炼钢原理---锰、硅、铬的氧化反应

《炼钢原理---锰、硅、铬的氧化反应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、6.2锰、硅、铬的氧化反应6.2.1锰6.2.1.1锰氧化的热力学溶解于金属液中的锰很容易被氧化，反应式为：[Mn]+1/2{O2}=(MnO)△GΘ=-361495+111.63TJ•mol-1[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]△GΘ=-123307+56.48TJ•mol-1[Mn]+[O]=(MnO)△GΘ=-244316+106.84TJ•mol-1[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]可见，降低温度（增大平衡常数K），提高熔渣的氧化能力及降低γMnO（降低碱度），可促使钢液中锰氧化。6.2.1.2锰的还原锰的氧化产物是碱

2、性氧化物，吹炼后期炉温升高后，发生(MnO)被还原的吸热反应，即：(MnO)+[C]=[Mn]+{CO}或(MnO)+[Fe]=(FeO)+[Mn]。吹炼终了钢中锰含量也称为残锰或余锰。影响残锰量的因素有：(1)炉温高平衡利于(MnO)的还原，残锰含量高。(2)碱度升高，可提高自由(MnO)浓度，残锰量增高。(3)降低熔渣中(FeO)含量，可提高残锰含量。因此钢中碳含量高、减少后吹、降低平均枪位，残锰含量都会增高。6.2.2硅6.2.2.1硅氧化的热力学吹炼开始首先是Fe、Si被大量氧化，并放出热量，反应式为：[Si]+{O2}=(SiO2)

3、△GΘ=-824470+219.42TJ•mol-1[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]△GΘ=-386769+202.3TJ•mol-1[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe]可见，降低温度（增大平衡常数），提高熔渣的氧化能力及降低（提高碱度），可促使钢液中硅氧化。6.2.2.2碱性操作条件下硅还原的可能性碱性操作时，熔渣R>3.0，渣中存在着大量自由状态的(CaO)，(SiO2)是酸性氧化物，全部与CaO等碱性氧化物形成类似(2CaO·SiO2)的复杂氧化物，渣中二氧化硅呈结合状态。熔渣分子理论认为，只有自由氧化物才有

4、反应能力，因此在吹炼后期温度升高，(SiO2)也不会被还原，钢中硅含量为“痕迹”。可见碱性操作条件下，硅的氧化反应非常彻底。6.2.3铬6.2.3.1铬的氧化在碱性炼钢过程中，铬氧化成Cr2O3。2[Cr]+3(FeO)=(Cr2O3)+3[Fe]铬在酸性条件下氧化的比较完全，在碱度大于2的碱性渣下，反应的平衡常数很低，这相当于大量从渣中还原进入钢液中。铬氧化的热效应较大，故提高温度不利于铬的氧化。6.2.3.2铬的还原炉料中的铬在低温下，能大量氧化进入渣中，但在高温下又能为钢液中的[C]所还原，进入钢液中。实际上铬和碳时同时氧化的，只不过随

5、着温度的提高它们的氧化程度有相反的变化。因此，铬与碳就出现了选择性氧化的特点。在二者氧势线交点温度以上，铬先于碳氧化；而在交点温度以上，碳可先于铬氧化，即抑制了碳的氧化。“去碳保铬”的热力学条件：（1）“去碳保铬”的最低温度是钢液中[Cr]与[C]氧化的转化温度。提高熔池温度，K值增大（吸热反应），从而使W[C]降低。向熔池吹氧，能迅速提高炉温。使用矿石氧化，则不能达到提温的目的。因为矿石脱碳是吸热反应。（2）降低P`CO可在W[Cr]不变时，降低W[C]。采用真空冶炼或吹入氩氧混合气体的减压操作，不仅降低P`CO，而且可使CO气泡易形成，以

6、加强脱碳。（3）提高[C]的活度系数，亦能降低W[C]。（4）由于钢液的含铬量越高，对应的平衡W[C]也越高。因此为使含铬量高的钢液有较低的W[C]，需要采用更高的真空度和适当高的温度，因为仅靠过高的温度会对炉衬损害大。[例题]计算成分为W[Cr]=12%、W[Ni]=9%及W[C]=0.35%的金属炉料，在电炉内冶炼不锈钢时，“去碳保铬”的最低温度。（fCr=0.904，fC=0.740）解：“去碳保铬”的最低温度，由反应当时，T=934706/512.81=1823K(1550℃)。