材料工程第一章金属材料的制备

1、第一节第一节 冶金工艺冶金工艺 第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼第三节第三节 有色金属冶炼有色金属冶炼第一章第一章 金属材料的制备冶金金属材料的制备冶金 因此，要获得各种金属及其合金材料必须首先通过因此，要获得各种金属及其合金材料必须首先通过各种方法将金属元素从矿物中各种方法将金属元素从矿物中出来，接着对粗炼金属出来，接着对粗炼金属产品进行产品进行和和，然后，然后，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。，才能得到所需成分、组织和规格的金属材料。 第一节第一节 冶金工艺冶金工艺 绝大多数金属元素（除绝大多数金属元素（除AuAu、AgAg、PtPt外）都以外）都以氧化物、氧化物、碳化物等化合物的形

2、式存在碳化物等化合物的形式存在地壳之中。地壳之中。 金属的冶金工艺可以分为金属的冶金工艺可以分为火法冶金、湿法冶金、电冶火法冶金、湿法冶金、电冶金金等。等。 冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加冶金是基于矿产资源的开发利用和金属材料生产加工过程的工程技术。工过程的工程技术。一、火法冶金一、火法冶金 ：火法冶金是指利用高温从矿石中提取金属或其化火法冶金是指利用高温从矿石中提取金属或其化合物的方法。（干法冶金）合物的方法。（干法冶金） ：选矿、干燥选矿、干燥、焙烧、球、焙烧、球化或烧结化或烧结氧化还原提氧化还原提取金属取金属除去杂质除去杂质提纯金属提纯金属第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺

3、概述q 火法冶金火法冶金 ：选矿选矿：去除矿石中大量无用的脉石或有害矿物，以获得：去除矿石中大量无用的脉石或有害矿物，以获得含有较多金属元素的精矿。含有较多金属元素的精矿。干燥干燥：去除矿石中的水分，干燥温度一般在：去除矿石中的水分，干燥温度一般在400400600600。焙烧焙烧：在一定的气氛下，将矿石加热到一定温度（低于：在一定的气氛下，将矿石加热到一定温度（低于熔点），使之发生物理化学变化以适应下一步冶金过程的熔点），使之发生物理化学变化以适应下一步冶金过程的要求。要求。烧结和球团烧结和球团：选矿得到的细精矿不宜直接使用，需先加：选矿得到的细精矿不宜直接使用，需先加入溶剂再高温烧结成块，

4、或添加粘结剂压制成型或滚成小入溶剂再高温烧结成块，或添加粘结剂压制成型或滚成小球再烧结成球团。球再烧结成球团。第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 火法冶金火法冶金 ：将处理好的矿石，在高温下通过氧化还原生成粗：将处理好的矿石，在高温下通过氧化还原生成粗金属和炉渣的过程。金属和炉渣的过程。还原冶炼还原冶炼：使金属氧化物在高温熔炼炉还原性气氛下被还使金属氧化物在高温熔炼炉还原性气氛下被还原成熔体金属的冶炼方法。原成熔体金属的冶炼方法。加入的炉料：富矿、烧结矿、加入的炉料：富矿、烧结矿、球团矿；造渣用的石灰石、石英石的溶剂；还加入焦炭、球团矿；造渣用的石灰石、石英石的溶剂；还加入焦炭、煤，既作

5、为发热剂，产生高温，也作还原剂，使金属化还煤，既作为发热剂，产生高温，也作还原剂，使金属化还原。原。第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 火法冶金火法冶金造锍冶炼造锍冶炼：属氧化冶炼。主要用于处理硫化铜矿或硫化镍：属氧化冶炼。主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿。生产上利用铜、镍、钴对硫的亲和力大于铁，而对氧矿。生产上利用铜、镍、钴对硫的亲和力大于铁，而对氧的亲和力远小于铁的性质在熔炼过程中，使铁的硫化物不的亲和力远小于铁的性质在熔炼过程中，使铁的硫化物不断氧化成氧化物随后与脉石造渣而除去。断氧化成氧化物随后与脉石造渣而除去。氧化吹炼氧化吹炼：在氧化性气氛下进行冶炼，吹入氧气使生铁液：在氧化性气

6、氛下进行冶炼，吹入氧气使生铁液中的硅、锰、碳、磷、硫等杂质被氧化炼成合格的钢水。中的硅、锰、碳、磷、硫等杂质被氧化炼成合格的钢水。第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 火法冶金火法冶金 ：对冶炼的金属进行去除杂质提高纯度的过程。：对冶炼的金属进行去除杂质提高纯度的过程。物理精炼法物理精炼法u熔析精炼熔析精炼：利用某些杂质金属或其化合物在主金属中的：利用某些杂质金属或其化合物在主金属中的溶溶解度随温度的降低而显著减少的性质解度随温度的降低而显著减少的性质，改变温度，使原来，改变温度，使原来成分均匀的粗金属分相，形成多相体系，而将杂质分离到成分均匀的粗金属分相，形成多相体系，而将杂质分离到一种

7、固体或液体中，与主金属分开，达到提纯金属的目的。一种固体或液体中，与主金属分开，达到提纯金属的目的。多用于提纯熔点较低的金属（多用于提纯熔点较低的金属（SnSn、PbPb、ZnZn、SbSb等），以去等），以去除熔点较高并与主金属形成二元共晶的杂质。除熔点较高并与主金属形成二元共晶的杂质。第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 火法冶金火法冶金物理精炼法物理精炼法u精馏精炼精馏精炼：利用物质沸点不同，交替进行多次蒸发和冷凝：利用物质沸点不同，交替进行多次蒸发和冷凝去除杂质。适用于相互溶解或部分溶解的金属熔体。去除杂质。适用于相互溶解或部分溶解的金属熔体。u区域精炼区域精炼：又称为区域熔炼或区

8、域提纯，指根据金属液体：又称为区域熔炼或区域提纯，指根据金属液体混合物在冷凝结晶过程中偏析（即杂质在固液相中分配比混合物在冷凝结晶过程中偏析（即杂质在固液相中分配比例不同，将杂质富集到液相或固相中从而与主金属分离）例不同，将杂质富集到液相或固相中从而与主金属分离）的原理，通过多次熔融和凝固，达到精炼的目的。的原理，通过多次熔融和凝固，达到精炼的目的。第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 火法冶金火法冶金化学精炼法化学精炼法u氧化精炼氧化精炼：利用氧化剂将粗金属中的杂质氧化造渣或氧化：利用氧化剂将粗金属中的杂质氧化造渣或氧化挥发除去的精炼方法。挥发除去的精炼方法。u硫化精炼硫化精炼：用加入硫

