷却剂。适当的增加废钢比，可以降低转炉炼钢成本、能耗、和炼钢辅助材料消耗。废钢质量对转炉冶炼技术经济指标有明显影响，从合理使用和冶炼工艺出发，对废钢的要求是：不同性质的废钢应分类存放，以免混杂，造成稀有元素的浪费和出废品钢。废钢入炉前应仔细检查，严禁封闭中空器皿、爆炸物和毒品混入炉内。入炉废钢必须干燥，清洁无油污，力求不混入泥沙、耐火材料和搪瓷等杂物，更不能混入Zn、Pb、Sn 等有色金属。废钢应具有合适的外形尺寸和单重。轻薄料应打包或压块使用，重废钢应加工、切割，以便顺利装料并保证在吹炼期全部熔化。（3） 铁合金吹炼终点要脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格，需加入铁合金以脱氧合金化。它们的形式不一样，有的是以铁合金的形式使用，如锰铁、硅铁、铬铁等；有的以合金形式使用，如硅锰、硅钙、硅铝钡等；有的以纯金属形式使用，如铝、锰、铬、镍等；还有以化合物形式使用的，如稀土化合物。铁合金的品种较多，但是生产成本高，因此要选用适当牌号的铁合金，以降低钢的成本。转炉常用的铁合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si 合金、Ca-Si 合金、铝、Fe-Al、Ca-Al-Ba 合金等。造渣材料包括石灰、萤石、生白云石、菱镁矿、合成造渣剂。（1）石灰的渣化速度是转炉炼钢成渣速度的关键，因此炼钢用石灰除了有效CaO 含量要高，SiO2 和S 含量低，适当的块度要求之外，对其活性度也要提出要求。石灰的活性度是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。活性度大的石灰反应能力强，成渣速度快。（2） 萤石转炉炼钢用萤石的w CaF2 应大于85%,w SiO25.0，wS0.10，块度在540mn，并要干燥清洁。原材料n 铁水：加70-85%(%C=4,%Si=0.4-1.0,%P=0.02-0.15,%S=0.001-0.050)n 废钢：加15-30%(厚度小于150mm，清洁)n 生铁块：调温及配碳n 烧结矿（改性铁）（2）氧气顶吹转炉炼钢工艺（掌握）氧气顶吹转炉炼钢工艺主要包含：装料制度、供氧制度、造渣制度、温度制度及终点控制、脱氧及合金化。n 转炉冶炼五大制度 装料制度 供氧制度 造渣制度 温度制度 终点控制及合金化制度装料制度n 确定合理的装入量，需考虑的两个参数： 炉容比：(V/T,m3/t),0.8-1.05(30-300t转炉)； 熔池深度：需大于氧气射流的冲击深度 800-2000mm (30-300t转炉)n 装料制度：定量装入、定深装入； 分阶段定量装入。n 分阶段定量装入：150炉，51200炉，200炉以上，枪位每天要校正。交接班看枪位。供氧制度：两种操作方式：软吹：低压、高枪位，吹入的氧在渣层中，渣中FeO升高、有利于脱磷；硬吹：高压低枪位(与软吹相反)，脱P不好，但脱C好，穿透能力强，脱C反应激烈 。造渣制度：n 炼钢就是炼渣。n 造渣的目的：通过造渣，脱P、减少喷溅、保护炉衬。n 造渣制度：确定合适的造渣方式、渣料的加入数量和时间、成渣速度。n 渣的特点：一定碱度、良好的流动性、合适的FeO及MgO、正常泡沫化的熔渣。终点成分和温度控制也就是终点控制，它是转炉吹炼末期的重要操作。所谓“终点”是指所炼钢种成分和温度达到要求的时刻。它的具体标志是：（1）钢中碳含量达到所炼钢种的控制范围；（2）钢中P、S 含量低于规格下限以下的一定范围；（3）出钢温度能保证顺利进行精炼、浇注；（4）对于沸腾钢，钢水应有一定氧化性。由于脱磷比脱碳操作复杂，因此总是尽可能提前让磷去除到终点要求的范围。这样将终点控制简化为脱碳和钢水温度控制。