炼钢原理8 钢液的炉外精炼原理.

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1、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行脱氧、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达到进一步冶炼目的的炼钢工艺，即将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，部分或全部地移到钢包或其他容器中进行，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行。(1)初炼时炉料在氧化性气氛的炉内

2、进行熔化、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、惰性气体或还原性气氛的容器内进行脱气、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，功效单一，处理时间短，是用于生产节奏快的情况。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。第二类，有较多的单元操作，功效较全面，处理时间长，成本较高。例如：不锈钢脱碳：AOD、VOD、RH—OB等；

3、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，改变夹杂物形态，以提高钢的纯净度，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，把合金成分控制在很窄的范围内，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行脱氧、脱硫的最简便的精炼手段。将事先

4、配好(在专门炼渣炉中熔炼)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，还有在出钢前控制调整还原渣的成分、流动性和温度，出钢时钢渣混出，借此使钢液与还原渣充分混合，以进—步利用还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，由于真空作用使反应向生成气相方向移动，达到脱气、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：通过搅拌扩大反应界面，加速反应物质的传递过程，提高反应速

5、度。搅拌方法：吹气搅拌和电磁搅拌。（4）加热：调节钢水温度的一项重要手段，使炼钢与连铸更好地衔接。加热方法：电弧加热法和化学加热法。（5）喷吹：用气体作载体将反应剂加入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、合金化和控制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因为其中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

6、规律—压力对化学平衡的影响（1）根据麦克斯韦关系式，吉布斯自由能随压力的变化，决定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情况下，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为绝对温度；P1和P2分别为反应的始态与终态时的气体压力。。返回分析1）当反应生成物为气体时，降低系统的压力，反应仍具有自发进行的趋势，也就是提高真空度可使已达到平衡的反应向产生气体的方向继续进行。2）在常压下适用的物理化学基本规律在高真空条件下（如1Pa）仍然是适

7、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，讨论：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，则显然，混合气体压力比也随

8、之变化，但是，平衡常数不变，在1873K时，K=535.3，由此得出：结论（1）