9、或硫化物的方法，除去粗金属中杂质：用加入硫或硫化物的方法，除去粗金属中杂质的精炼方法。的精炼方法。u氯化精炼氯化精炼：通入氯气或氯化物使杂质形成氯化物而与主金：通入氯气或氯化物使杂质形成氯化物而与主金属和分离的精炼方法。属和分离的精炼方法。u碱法精炼：碱法精炼：向粗金属加入碱，使杂质氧化并与碱结合成渣向粗金属加入碱，使杂质氧化并与碱结合成渣而被除去的精炼方法。而被除去的精炼方法。第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述二、湿法冶金二、湿法冶金 ：湿法冶金是在常温或低于湿法冶金是在常温或低于100100以下，用溶剂处以下，用溶剂处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液中，而其他理矿石或精矿，使所

10、要提取的金属溶解于溶液中，而其他杂质不溶解，然后再从溶液中将金属分离和提取出来的过杂质不溶解，然后再从溶液中将金属分离和提取出来的过程。大部分溶剂为水溶液，也称为水法冶金。程。大部分溶剂为水溶液，也称为水法冶金。 ：第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 湿法冶金湿法冶金浸出：浸出：也称为浸取，是对矿石进行选择性溶解的过程。即也称为浸取，是对矿石进行选择性溶解的过程。即借助于浸出剂从矿石、精矿等固体物料中提取所需金属可借助于浸出剂从矿石、精矿等固体物料中提取所需金属可溶性成分，从而与其他不溶物质分离的过程。溶性成分，从而与其他不溶物质分离的过程。u浸取剂不同浸取剂不同：酸浸出、碱浸出、盐浸出

11、：酸浸出、碱浸出、盐浸出u化学过程不同：化学过程不同：氧化浸出、还原浸出。氧化浸出、还原浸出。u浸出过程压力的不同浸出过程压力的不同：常压浸出、加压浸出。：常压浸出、加压浸出。u浸出方式：浸出方式：就地浸出、渗滤浸出、搅拌浸出、热球磨浸出、就地浸出、渗滤浸出、搅拌浸出、热球磨浸出、流态化浸出流态化浸出第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 湿法冶金湿法冶金固固- -液分离：液分离：是将浸出液与残渣分离成液相和固相，同时是将浸出液与残渣分离成液相和固相，同时将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤回收的过程。将夹带于残渣中的冶金溶剂和金属离子洗涤回收的过程。u沉降分离法沉降分离法：借助于重力的作

12、用使固相沉积将液相与固相：借助于重力的作用使固相沉积将液相与固相分离的方法分离的方法u过滤分离法：过滤分离法：在压力的作用下，利用多孔介质拦截浸出液在压力的作用下，利用多孔介质拦截浸出液相中的固体离子，使液相与固相分离的方法。相中的固体离子，使液相与固相分离的方法。第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述q 湿法冶金湿法冶金第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述富集：富集：对分离的溶液进行净化。一般浸出溶液中除欲提取的对分离的溶液进行净化。一般浸出溶液中除欲提取的金属外，还有其他金属和非金属杂质，必须将他们分离出来才金属外，还有其他金属和非金属杂质，必须将他们分离出来才能最终提取所需的金属。能最

13、终提取所需的金属。方法：方法：结晶、蒸馏、沉淀置换、溶液萃取、离子交换、膜分结晶、蒸馏、沉淀置换、溶液萃取、离子交换、膜分离等离等提取：提取：通过电解、化学、置换、还原等方法从净化的溶液中通过电解、化学、置换、还原等方法从净化的溶液中获得金属或化合物方法获得金属或化合物方法三、电冶金三、电冶金 ：利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精利用电能从矿石或其它原料中提取、回收、精炼金属的冶金过程。炼金属的冶金过程。 ： 第一节第一节 冶金工艺概述冶金工艺概述 Fe在地壳中的含量为在地壳中的含量为5左右，在金属中仅次于铝左右，在金属中仅次于铝， 除除陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素化合

14、，陨石外，纯铁在地壳中还未见到，铁容易与其它元素化合，特别是与氧化合，因此特别是与氧化合，因此铁矿石多以氧化物形式存在铁矿石多以氧化物形式存在。 铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物铁矿石中除铁的氧化物外，还有其它元素的氧化物(SiO2、Al2O3、MnO2 等等)，这些，这些统称为脉石统称为脉石。 炼铁的目的炼铁的目的就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原出就是使铁从铁的氧化物中还原，并使还原出的铁与脉石分离。的铁与脉石分离。 第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼生产基本过程：生产基本过程： （高炉的还原过程）（氧化过程）（高炉的还原过程）（氧化过程）铁矿石铁矿石 炼铁炼铁 炼钢炼钢 铸锭（

15、连铸）铸锭（连铸） 轧制轧制 钢材钢材 铸造生铁铸造生铁 铸造铸造 第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼1 1、炼铁的原料、炼铁的原料：铁矿石、熔剂和及燃料。铁矿石、熔剂和及燃料。一、生铁冶炼一、生铁冶炼（1）铁矿石）铁矿石含铁矿物和脉石组成。含铁矿物和脉石组成。脉石：脉石：SiO2、Al2O3、CaO、MgO等等第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼一、生铁冶炼一、生铁冶炼褐褐铁铁矿矿菱菱铁铁矿矿赤铁矿赤铁矿磁铁矿磁铁矿一、生铁冶炼一、生铁冶炼1、炼铁的原料、炼铁的原料（2 2）熔剂）熔剂一、生铁冶炼一、生铁冶炼1、炼铁的原料、炼铁的原料（3 3）燃料）燃料一、生铁冶炼一、生铁冶炼1、炼铁的原料、炼铁的原