终点成分控制是指终点碳含量的控制。终点碳控制的方法：一次拉碳法、增碳法、高拉补吹法。一次拉碳法：按出钢要求的终点碳和温度进行吹炼，当达到要求时提枪。它要求操作水平较高，也具有很多优点，如下：终点渣FeO 低，钢中有害气体少，不加增碳剂，钢水洁净。氧耗较小，节约增碳剂。增碳法：所有钢种均将碳吹到0.05%左右，按钢种加增碳剂。为避免玷污钢水，所用碳粉要求纯度高，硫和灰分要很低。它的优点：操作简单，生产率高，易实现自动控制，废钢比高。高拉补吹法：当冶炼中，高碳钢种时，终点按钢种规格略高一些进行拉碳，待测温、取样后按分析结果与规格的差值决定补吹时间。由于中高碳钢种的碳含量范围内，脱碳速度较快，终点不易判断，因此使用此种方法。影响终点温度的因素很多，在实际的生产中必须综合考虑。主要因素有铁水成分、铁水温度、铁水装入量、炉龄、终点碳含量、炉与炉的间隔时间、枪位、喷溅、石灰用量、出钢温度等等。温度的控制实际上就是确定冷却剂加入的数量和时间，首先根据终点温度的要求，确定冷却剂加入总量，然后在一定时间内分批加入。废钢在开吹前加入，其他冷却剂可与造渣材料一起加入。终点温度的调节没有硬性规定，如果炉温较高，炉渣化的好，钢水成分合格，可以只加废钢降温。如果炉温高，钢水中磷或硫不合格，可以加入石灰和助熔剂等渣料，并适当补吹。如果炉温低，化渣也不好，可以加入助熔剂，然后低枪提温。一般来说，各个钢铁厂都有根据炉况控制温度的经验数据，有自己的控制方法。（3）主要工艺参数的计算（熟悉）氧气流量、供氧强度、吹损、出钢温度、合金加入量、石灰加入量的计算A 氧气流量氧气流量Q 是指在单位时间t 内向熔池供氧的数量V（常用标准状态下的体积量度）。氧气流量是根据吹炼每吨金属料所需要的氧气量、金属装入量、供氧时间等因素来确定的，即：B 供氧强度供氧强度I 是单位时间内每吨金属氧耗量（Nm3/t.min），可由下式确定：（T 是指一炉钢的金属装入量，t）, 供氧强度也称喷吹强度 20。吹氧强度对于转炉生产率十分重要。传统顶吹转炉的吹氧强度在2.5-3.9 m3 /t.min 之间。2确定出钢温度: 钢水的凝固温度可由下式计算：T1538TjT钢中某元素含量增加1时使纯铁的熔点降低值。j钢中某元素含量。考虑到钢包运行、镇静吹氩、连铸等要求，出钢温度要适当的比计算出温度高。石灰加入量确定：石灰加入量是根据铁水中Si、P 含量及炉渣碱度R 确定。铁水含磷小于0.30%时：石灰加入量(kg/t)=2.14WSiR1000/A其中，A 为石灰中的有效氧化钙，A=W（CaO）RW（SiO2），RW（SiO2）中，W 为石灰自身SiO2 占用的CaO。当Si、P 高时，需计算石灰补加量。n 供氧强度(Nm3/t.min) 决定冶炼时间，但太大，喷溅可能性增大，一般3.0-4.0。n 氧气流量大小(Nm3/h)： 装入量，C、Mn、Si的含量，由物料平衡计算得到，50-65Nm3/h。n 氧压(Mpa) 喷头的喉口及马赫数一定，P大，流量大,有一范围 0.81.2Mpa。n 氧枪枪位，由冲击深度决定，1/3-1/2。 C Si Mn P S铁水成分 .0 . . . .成品成分 . . . . .n 转炉公称容量为100吨时，炉渣量为 ：1001010吨n 铁损耗氧量101516/(1656)0.33吨n CCO 耗氧量100(4.30%-0.20%)90%16/12=4.92吨 CCO2 耗氧量 100(4.30%-0.20%)10%32/12=1.09吨n SiSiO2耗氧量 1000.8%32/28=0.914吨n MnMnO耗氧量1000.2%16/55=0.058吨n PP2O5 耗氧量1000.13%(165)/(312)=0.168吨n S 1/3被气化为SO2, 2/3与CaO反应生成CaS进入渣中, 则S不耗氧。