炼钢生产的理论基础课件.ppt

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1、第三章炼钢生产的理论基础3.1炼钢熔体的结构和性质3.2钢液中元素氧化反应的一般规律3.3硅、锰的氧化反应3.4钢液的脱碳3.5钢液的脱磷3.6钢液的脱硫3.7其它元素的氧化3.8钢液的脱氧和合金化3.9钢中的气体和非金属夹杂物3.10钢液搅拌3.1炼钢熔体的结构和性质一、钢液的密度单位体积钢液所具有的质量，常用符号ρ表示，单位通常用kg/m3。影响钢液密度的因素主要有温度和钢液的化学成分。总的来讲，温度升高，钢液密度降低，原因在于原子间距增大。固体纯铁密度为7880kg/m3，1550℃时液态的密度为7040kg/m

2、3，钢的变化与纯铁类似。钢液密度随温度的变化：ρ=8523-0.8358(T+273)成分对钢液密度的影响：ρ1600℃=ρ01600℃-210[%C]-164[%Al]-60[%Si]-550[%Cr]-7.5[%Mn]+43[%W]+6[%Ni]钢液的密度[C]（%）密度1500℃1550℃1600℃1650℃1700℃0.000.100.200.300.400.600.801.001.201.607.466.987.067.147.146.976.866.786.726.677.046.967.017.067.0

3、56.896.786.706.646.577.036.956.977.017.016.846.736.656.616.547.006.896.936.986.976.806.676.596.556.526.936.816.816.826.836.706.576.506.476.43铁碳熔体的密度（kg/m3）二、钢的熔点指钢完全转变成均一液体状态时的温度，或是冷凝时开始析出固体的温度。钢的熔点是确定冶炼和浇铸温度的重要参数，纯铁的熔点约为1538℃，当某元素溶入后，纯铁原子之间的作用力减弱，铁的熔点就降低。降低的程度取

4、决于加入元素的浓度、原子量和凝固时该元素在熔体与析出的固体之间的分配。3.1炼钢熔体的结构和性质各元素使纯铁熔点的降低可表示为：Mi为溶质元素i的原子量；[%i]液为元素i在液态铁中的质量百分数；K为分配系数，而K=[%i]固/[%i]液，（1-K）则称为偏析系数。计算钢的熔点经验式：T熔=1538-90[%C]-28[%P]-40[%S]-17[%Ti]-6.2[%Si]-2.6[%Cu]-1.7[%Mn]-2.9[%Ni]-5.1[%Al]-1.3[%V]-1.5[%Mo]-1.8[%Cr]-1.7[%Co]-1.

5、0[%W]-1300[%H]-90[%N]-100[%B]-65[%O]-5[%Cl]-14[%As]或T熔=1536-78[%C]-7.6[%Si]-4.9[%Mn]-34[%P]-30[%S]-5.0[%Cu]-3.1[%Ni]-1.3[%Cr]-3.6[%Al]-2.0[%Mo]-2.0[%V]-18[%Ti]计算钢的熔点经验式：三、钢液的黏度黏度是钢液的一个重要性质，它对冶炼温度参数的制定、元素的扩散、非金属夹杂物的上浮和气体的去除以及钢的凝固结晶都有很大影响。黏度是指各种不同速度运动的液体各层之间所产生的内摩

6、擦力。通常将内摩擦系数或黏度系数称为黏度。3.1炼钢熔体的结构和性质黏度表示形式动力黏度，用符号µ表示；单位为Pa•s(N•s/m2，1泊=0.1Pa•s)；运动黏度，常用符号ν表示，即：m2/s钢液的黏度比正常熔渣的要小得多，1600℃时其值在0.002～0.003Pa•s;纯铁液1600℃时黏度为0.0005Pa•s。影响钢液粘度因素主要是温度和成分。温度升高，粘度降低。钢液中的碳对粘度的影响非常大，这主要是因为碳含量使钢的密度和熔点发生变化，从而引起粘度的变化。生产实践也表明，同一温度下，高碳钢的流动性比低碳钢钢

7、液的好。因此，一般在冶炼低碳钢中，温度要控制得略高一些。碳含量对钢液粘度的影响见下图。钢液的粘度温度高于液相线50℃时，碳含量对钢液粘度的影响当[%C]<0.15时，粘度随着碳含量的增加而大幅度下降，主要原因是钢的密度随碳含量的增加而降低当0.15≤[%C]＜0.40时，粘度随碳含量的增加而增加，原因是此时钢液中同时存在δ-Fe和γ-Fe两种结构，密度是随碳含量的增加而增加，而且钢液中生成的Fe3C体积较大；当[%C]≥0.40时，钢液的结构近似于γ-Fe排列，钢液密度下降，钢的熔点也下降，故钢液的粘度随着碳含量的增加

8、继续下降。Si、Mn、Ni使钢的熔点降低，Si、Mn、Ni含量增加，钢液粘度降低，尤其含量很高时，降低更显著。但Ti、W、V、Mo、Cr含量增加则使钢液的粘度增加，这些元素易生成高熔点、体积大的各种碳化物。钢液中非金属夹杂物含量增加，钢液粘度增加，流动性变差。初期脱氧产物生成，夹杂物含量高，粘度增大，夹杂物不断上浮或形成低熔点夹杂