16、料2、高炉设备及工艺过程、高炉设备及工艺过程一、生铁冶炼一、生铁冶炼5-4 高炉内型示意图 一、生铁冶炼一、生铁冶炼2、高炉设备及工艺过程、高炉设备及工艺过程炼炼 铁铁 高高 炉炉 的的 结结 构构 炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图炼炼 铁铁 工工 业业 设设 备备 图图一、生铁冶炼一、生铁冶炼2、高炉设备及工艺过程、高炉设备及工艺过程（1）燃料的燃烧）燃料的燃烧 C+O2CO2 CO2+C 2CO 3 3、炼铁的物理化学过程、炼铁的物理化学过程 （2）炉料的蒸发、挥发、及分解）炉料的蒸发、挥发、及分解水分的蒸发和结晶水的分解水分的蒸发和结晶水的分解 105以上，吸附水（游离水）可蒸发

17、，对高炉无害。以上，吸附水（游离水）可蒸发，对高炉无害。 200开始，褐铁矿（开始，褐铁矿（2Fe2O3.3H2O）分解，）分解，400500分解分解速度最大。速度最大。 约约400高岭土（高岭土（Al2O3.2SiO2.2H2O）开始分解，在）开始分解，在500600才迅速进行。才迅速进行。燃料挥发分的挥发燃料挥发分的挥发 焦碳中含挥发分焦碳中含挥发分0.71.3%，在风口被加热到，在风口被加热到14001600，这些挥发分进入煤气。由于量少，对煤气成分和冶炼过程影响，这些挥发分进入煤气。由于量少，对煤气成分和冶炼过程影响很小。很小。碳酸盐的分解碳酸盐的分解 主要指主要指CaCO3、MgCO

18、3、FeCO3、MnCO3的分解反应，前的分解反应，前两者为主，其反应式为：两者为主，其反应式为： CaCO3=CaO+ CO2 -42520Kcal MgCO3=MgO+CO2 -26470Kcal一、生铁冶炼一、生铁冶炼3、炼铁的物理化学过程、炼铁的物理化学过程CO作还原剂（间接还原）作还原剂（间接还原） T 570 ：3 Fe2O3 CO 2Fe3O4 CO2 2 Fe3O4 2CO 6FeO 2 CO2 6FeO 6CO 6Fe 6CO2 T 570 ：3 Fe2O3 CO 2Fe3O4 CO2 2 Fe3O4 2CO 3Fe 4CO2 基本为放热反应，主要在高炉上部基本为放热反应，主

19、要在高炉上部800以下的低以下的低温区进行温区进行 。（3）铁的还原）铁的还原当当T570时：时： 当当T570时：时： 一、生铁冶炼一、生铁冶炼3、炼铁的物理化学过程、炼铁的物理化学过程固体碳作还原剂（直接还原固体碳作还原剂（直接还原 ） 高炉内固体碳的还原作用化学反应： FeO+CO=Fe+CO2 +3250 KJ CO2+C=2CO 39600KJ 综合以上反应结果相当于碳对氧化物的直接还原： FeO+C=Fe+CO 36350KJ 吸热反应，反应主要在高炉下部吸热反应，反应主要在高炉下部1000以上进行以上进行一、生铁冶炼一、生铁冶炼3、炼铁的物理化学过程、炼铁的物理化学过程 氢作为还

20、原剂（间接还原氢作为还原剂（间接还原 ） 当当T570： 3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O Fe3O4+H2=3FeO+H2O FeO+H2=Fe+H2O 当当T2.11 0.5 0.52.0 0.10.4 0.07 钢钢 2.11 0.4 0.30.8 0.05 0.05 生铁按用途分为三种：生铁按用途分为三种： 炼钢生铁炼钢生铁：占生铁总量的：占生铁总量的80%90%, w(si)=0.6%1.6%, w(s)0.07%。 铸造生铁铸造生铁，又称翻砂生铁，用于铸造生产。主要特点是，又称翻砂生铁，用于铸造生产。主要特点是含含si 较高，较高，w(si)=2.753.25%，占产量的，

21、占产量的10%20%。 特殊生铁特殊生铁：如铬铁、硅铁、锰铁：如铬铁、硅铁、锰铁w(Mn)=1025%等，为等，为高炉冶炼的铁合金。用于炼钢的脱氧剂和合金元素的添加剂。高炉冶炼的铁合金。用于炼钢的脱氧剂和合金元素的添加剂。一、生铁冶炼一、生铁冶炼4、炼铁的主要产品、炼铁的主要产品 （2） 炉渣炉渣 按冶炼矿石的品位不同，冶炼按冶炼矿石的品位不同，冶炼1t生铁产生渣生铁产生渣量量0.30.6t之间。可用来制造水泥、造砖、矿渣之间。可用来制造水泥、造砖、矿渣棉等。棉等。 （3） 高炉煤气高炉煤气 冶炼冶炼1t生铁可产生生铁可产生20003000m3的高炉煤的高炉煤气，其中含有质量分数约气，其中含有

22、质量分数约25%的的CO，1%4%的的H2，少量甲烷等可燃烧气体，其发热值为，少量甲烷等可燃烧气体，其发热值为30004000KJ/m3。可作为工业上的燃料可作为工业上的燃料。使用使用前应除尘。前应除尘。一般高炉煤气总量的一般高炉煤气总量的1/3左右用于自左右用于自身热风炉的加热，其余可供动力、炼焦、炼钢、身热风炉的加热，其余可供动力、炼焦、炼钢、烧结、轧钢等部门使用。烧结、轧钢等部门使用。 （4） 炉尘炉尘 炉气上升时从炉内带出的细颗粒固体炉料。冶炼炉气上升时从炉内带出的细颗粒固体炉料。冶炼1t生铁产生炉尘生铁产生炉尘50100Kg。可做烧结配料。可做烧结配料。5 5、高炉技术经济指标、高炉

23、技术经济指标 (1)有效容积利用系数有效容积利用系数 （高炉利用系数高炉利用系数）n n=P / Vu P生铁日产量（t/d） Vu高炉有效容积（m3） 每立方米高炉有效容积一昼夜（每立方米高炉有效容积一昼夜（d）生产合格生铁的质量（）生产合格生铁的质量（t） 单位为：单位为：t/m3d n越大，生铁产量越高，高炉生产率也越高。 目前世界主要产铁国年平均高炉有效利用系数在2.02.5t/ m3 d之间，先进的达2.83.2 t / m3 d。 一、生铁冶炼一、生铁冶炼(2)铁焦比铁焦比K K=Q / P Q每日消耗焦炭量（每日消耗焦炭量（t /d） 铁焦比就是生产铁焦比就是生产1t生铁所消耗的