n 总耗氧量 0.33+4.92+1.09+0.914+0.058+0.168=7.48吨/1.4295236Nm3n 实际耗氧量5236/0.9/99.5%=5847Nm3n 实际吨钢耗氧量5847/100=58.37Nm3/t（4）转炉的工艺设备（了解）转炉的原材料供应系统、转炉炉体及其倾动系统、供氧系统、烟气净化及煤气回收系统的组成和作用一般认为原材料包括：铁水，废钢，生铁块等。辅助材料包括：石灰，萤石（CaF2），生白云石（CaMg(CO3)2），菱镁矿（MgCO3），还有铁合金、冷却剂及增碳剂等等。按性质来分，转炉原辅材料分为金属料和非金属料两类。按用途来分，可以分为金属材料，造渣材料、耐火材料。转炉炼钢工艺主要有以下几个系统构成：原料供应系统，即铁水、废钢、铁合金及各种辅原料的贮备和运输系统；铁水的预处理；氧气转炉的吹炼与钢水的精炼、浇铸系统；供氧系统及底吹系统；烟气净化与煤气回收系统。（1）转炉炉体结构转炉炉体包括炉壳和炉衬。炉壳为钢板焊接而成，炉衬由工作层、永久层和填充层三层所构成。转炉炉壳要承受耐火材料、钢液、渣液的全部重量，并保持转炉的固定形状，倾动时承受扭转力矩作用。变形和裂纹是炉壳损坏的两种形式。为了适应高温频繁作业的特点，炉壳必须有足够的强度和刚度。（2）转炉倾动机械转炉倾动机械作用是倾动炉体，是转炉的关键设备之一。它的特点是：减速比大（由于转炉采用约0.11.5r/min 的倾动速度，通常减速比高达7001000），倾动力矩大，启、制动频繁，承受较大的动载荷，工作条件恶劣。因此，对转炉倾动机械的要求如下：能使炉体正反转动360，并且要与氧枪、副枪、炉下钢包车、烟罩等设备有连锁装置。安全可靠地转动，即使某一部分发生事故，也要求倾动机械能继续工作，维持到一炉钢冶炼结束。一般小于30t 转炉可以不调速，倾动转速为0.7r/min；50100t 转炉可采用两级转速，低速为0.2r/min，高速为0.8r/min；大于150t 转炉可无级调速，转速在0.151.5r/min。适应高温、动在、扭振的作用，具有较长的寿命。2.2.2 电弧炉炼钢2.2.2.1基本要求掌握现代电炉冶炼工艺 熟悉超高功率电弧炉的能量利用技术2.2.2.2考试内容（1） 现代电炉冶炼工艺（掌握）现代电炉冶炼工艺操作，包含：快速熔化与升温操作、脱磷操作、脱碳操作、温度控制、钢液的合金化。电弧炉炼钢的特点为1：(1)电能为热源，避免燃烧燃料对钢液污染，热效率高，可达65%以上；(2)冶炼熔池温度高且容易控制，满足冶炼不同钢种的要求；(3)电热转换，输入熔池的功率容易调节，因而容易实现熔池加热制度自动化，操作方便；(4) 电弧炉炼钢可以消纳废钢，是一种铁资源回收再利用过程，也是一种处理污染的环保技术 。相当于是钢铁工业和社会废钢的回收工具。(5)炼钢过程的烟气污染和噪声污染容易控制；(6)设备简单，炼钢流程短，占地少，投资省、建厂快，生产灵活。随着炼钢技术的进步，传统转炉和电炉的功能在发生转变：现代转炉的功能逐步演变为快速高效脱碳器、快速升温器、能量转换器和优化脱磷器1；现代电炉的功能演变为1：（1）快速废钢熔化现代电弧炉冶炼的一个重要特征是冶炼周期大大缩短，已达到3545min，与同容量转炉冶炼周期相当，可满足高效连铸多炉连浇的节奏要求，成为了一个废钢快速熔化装置。（2）熔池快速升温电炉原料中的废钢和生铁熔化后，为满足出钢温度要求，熔池快速升温，现代电炉成为了一个快速升温装置。（3）能量转换现代电弧炉的能源结构包括电能、化学能和物理热。为缩短冶炼周期，必须充分利用变压器功率，增加电能输入；增加化学能和物理热，在一定的冶炼周期条件下，三种能量可以互相转换。在电力紧缺，价格高的地区，可以增加化学热和物理热的比例。采用废气预热炉料技术，可以增加物理热，减少电能的输入。