8-钢液的炉外精炼原理资料

引言：炉外精炼的含义8.1钢液的真空处理

8钢液的炉外精炼原理8.1引言：炉外精炼的含义返回1炉外精炼的含义2炉外精炼的方法3炉外精炼在要完成的任务4精炼手段1炉外精炼返回就是将在转炉或电炉内初炼的钢液倒入钢包或专用容器内进展脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度以到达进一步冶炼目的的炼钢工艺，马上在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质(包括不需要的元素、气体和夹杂)、调整和均匀成分和温度的任务，局部或全部地移到钢包或其他容器中进展，变一步炼钢法为二步炼钢，即把传统的炼钢过程分为初炼和精炼两步进展。(1)初炼时炉料在氧化性气氛的炉内进展熔化、脱磷、脱碳、去除杂质和主合金化，获得初炼钢水；(2)精炼则是将初炼的钢水在真空、惰性气体或复原性气氛的容器内进展脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物和成分微调等。2炉外精炼的方法返回第一类：单元操作内容少，成效单一，处理时间短，是用于生产节奏快的状况。真空处理：真空室处理〔VD〕、真空浇注、滴硫式处理、循环脱气〔RH〕、提升脱气〔DH〕等；喷粉处理：SL、TN、KIP、RH-IJ等；吹氩：吹氩搅拌、罩下吹氩〔CAS〕、CAS-OB、IR-UT等。其次类，有较多的单元操作，成效较全面，处理时间长，本钱较高。例如：不锈钢脱碳：AOD、VOD、RH—OB等；加热精炼；VAD、ASEA-SKF、LF等。3炉外精炼要完成的任务返回〔1〕降低钢中氧、硫、氢、氮和非金属夹杂物含量，转变夹杂物形态，以提高钢的纯洁度，改善钢的机械性能。〔2〕深脱碳，满足低碳或超低碳钢的要求。在特定条件下，把碳脱到极低的水平。〔3〕微调合金成分，把合金成分掌握在很窄的范围内，并使其分布均匀，尽量降低合金的消耗，以提高合金收得率。〔4〕调整钢水温度到浇注所要求的范围内，最大限度地减小包内钢水的温度梯度。4精炼手段下页有六种：渣洗、真空、搅拌、喷吹和加热(调温)、过滤等〔1〕渣洗下页获得洁净钢并能适当进展脱氧、脱硫的最简便的精炼手段。将事先配好(在特地炼渣炉中熔炼)的合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂等精炼任务。在电弧炉冶炼中，还有在出钢前掌握调整复原渣的成分、流淌性和温度，出钢时钢渣混出，借此使钢液与复原渣充分混合，以进—步利用复原渣的精炼作用脱氧脱硫，称同炉渣洗，这种工艺也是利用了渣洗原理。〔2〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕〔2〕真空：将钢水置于真空室内，由于真空作用使反响向生成气相方向移动，到达脱气、脱氧、脱碳等目的。真空是炉外精炼中广泛应用的一种手段。〔3〕搅拌：通过搅拌扩大反响界面，加速反响物质的传递过程，提高反响速度。搅拌方法：吹气搅拌和电磁搅拌。〔4〕加热：调整钢水温度的一项重要手段，使炼钢与连铸更好地连接。加热方法：电弧加热法和化学加热法。〔5〕喷吹：用气体作载体将反响剂参加金属液内的一种手段。喷吹的冶金功能取决于精炼剂的种类，它能完成脱碳、脱硫、脱氧、合金化和掌握夹杂物形态等精炼任务。〔6〕过滤：利用陶瓷过滤器将中间包内钢液中的氧化物夹杂等过滤掉。真空应用最广而且效果明显。吹氩时的氩气泡也可看作小的真空由于其中CO、H2、N2的分压均很小。返回8.1钢液的真空处理1真空冶金的一般规律——压力对化学平衡的影响2金属的真空脱氧3钢液的真空脱气返回1真空冶金的一般规律—压力对化学平衡的影响〔1〕依据麦克斯韦关系式，吉布斯自由能随压力的变化，打算于该物质在该温度下的摩尔体积。气体物质的摩尔体积大，压力的变化明显地影响气态物质的吉布斯自由能。n摩尔气体在温度不变而气体压力变动的状况下，吉布斯自由能的变化关系可用下式表达。式中n为气体摩尔数；R为气体常数；T为确定温度；P1和P2分别为反响的始态与终态时的气体压力。。返回分析1〕当反响生成物为气体时，降低系统的压力，反响仍具有自发进展的趋势，也就是提高真空度可使已到达平衡的反响向产生气体的方向连续进展。2〕在常压下适用的物理化学根本规律在高真空条件下〔如1Pa〕仍旧是适用的。3〕压力的变化使冶金物理化学理论分析增加了一个变量。在常压下往往将相律公式简化为F=C-P+1，但当压力变化时，相律公式仍应恢复为F=C-P+2下页以液态Fe-C合金和由CO与CO2组成的气体混合物之间的相互作用为例，争论：

当温度为1600℃时，=-97853.5JK=535.3平衡常数：返回分析〔假设钢液含碳0.2%，碳的活度系数为1.067，碳在钢液中的活度，与此相应气体混合物的压力比为：当气体混合物的压力为0.1MPa时，可以求出CO和CO2的平衡分压：开启真空泵，使气体压力降至原来的，炉内两种气体的分压也分别下降，则明显，混合气体压力比也随之变化，但是，平衡常数不变，在1873K时，K=535.3，由此得出：结论〔1〕当抽真空时会引起平衡向碳的活度降低的方向移动，即起到脱碳的效果。〔2〕规律推广：在有气体参与的全部冶金反响当中应用真空，当过程中有气相参与，并且反响生成物中气体摩尔数大于反响物中气体摩尔数时，便可利用真空引起的反响平衡移动来到达精炼的目的。如真空脱氧、真空脱碳等。2金属的真空脱氧〔1〕真空条件下碳的脱氧力量在常压下进展冶炼时，碳的脱氧力量较低，必需使用强脱氧剂进展终脱氧。碳的脱氧产物是CO气体，在降低压力后，平衡向产生CO气体方向移动，使碳的脱氧力量提高。图8-1表示不同压力下碳的脱氧力量与几种元素脱氧力量的比较。分析图①真空条件下，碳的脱氧力量可以到达和硅、铝相近的水平，碳脱氧的反响式如下：

当钢液中[C]、[O]含量不高时，可用浓度代替活度，即在T=1873K，时，求得m=0.0024。由于K和m在肯定温度