24、焦炭重量生铁所消耗的焦炭重量（Kg）。）。 在工厂习惯常用在工厂习惯常用kg/ t表示，显然铁焦比越低越好。表示，显然铁焦比越低越好。 在喷吹燃料条件下，不能只用铁焦比来表达，须用在喷吹燃料条件下，不能只用铁焦比来表达，须用燃燃料比料比（K燃），即每吨生铁耗用各种入炉燃料之总和。燃），即每吨生铁耗用各种入炉燃料之总和。K燃燃 =（焦炭（焦炭+煤粉煤粉+重油重油+）kg/ t 。 国外铁焦比日本最低，近年一般在国外铁焦比日本最低，近年一般在400kg/ t 左右，燃左右，燃料比一般在料比一般在450kg/ t左右。我国重型企业年平均铁焦左右。我国重型企业年平均铁焦比为比为500kg/ t ，居世

25、界中等水平。，居世界中等水平。 一、生铁冶炼一、生铁冶炼4、高炉技术经济指标、高炉技术经济指标(3)冶炼强度冶炼强度 I I=Q / Vu 1立方米高炉有效容积每天消耗焦炭的重量立方米高炉有效容积每天消耗焦炭的重量（t）。 目前国内外一般约为 1.0 t /m3d左右。 利用系数、铁焦比和冶炼强度三者之间的关系： n =I / K 可见，利用系数n与冶炼强度成正比，与铁焦比成反比，要提高n ，强化高炉生产，应从降低K和升高I 两方面考虑，在目前能源紧缺的情况下，首先应考虑降低K 。 (4)生铁合格率生铁合格率 根据国家标准，根据国家标准，在在一定期间（日、月、旬等）内，合格一定期间（日、月、旬

26、等）内，合格生铁生铁占生铁占生铁总产量的总产量的百分数为百分数为生铁合格率生铁合格率。 优质率，即优质生铁占生铁总产量的百分数。优质率，即优质生铁占生铁总产量的百分数。 对生铁质量的考查主要看其化学成分（如S和Si ）是否符合国家标准，一般合格率应在99 % 以上。一、生铁冶炼一、生铁冶炼5、高炉技术经济指标、高炉技术经济指标(5)生铁成本生铁成本 生产生产1 t 生铁所需的费用生铁所需的费用，它是衡量高炉生产经济效益的重要指标，成本越低，经济效益越高，说明高炉的生产效果越好。 (6)高炉一代寿命（炉龄高炉一代寿命（炉龄） 从高炉点火到停火大修之间的时间，或高炉相邻两从高炉点火到停火大修之间的

27、时间，或高炉相邻两次大修之间的冶炼时间叫做高炉一代寿命次大修之间的冶炼时间叫做高炉一代寿命，寿命越长，则一代炉龄产量越高，各项消耗相对减少，经济效益越好。 一般大高炉一代寿命10年左右，有的达到18年。 一、生铁冶炼一、生铁冶炼5、高炉技术经济指标、高炉技术经济指标6 6、非高炉炼铁法、非高炉炼铁法高炉炼铁的高炉炼铁的缺点缺点：投资大、流程长，能耗高，：投资大、流程长，能耗高，污染大。污染大。 改进：不用焦碳，不用高炉，用烟煤改进：不用焦碳，不用高炉，用烟煤或天然气作还原剂，采用直接还原或熔融还原或天然气作还原剂，采用直接还原或熔融还原生产铁，以供电炉炼钢，经二次精炼，连铸连生产铁，以供电炉炼

28、钢，经二次精炼，连铸连轧，形成最佳短流程。轧，形成最佳短流程。 直接还原直接还原：用煤或天然气等还原剂直接将固态：用煤或天然气等还原剂直接将固态铁矿石还铁矿石还 原成固态海绵铁。可用煤基回转窑、原成固态海绵铁。可用煤基回转窑、气基竖炉等设备直接还原。气基竖炉等设备直接还原。 煤基回转窑煤基回转窑中：中：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 气基竖炉气基竖炉中：中：CH4+H2OCO+3H2 （天然气裂化反应）（天然气裂化反应） Fe2O3+3H22Fe+3H2O Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 一、生铁冶炼一、生铁冶炼6 6、非高炉炼铁法、非高炉炼铁法一、生铁冶炼一、生铁冶炼6 6、非高炉炼

29、铁法、非高炉炼铁法一、生铁冶炼一、生铁冶炼6 6、非高炉炼铁法、非高炉炼铁法(2)熔融还原：用铁矿石和普通烟煤作原料，在汽熔融还原：用铁矿石和普通烟煤作原料，在汽化炉的流化床中，将直接还原得到的海绵铁进一化炉的流化床中，将直接还原得到的海绵铁进一步加热熔化，在熔融步加热熔化，在熔融汽化炉汽化炉的炉底形成铁水与炉的炉底形成铁水与炉渣的熔池。渣的熔池。一、生铁冶炼一、生铁冶炼二、钢的冶炼二、钢的冶炼 炼钢的目的炼钢的目的：除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，使其化学成分达到钢的要求。使其化学成分达到钢的要求。 存在两种不同的钢铁生产工艺流程：存在两种不同的钢铁生产工

30、艺流程：矿石矿石生铁生铁钢，即以高炉钢，即以高炉转炉为主的流程；转炉为主的流程；矿石矿石海绵铁海绵铁钢，即以直接还原为主的流程。钢，即以直接还原为主的流程。传统的第一种，工艺成熟，可大规模生产，是现代钢铁生传统的第一种，工艺成熟，可大规模生产，是现代钢铁生产的主要形式。直接还原流程，规模小，目前，正在发展产的主要形式。直接还原流程，规模小，目前，正在发展，是钢铁生产的重要补充。，是钢铁生产的重要补充。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼二、钢的冶炼二、钢的冶炼1、炼钢用原料、炼钢用原料 两类两类：金属料金属料和和非金属料非金属料。金属料主要指铁液（生铁）、废钢和铁合。金属料主要指铁液（生铁）、废钢和