原料中高配碳，生铁成为主要原料之一，加铁水是最好的生铁预热方式，可以增加化学热和物理热。现代电炉成为了一个很好的能量转换装置。（4）高效脱碳脱磷为了缩短冶炼周期，以满足高效连铸节奏的要求，强化供氧，脱碳速度快，在废钢融化和升温过程中，电弧炉冶炼具有良好的脱磷条件，现代电弧炉成为了一个高效脱碳脱磷装置。炉料装入电炉后，随着电弧加热和吹氧助熔的进行，炉料逐渐升高温度、开始熔化。伴随着炉料的升温和熔化，炉内会发生一些物理化学反应。熔池脱碳反应速度的大小很大程度上决定于供氧速度。当吹氧速度一定，熔池碳含量小于0.2%时，脱碳速度明显降低，脱碳的耗氧量显著增加。这是因为钢液中的氧含量和渣中（FeO）含量相应增加，单位脱碳量的总耗氧量显著增加的缘故。当钢液碳含量C0.2%，熔池温度1600时，每吨钢去0.01%的碳需要0.14m3的氧气。碳含量和氧气消耗的关系如图5.6 所示。当C10%称高合金钢；2.510%称中合金钢，40%时，铁水中Si的传质是脱硅过程的限制性环节，此时，C、Mn的氧化不影响Si 的氧化；当渣中(FeO)=1040%时，铁水中Si 的传质和渣中(FeO)的传质共同构成脱硅过程的限制性环节；当渣中(FeO)75%镁锭脱硫法在蒸发器内部空心杆内吊有镁锭，使用时将端部带有蒸发器的插杆沉入到铁水熔池深处，同时在杆中供入空气镁用量0.43 kg/t，S=50%75%吹镁脱硫法采用氩气、氮气等作为输送气体，利用垂直喷枪将镁粉或镁颗粒喷入铁水罐或鱼雷罐车中镁用量0.43 kg/t，S=80%95%镁合金脱硫法典型的为“三明治”法，是将镁硅铁放在已预热的铁水罐底部，并覆盖一层铸铁车屑，然后兑入铁水，这样可使放出镁蒸气的时间持续数分钟之久连续处理法平面流动法向流铁沟内的铁水面连续加入脱硫剂涡流法将涡流装置与高炉出铁沟相连接，出铁时加入脱硫剂，利用涡流运动搅拌机械搅拌法在高炉出铁沟上装有机械搅拌器，出铁时加入脱硫剂并开动搅拌器。搅拌器旋转方向与铁水流动方向相反，得到良好的混合CaC21.82.3kg/t，S=80%；石灰7.9kg/t，S=60%电磁搅拌法在高炉出铁沟附近安装电磁搅拌器，出铁时使铁水与脱硫剂混合，促进脱硫反应3.4.1 铁水预脱磷原理(1) 脱磷反应铁水预处理脱磷有两类熔剂：石灰系和苏打系。它们的脱磷反应为：石灰(CaO)系：2P + 3(CaO) + 5(FeO) = (3CaOP2O5) + 5Fe或 2P + 4(CaO) + 5(FeO) = (4CaOP2O5) + 5Fe或写为： 2P + 3(CaO) + 5O = (3CaOP2O5)或 2P + 4(CaO) + 5O = (4CaOP2O5)苏打(Na2CO3)系1, 25：当不另加氧化剂时，一部分苏打可直接参与脱磷反应，Na2CO3 本身具有氧化能力：5Na2CO3 + 4P = 5(Na2O) + 2(P2O5) + 5C当与氧化剂一起加入铁水中时，Na2CO3 首先发生分解，Na2CO3 = Na2O(l) + CO2生成的Na2O(l)参与脱磷反应：2P + 3(Na2O) + 5(FeO) = (3Na2OP2O5) + 5Fe或写为： 2P + 3(Na2O) + 5O = (3Na2OP2O5)脱磷反应影响因素分析：铁水温度 脱磷为放热反应，温度升高，KP 下降，对脱磷不利。但温度太低，动力学条件不好，生产实践表明最适宜的脱磷温度是1350。(炼钢过程后期，温度升高，对脱磷不利。故就温度来讲，铁水预脱磷比炼钢过程脱磷优越)渣碱度(CaO)/(SiO2) 渣(CaO)/(SiO2)增大，a(CaO)增加，LP 增大，有利于脱磷，适宜的(CaO)/(SiO2)= 34。