31、铁合金；非金属料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂、还原剂和增碳剂等金；非金属料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂、还原剂和增碳剂等 。（1）铁液）铁液 转炉炼钢的基本原料（占转炉金属装入量的转炉炼钢的基本原料（占转炉金属装入量的70100%）。u对铁水总的技术要求对铁水总的技术要求:“硅、锰合适，磷、硫低，成分稳定，温度高硅、锰合适，磷、硫低，成分稳定，温度高”。 Si ： 0.50.8 % 为宜为宜。易与氧结合，生成。易与氧结合，生成SiO2 ，同时放出大量的热，同时放出大量的热，容易成渣。铁水含，容易成渣。铁水含Si 量高，则转炉可多加废钢，多加矿石，提高钢水收量高，则转炉可多加废钢，多加矿石，

32、提高钢水收得率。但铁水含得率。但铁水含Si量过高，会导致石灰耗量增大而增大渣量，易产生喷溅量过高，会导致石灰耗量增大而增大渣量，易产生喷溅，而且对炉衬寿命不利。，而且对炉衬寿命不利。 Mn ： 0.20.4 % 为宜。为宜。对化渣、脱对化渣、脱S以及提高炉龄有益。为节约锰资以及提高炉龄有益。为节约锰资源，现生产上对源，现生产上对Mn不作特殊要求，只希望铁水含不作特殊要求，只希望铁水含Mn量相对稳定，以便吹量相对稳定，以便吹炼终点的含炼终点的含Mn量相对稳定，便于合金化。量相对稳定，便于合金化。 P ： 炼铁过程中矿石中炼铁过程中矿石中P部分还原入生铁，其含量无法控制（只能通部分还原入生铁，其含

33、量无法控制（只能通过配料调节），炼钢过配料调节），炼钢希望含希望含P量低些量低些。 S ： 有害杂质。通常有害杂质。通常要求铁水含要求铁水含S量量0.07 %以减轻炼钢脱以减轻炼钢脱S的负担的负担。 T ： 希望尽可能减少波动，避免过低，希望尽可能减少波动，避免过低，一般要求（一般要求（12001300） 第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼1、炼钢用原料、炼钢用原料（2）废钢）废钢 电炉炼钢的基本原料。废钢用量约占钢铁料质量的电炉炼钢的基本原料。废钢用量约占钢铁料质量的70%90%，氧气转炉用铁水炼钢时，由于热量富裕，可氧气转炉用铁水炼钢时，由于热量富裕，可多加入多达多加入多达30%的废钢作为调整

34、吹炼温度的的废钢作为调整吹炼温度的冷却剂冷却剂，采用采用废钢冷却可减低钢铁料、造渣材料和氧气的消耗，而且比废钢冷却可减低钢铁料、造渣材料和氧气的消耗，而且比用铁矿石冷却效果好喷溅少用铁矿石冷却效果好喷溅少。废钢来源复杂，因此废钢的。废钢来源复杂，因此废钢的管理和加工非常重要。管理和加工非常重要。（3）铁合金）铁合金 作为作为合金元素合金元素和和脱氧剂脱氧剂 。 脱氧剂有：脱氧剂有：锰铁、硅铁、铝铁锰铁、硅铁、铝铁第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼1、炼钢用原料、炼钢用原料（4）造渣材料）造渣材料 石灰：石灰：碱性炼钢方法碱性炼钢方法基本的造渣材料基本的造渣材料，由石灰石煅烧，由石灰石煅烧而成，来源

35、广泛，价廉，有相当的脱硫，脱磷能力而成，来源广泛，价廉，有相当的脱硫，脱磷能力，不危害炉衬。，不危害炉衬。对石灰要求：对石灰要求：uCaO含量高，含量高，SiO和和S的含量尽量低的含量尽量低。u块度要求在块度要求在540mm范围范围，块度太大熔化困难，块，块度太大熔化困难，块度太小则容易从空气中吸收水分，带入炉内，使钢度太小则容易从空气中吸收水分，带入炉内，使钢被其中的氢腐蚀，被其中的氢腐蚀，u应保持石灰干燥、新鲜，在料仓储存时间不得超过应保持石灰干燥、新鲜，在料仓储存时间不得超过3天天。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼1、炼钢用原料、炼钢用原料（4）造渣材料）造渣材料氟石（萤石）：氟石（萤石）

36、：普通应用的熔剂，主要的成分是普通应用的熔剂，主要的成分是CaF2，熔点低，（约，熔点低，（约930），还能使），还能使CaO和阻和阻碍石灰溶解的硅酸钙熔点降低，而且作用迅速碍石灰溶解的硅酸钙熔点降低，而且作用迅速，因而能，因而能加速石灰的溶解，迅速改善炉渣的流加速石灰的溶解，迅速改善炉渣的流动性动性。要求要求：u CaF285%,SiO25%,S0.2%,u 块度块度540mm，且干燥，洁净，且干燥，洁净。 通常为石灰石用量的通常为石灰石用量的015%。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼1、炼钢用原料、炼钢用原料（4）造渣材料）造渣材料白云石：白云石：碳酸盐矿物，属镁质造渣剂的一种，碳酸盐矿物，

37、属镁质造渣剂的一种， CaMg(CO3)2 。理论成分理论成分:CaO 30.4%、 MgO 21.9%、 CO2 47.7%。常含有硅、铝、铁、钛等。常含有硅、铝、铁、钛等杂质。熔点比石灰低，加入白云石代替部分石杂质。熔点比石灰低，加入白云石代替部分石灰。灰。u 增加渣中增加渣中MgO含量，降少炉衬中含量，降少炉衬中MgO向炉渣中向炉渣中转移，减轻炉渣对炉衬侵蚀，延长炉衬寿命，转移，减轻炉渣对炉衬侵蚀，延长炉衬寿命，而且还能促进前期造渣。而且还能促进前期造渣。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼1、炼钢用原料、炼钢用原料（5）氧化剂）氧化剂 氧气氧气：一般要求氧气的纯度一般要求氧气的纯度98%，冶

38、炼含氮低的，冶炼含氮低的钢种时，氧气的纯度钢种时，氧气的纯度99.5%。炼钢用的氧气一。炼钢用的氧气一般由厂内的制氧车间供应，用管道输送。般由厂内的制氧车间供应，用管道输送。 铁矿石、氧化铁皮铁矿石、氧化铁皮：目的为改善脱磷条件，：目的为改善脱磷条件，u 要求铁含量高，要求铁含量高，SiO2、P和水分尽量少，使用前和水分尽量少，使用前应加热应加热。有时也利用轧钢和锻造车间的氧化铁。有时也利用轧钢和锻造车间的氧化铁皮代替部分铁矿石，但氧化皮潮湿，油污较多皮代替部分铁矿石，但氧化皮潮湿，油污较多，使用前应烘烤。，使用前应烘烤。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼1、炼钢用原料、炼钢用原料（6）冷却剂）冷