(炼钢过程渣(CaO)/(SiO2)=23，故就碱度来讲，铁水预脱磷比炼钢过程脱磷优越)氧位即渣中(FeO)、铁水中O 氧位升高，即渣中(FeO)上升，铁水中O增高，LP 增大，有利于脱磷，因而处理中必须加入FeO 或吹O2。(炼钢过程与铁水预脱磷过程对氧位的要求相同)铁水中磷活度系数fP 铁水中C、Si、Mn、S高，fP 大，脱磷容易，一般fP = 45。(炼钢过程后期C、Si、Mn、S低，fP 较小，故就fP 来讲，铁水预脱磷比炼钢过程脱磷优越)渣中a(3CaOP2O5) 渣量大，LP 一定时，a(3CaOP2O5)小，即稀渣使渣中3CaOP2O5 含量降低，从而%P降低，对脱磷有利，但这要付出代价。(炼钢过程比铁水预脱磷渣量大，消极措施)因而，从热力学上讲，铁水预处理脱磷的主攻方向是：低温、高碱度、(高氧位)、高fP。预脱磷处理方法有：喷吹法(顶吹O2 或不吹O2)、KR 搅拌法(上加熔剂、顶吹O2)、吹N2 气搅拌法(上加熔剂、顶吹O2)。试验得出各种处理方法脱磷效果对比结果 是：喷吹法KR 搅拌法吹N2 气搅拌法。喷吹法脱磷率高于搅拌法约10%，脱硫率约高20%，且喷吹法渣中TFe 大大低于搅拌法。喷吹法的脱磷、脱硫能力(P2O5)/P、(S)/S)均高于吹N2 气搅拌法。因而，国内外用于铁水预脱磷的处理方法全部为喷吹法。（2）钢水炉外精炼的原理和方法（掌握）炉外精炼的理论基础包含：合成渣洗、搅拌、真空、加热、喷吹等热力学和动力学的原理。炉外精炼的方法及应用：钢包精炼法（LF（V）法）、真空吹氩脱气法（VD法）、循环真空脱气法（RH法）、ASEA-SKF钢包精炼法、真空吹氧脱碳法（VOD法）、氩氧脱碳法（AOD法）、CAS法及CAS-OB法。w 渣洗 最简单的精炼手段；w 真空 目前应用的高质量钢的精炼手段；w 搅拌 最基本的精炼手段；w 喷吹 将反应剂直接加入熔体的手段；w 调温 加热是调节温度的一项常用手段。合成渣洗w 根据要求将各种渣料配置成满足某种冶金功能的合成炉渣；w 通过在专门的炼渣炉中熔炼，出钢时钢液与炉渣混合，实现脱硫及脱氧去夹杂功能；w 不能去除钢中气体；w 必须将原炉渣去除；w 同炉渣洗、异炉渣洗。喷吹技术w 喷吹实现脱碳、脱硫、脱氧、合金化、控制夹杂物形态；w 单一气体喷吹 VOD；w 混合气体喷吹 AOD；w 粉气流的喷吹 TN；w 固体物加入 喂线。真空处理w 脱气的主要方法 提高真空度可将钢中C、H、O降低；w 日本真空技术，真空度到1 torr；C10ppm,H1ppm,O5ppmw 中国真空技术，真空度到3 torr；C20ppm,H2ppm，O15ppm。w 新开发了脱硫功能：KTB 代表性装置：RH、VD、VOD。升温工艺w 提高生产率的需要；升温装置：w LF加热w CAS化学加热。LF炉l 精炼功能强，适宜生产超低硫、超低氧钢；l 具备电弧加热功能，热效率高，升温幅度大，温度控制精度高；l 具备搅拌和合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品的稳定性；l 采用渣钢精炼工艺，精炼成本较低；l 设备简单，投资较少氩氧脱碳法（AOD法）w 炉料：废钢、不锈钢返回料、高碳铬铁、高碳镍铁w 吹炼过程温度及氩氧比的控制w 分不同温度及碳含量控制吹炼氩氧比:w O2：Ar=4:1(3:1)，C下降为0.2%、T1680；w O2：Ar=2:1， C下降为0.1%、T1700；w O2：Ar=1:2， C下降为0.02%、T1730；w O2：Ar=1:3， C下降为0.01%、T1750；VD/ w 轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命。w 影响轴承钢寿命的重要指标是钢中氧含量，钢中O控制在10ppm为好。 最好水平O 35ppm。