39、却剂 除除废钢废钢外，转炉炼钢外，转炉炼钢常用的冷却剂常用的冷却剂有：有：富铁矿、球团矿、烧富铁矿、球团矿、烧结矿、氧化铁皮、石灰石结矿、氧化铁皮、石灰石等。等。 用富铁矿等炼铁原料或氧化铁皮作为冷却剂，主要利用它们用富铁矿等炼铁原料或氧化铁皮作为冷却剂，主要利用它们氧化金属中的杂质时要吸收大量的热。氧化金属中的杂质时要吸收大量的热。（7）增碳剂）增碳剂 电弧炉炼钢使用的增碳剂有电弧炉炼钢使用的增碳剂有石墨、碳粉石墨、碳粉等。它们粒度应小于等。它们粒度应小于0.5mm，使用前应烘烤。，使用前应烘烤。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：（1）元素的氧化顺序）元素的氧

40、化顺序u 氧化顺序与各元素与氧的亲合力有关氧化顺序与各元素与氧的亲合力有关 A、T1400 元素的氧化顺序：元素的氧化顺序：Si、Mn、C、P、FeB、1400T1530 氧化顺序：氧化顺序：C、Si、Mn、P、Feu 氧化的顺序还受元素在钢液中浓度的影响氧化的顺序还受元素在钢液中浓度的影响；当；当供氧量不足时，它们被氧化的可能性与氧亲和供氧量不足时，它们被氧化的可能性与氧亲和力的影响很大；如果供氧很足，与氧化剂接触力的影响很大；如果供氧很足，与氧化剂接触的元素都有机会被氧化，因此，那种元素含量的元素都有机会被氧化，因此，那种元素含量多，则被氧化的机会就多。多，则被氧化的机会就多。第二节第二节

41、 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：u 在氧气顶吹转炉炼钢中在氧气顶吹转炉炼钢中，供氧很充分，所以元，供氧很充分，所以元素含量对元素氧化顺序的影响就十分明显。素含量对元素氧化顺序的影响就十分明显。u 从吹炼过程中的金属成分可知，从吹炼过程中的金属成分可知，吹炼一开始吹炼一开始Fe,Si,Mn即大量氧化，而碳的氧化少量发生，碳即大量氧化，而碳的氧化少量发生，碳的大量氧化是在的大量氧化是在Si,Mn基本氧化完了，熔池的温基本氧化完了，熔池的温度上升之后度上升之后。u 从分解压力来看，从分解压力来看，P、C不能同时氧化，但在氧不能同时氧化，但在氧气顶吹转炉操作中气顶吹转炉操作中P往

42、往与往往与C同时氧化，并且，同时氧化，并且，吹炼前期吹炼前期P就被大量氧化去除。就被大量氧化去除。这是因为前期温这是因为前期温度不太高，碳的氧化受到抑制，这时，渣中度不太高，碳的氧化受到抑制，这时，渣中(FeO)高，并有一定的碱度，且炉渣的流动性好高，并有一定的碱度，且炉渣的流动性好，这有利于，这有利于P的去除。的去除。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：（2）脱碳反应）脱碳反应 贯穿于炼钢全过程中的一个重要反应。贯穿于炼钢全过程中的一个重要反应。 C+O=CO+Q1 2C+O2=2CO +Q2C+(FeO)=Fe+CO -Q3作用：作用：降低碳含量，使之符合钢的

43、成分要求；降低碳含量，使之符合钢的成分要求；生成的生成的CO气体排出时能够搅动熔池，促进化渣和传热气体排出时能够搅动熔池，促进化渣和传热，均匀温度和成分；，均匀温度和成分；加速金属和炉渣之间的物化反应，并能带走钢中的有害加速金属和炉渣之间的物化反应，并能带走钢中的有害气体和非金属夹杂物，如氮、氢。气体和非金属夹杂物，如氮、氢。条件：条件：提高温度。能促进碳与提高温度。能促进碳与(FeO)的反应，主要发生在熔炼的反应，主要发生在熔炼的中期，此时，熔池温度显著升高；的中期，此时，熔池温度显著升高；加入大量的铁矿石、含氧化铁较多的氧化铁皮或吹入氧加入大量的铁矿石、含氧化铁较多的氧化铁皮或吹入氧气等；

44、气等；改善炉渣的流动性。改善炉渣的流动性。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：（3） 硅的氧化和还原硅的氧化和还原 在在炼钢过程中，初期原料中的硅将迅速氧化，放出大量的热炼钢过程中，初期原料中的硅将迅速氧化，放出大量的热，其反应，其反应为：为：Si+2O=(SiO2) +QSi+O气气(SiO2) +QSi+2(FeO)=(SiO2)+2Fe +Q 碱性炼钢法碱性炼钢法，加入石灰造渣，其反应为：，加入石灰造渣，其反应为：2(CaO)+(SiO2)=(Ca2SiO4) 此时，随渣（此时，随渣（CaO）和（）和（FeO）含量的增加，硅被迅速氧化至微量。）含量的增加，硅

45、被迅速氧化至微量。 酸性炼钢法及高温条件下酸性炼钢法及高温条件下，硅可从炉渣或炉衬中被还原而进入金属液体，硅可从炉渣或炉衬中被还原而进入金属液体中。酸性炼钢的炉渣主要是（中。酸性炼钢的炉渣主要是（FeO）（MnO）（SiO2）,如果提供的如果提供的氧化剂不充分，则氧化剂不充分，则(FeO)的含量低，而（的含量低，而（i2）的含量高，则发生硅的）的含量高，则发生硅的还原反应：还原反应：(SiO2)+2C=Si+2CO气气 (SiO2)+2Mn=Si+2（MnO） 钢液中的含硅量；钢液中的含硅量；取决于两个相反过程的速度差：取决于两个相反过程的速度差： 金属液中硅被氧化速度；金属液中硅被氧化速度；

46、 硅从炉渣或炉衬被还原进入金属液体中速度。硅从炉渣或炉衬被还原进入金属液体中速度。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：（4）锰的氧化和还原）锰的氧化和还原 和硅一样，与氧有强的亲和力，很易被氧化。和硅一样，与氧有强的亲和力，很易被氧化。MnO=(MnO)+QMn+1/22气（气（MnO）+QMn+(FeO)=(MnO)+Fe+Q 在酸性渣炼钢时，金属液的氧化较为完全，不会被还原在酸性渣炼钢时，金属液的氧化较为完全，不会被还原，这是因为，这是因为（MnO）属于碱性氧化物，大部分（）属于碱性氧化物，大部分（MnO）将与渣中的酸性氧化）将与渣中的酸性氧化物物(SiO2)

47、反应生成硅酸盐（反应生成硅酸盐（2MnSiO3）,使（使（MnO）的活度降低，）的活度降低， 在碱性炉渣中大部分（在碱性炉渣中大部分（MnO）大都的自然状态存在，所以，锰易被）大都的自然状态存在，所以，锰易被还原。还原。 温度愈高，锰还原愈明显，温度愈高，锰还原愈明显，炼钢末期钢液中的残锰较高，炼钢末期钢液中的残锰较高，所以，所以，炼钢末期，往往用锰的还原情况来判断熔池的温度高低。炼钢末期，往往用锰的还原情况来判断熔池的温度高低。 第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：(5)脱磷反应脱磷反应 磷是有害元素，普通钢磷是有害元素，普通钢0.045%,优质钢优质钢0.04

48、0%,高级优质钢高级优质钢0.035%, 反应：反应：2P+5(FeO)=P2O5+5Fe+Q P2O5+4(CaO)=(4CaOP2O5) 或或P2O5+3(CaO)=(3CaOP2O5) 总式：总式：2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5Fe 或或2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe实际上炼钢工艺中，影响这些热力学条件的有关工艺如下：实际上炼钢工艺中，影响这些热力学条件的有关工艺如下：第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼 a)温度温度：由此反应为放热反应，减低反应温度将使：由此反应为放热反应，减低反应温度将使Kp增大，所以增大，所以较低较低的温度有利

49、于脱硫反应的进行的温度有利于脱硫反应的进行，但过低的反应温度，如温度低于，但过低的反应温度，如温度低于1400 ，则使石灰不易融化，碱性渣不易形成，反而对脱硫不利。，则使石灰不易融化，碱性渣不易形成，反而对脱硫不利。 b)炉渣碱度炉渣碱度：因：因(CaO)是使是使P2O5的活度降低的主要因素，的活度降低的主要因素，增加渣中增加渣中(CaO)或石灰用量，会使钢中或石灰用量，会使钢中P降低降低，但过高的，但过高的(CaO)将使炉渣变粘，将使炉渣变粘，反而不利于脱磷。反而不利于脱磷。2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程： c）（）（FeO)的影响的影响：在一定的限度内，（在一定的限度内，（FeO）含量

50、的增加会使）含量的增加会使P减少减少。 其次，（其次，（FeO)可直接与可直接与P2O5 结合，生成化合物结合，生成化合物FeOP2O5： 3(FeO)+ (P2O5)= (3FeOP2O5) 但若但若(FeO)太高，将使太高，将使(CaO)浓度降低而影响脱磷效果，因而浓度降低而影响脱磷效果，因而(FeO)与炉渣碱度对脱磷的综合影响是：与炉渣碱度对脱磷的综合影响是： 在在R2.5时增强时增强R对脱磷的影响最大；对脱磷的影响最大；R在在2.54之间时，增加之间时，增加(FeO)对脱磷有利。对脱磷有利。 d）金属成分的影响）金属成分的影响：含碳、硅、锰量较高时，脱磷过程将受到抑制，：含碳、硅、锰量

51、较高时，脱磷过程将受到抑制，原因是它们与氧化铁作用，消耗渣中的氧，另外，含硅量高，其产物二原因是它们与氧化铁作用，消耗渣中的氧，另外，含硅量高，其产物二氧化硅将影响炉渣碱度而不利于脱磷。氧化硅将影响炉渣碱度而不利于脱磷。 e)渣量渣量：增加渣量即稀释了渣中的：增加渣量即稀释了渣中的(P2O5)，而，而(4CaOP2O5)量也相应的降量也相应的降低了，所以增加渣量可降低低了，所以增加渣量可降低P。 从热力学观点上，使脱磷反应顺利所采用的工艺方法是：从热力学观点上，使脱磷反应顺利所采用的工艺方法是：较低的炉温；较低的炉温；较高的炉渣碱度（较高的炉渣碱度（34）；）；形成较高氧化铁浓度形成较高氧化铁

52、浓度（15%30%）的氧化性炉渣和造成氧化性炉内气的氧化性炉渣和造成氧化性炉内气氛，氛，增大渣量或多次换渣操作。增大渣量或多次换渣操作。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：回磷现象回磷现象 炼钢过程中某一时期（特列是炉内预脱氧到出钢期间，甚炼钢过程中某一时期（特列是炉内预脱氧到出钢期间，甚至在盛钢桶中），当脱磷的基本条件得不到满足时，被脱除的至在盛钢桶中），当脱磷的基本条件得不到满足时，被脱除的磷重新返回到钢液中的现象磷重新返回到钢液中的现象。 原因是原因是： a)在炼钢后期在炼钢后期，当金属液温度太高时，加入硅铁、锰铁进，当金属液温度太高时，加入硅铁、锰铁进行脱

53、氧时，炉渣中行脱氧时，炉渣中(FeO)与脱氧剂作用，不仅降低了炉渣的氧与脱氧剂作用，不仅降低了炉渣的氧化铁的活度，而且炉渣中的化铁的活度，而且炉渣中的SiO2增加，炉渣碱度降低，为回磷增加，炉渣碱度降低，为回磷提供了有利条件。提供了有利条件。 b）炉渣中）炉渣中(3CaOP2O5)和和(P2O5)与脱氧剂与脱氧剂Mn、Si、Al作用，使磷还原，返回钢液。作用，使磷还原，返回钢液。 c)炉渣中炉渣中(3CaOP2O5)与含有与含有SiO2的酸性炉衬作用，使渣中的酸性炉衬作用，使渣中的游离的游离(P2O5)量增加，产生回磷。量增加，产生回磷。2(3CaOP2O5)+ 3（SiO2）=3（2CaO

54、SiO2）+ 2(P2O5) 防止回磷的方法防止回磷的方法 ：在炼钢后期控制钢液温度不过高；减在炼钢后期控制钢液温度不过高；减少钢液在钢包中的停留时间；提高钢包中的渣层碱度；用碱性少钢液在钢包中的停留时间；提高钢包中的渣层碱度；用碱性炉衬钢包。炉衬钢包。第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：(6)脱硫反应脱硫反应 一般钢：一般钢：S 0.04%，优质钢：，优质钢：S0.03%，高级优质钢：，高级优质钢：S0.02%，某些特殊的钢要求的低硫钢含硫量在，某些特殊的钢要求的低硫钢含硫量在0.015%以下。以下。 炉渣脱硫炉渣脱硫 利用渣中足够的利用渣中足够的CaO，把钢液

55、中，把钢液中FeS去除。去除。 FeS+(CaO)(FeO)+(CaS)-Q生成的生成的CaS渣不熔于钢液，且比其轻，溶于炉渣中。渣不熔于钢液，且比其轻，溶于炉渣中。 脱硫的条件脱硫的条件:高的炉温；高的炉渣碱度高的炉温；高的炉渣碱度;还原渣还原渣生产中：生产中：可通过加石灰或石灰石；扒掉含硫高的初期渣，造无硫可通过加石灰或石灰石；扒掉含硫高的初期渣，造无硫的新渣；加入的新渣；加入CaF、MnO等降低炉渣粘度的造渣材料，以提高炉等降低炉渣粘度的造渣材料，以提高炉渣的流动性；搅拌钢液，以增大钢液与炉渣的接触面积。渣的流动性；搅拌钢液，以增大钢液与炉渣的接触面积。气化脱硫气化脱硫S+2O SO2气

56、气S+O2 SO2气气S+2(FeO) SO2气气+2Fe一般，气化脱硫效果低于炉渣脱硫，但转炉炼钢中，气化脱硫高一般，气化脱硫效果低于炉渣脱硫，但转炉炼钢中，气化脱硫高于炉渣脱硫于炉渣脱硫第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼2、炼钢的基本过程、炼钢的基本过程：(7)脱氧反应脱氧反应 利用脱氧剂除去钢液中残留的氧化亚铁中氧，并还原出铁来。生利用脱氧剂除去钢液中残留的氧化亚铁中氧，并还原出铁来。生成物可聚集上浮到钢液表面，常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、铝等：成物可聚集上浮到钢液表面，常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、铝等： Me+FeOMeO+Fe 具体方法有两种：具体方法有两种： 沉淀脱氧沉淀脱氧：脱氧剂直接加

57、入钢液中，并与：脱氧剂直接加入钢液中，并与FeO反应脱氧。反应脱氧。速度快，速度快，效率高；但脱氧产物效率高；但脱氧产物MnO、SiO2、Al2O3可留在钢液中。可留在钢液中。 扩散脱氧扩散脱氧：利用加在炉渣中的脱氧剂与：利用加在炉渣中的脱氧剂与FeO反应，减少渣中反应，减少渣中FeO含含量，破坏了量，破坏了FeO在炉渣及钢液中的浓度平衡，使钢中在炉渣及钢液中的浓度平衡，使钢中FeO向渣中扩散向渣中扩散，间接脱氧，间接脱氧，该法速度慢，时间长，设备生产率低；但脱氧产物在熔该法速度慢，时间长，设备生产率低；但脱氧产物在熔渣中，不会污染钢液，钢液较为纯净。渣中，不会污染钢液，钢液较为纯净。 最佳方

58、法是：两者结合，用锰铁沉淀脱氧，再用碳粉和硅铁扩散最佳方法是：两者结合，用锰铁沉淀脱氧，再用碳粉和硅铁扩散脱氧，最后用铝沉淀脱氧。脱氧，最后用铝沉淀脱氧。 第二节第二节 钢铁冶炼钢铁冶炼 按脱氧程度，钢分为：按脱氧程度，钢分为：镇静钢镇静钢（脱氧充分），（脱氧充分），沸腾钢沸腾钢（脱（脱氧程度低），氧程度低），半镇静钢半镇静钢（介于两者之间）（介于两者之间）基本反应基本反应a 碳脱氧：碳脱氧： FeO+CFe+CO 主要在渣中进行，不产生非金属氧化物，利于优质钢产生，缺点是：主要在渣中进行，不产生非金属氧化物，利于优质钢产生，缺点是：1600时与时与0.3c相平衡的氧含量相平衡的氧含量0.00

59、7，在钢锭冷却过程，可再次发生，在钢锭冷却过程，可再次发生碳氧反应。产生钢锭中气孔、疏松等缺陷。在碳脱氧的缓慢过程中，容易碳氧反应。产生钢锭中气孔、疏松等缺陷。在碳脱氧的缓慢过程中，容易引起增碳，引起增碳，对于碳规定范围很窄或含碳量很低的钢种就有困难对于碳规定范围很窄或含碳量很低的钢种就有困难。b 锰脱氧：弱脱氧剂锰脱氧：弱脱氧剂： Mn+2FeOMnO+Fe 生成物生成物MnO不溶于钢液，还与不溶于钢液，还与SiO2、Al2O3结合生成低熔点液态炉渣，结合生成低熔点液态炉渣，有利于上浮去除。有利于上浮去除。Mn还能降低钢中还能降低钢中S的有害作用。的有害作用。c 硅脱氧：强脱氧剂硅脱氧：强脱

60、氧剂， Si+FeO=SiO2+2Fe 碱性法中硅的脱氧能力高于酸性法，脱氧产物碱性法中硅的脱氧能力高于酸性法，脱氧产物SiO2可与碱性氧化物化可与碱性氧化物化合，生成复合氧化物，减少自由合，生成复合氧化物，减少自由SiO2含量。若先用锰进行预脱氧，生成的含量。若先用锰进行预脱氧，生成的MnO2也能与也能与SiO2结合，减少自由结合，减少自由SiO2含量，使反应不断进行，增强了含量，使反应不断进行，增强了Si的的脱氧能力。脱氧能力。 d 铝脱氧：强氧化剂铝脱氧：强氧化剂。 2Al+FeOAl2O3+3Fe 生成的生成的Al2O3熔点高、颗粒细，弥散在钢液难以上浮去除。故用此法前熔点高、颗粒细，