转炉炼钢相关知识 Microsoft Word 文档

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1、第154页共154页1转炉留渣操作的可行性分析　　济钢第二炼钢厂铁水成分见表1。冶炼终渣成分：CaO为51.9％；MgO为9.6％；SiO2为13.0%；FeO为14.2%。表1铁水成分％成分波动范围平均值C3.9～4.24.2Si0.4～0.80.6Mn0.25～0.400.30P0.09～0.110.105S0.025～0.0600.035   兑铁水时产生喷溅的原因是在兑铁的瞬间，铁水中的碳与钢渣中的FeO发生激烈的脱碳反应，生成的CO气泡在近似自由空间迅速膨胀，把铁水和钢渣推出炉口所致。

2、只有解决兑铁时的碳氧激烈反应，才能避免喷溅。当铁水兑入留有上一炉终渣的转炉时，金属与炉渣发生下列反应：   〔Si〕＋2〔O〕＝(SiO2)   △G°＝139300＋53.55T   (1)　　〔C〕＋〔O〕＝{CO}　　△G°＝－4100－10.165T  (2)第154页共154页   由(2)×2－(1)得出式(3)：   2〔C〕＋(SiO2)＝〔Si〕＋2{CO}   △G1°＝131100－73.87T    (3)   此反应式的自由能变化为：   △G＝△G1°＋RTln(P

3、CO2fSi〔Si〕/a(SiO2)fC2〔C〕2)       =131100－73.87T＋4.575T｛2lgPCO＋lgfSi       ＋lg〔Si〕－lga(SiO2)－2lgfc－2lg〔C〕｝                   (4)式中fi——溶质组元的活度系数。   取PCO＝1.01×104Pa，则：   lgfSi＝eSiSi[Si]＋eSiC[C]＋eSiMn[Mn]＋eSiP[P]＋eSiS[S]＝0.801   lgfC＝eCC[C]＋eCSi[Si]＋eCMn[

4、Mn]＋eCP[P]＋eCS[S]＝0.660式中eij——指钢液中溶质i对j的相互作用系数，即当元素i在钢液内百分浓度不变时，每加入1%元素j引起元素i活度系数改变的对数值。   根据济钢第二炼钢厂转炉冶炼终渣成分，R为3.0、FeO含量为15%，查表得aSiO2为0.0001，故：△G＝131100－73.618T   (5)　　要限制铁水中碳元素的氧化，必须使△G≥0，即满足：　　131100－73.618T≥0　　T≤131100/77.618＝1780(K)　　即温度低

5、于1507℃第154页共154页时，铁水和上一炉的炉渣接触，首先是硅的氧化(但也不排除有碳的氧化，因为铁水中含碳量较高)，也就限制了碳的激烈氧化。　　另外，也可根据不同温度下各种纯氧化物的分解压力找出碳和硅优先氧化的温度。由氧化物标准生成自由焓的变化与温度的关系可知:SiO2分解压力曲线与CO分解压力曲线相交的对应温度为1530℃。当t小于1530℃时，[Si]先于[C]被氧化；当t大于1530℃时则[C]先与[Si]被氧化。既便是在热力学满足(3)式的情况下，反应也不一定进行或进行的很缓慢而不会

6、造成喷溅，这是由复杂的动力学因素决定的。从动力学的观点分析，化学反应速度常数与绝对温度之间符合Arrhenius关系式：k＝k0e                 (6)式中k——化学反应速度常数；   e——化学反应的活化能； 　k0——频率因子。　　上式表明，化学反应速度随温度升高而加快，也就是说温度越高发生喷溅的概率越大。反之，化学反应速度降低，发生喷溅的概率越小。特别在当前转炉大部分实现了溅渣护炉，溅渣后炉渣温度均低于1500℃。可以说留渣操作的条件已经具备。2转炉留渣对冶炼的影

7、响2.1有利于初期渣的形成第154页共154页　　成渣速度主要取决于石灰块的溶解速度，而石灰块的溶解速度与初期渣的液相组成有关，特别是和渣中的(FeO)含量有关。因为初期渣中有一定数量的(FeO)存在，不仅溶解石灰速度加快，而且所组成的二元系铁酸氧化物的熔点，均比二元系硅酸氧化物的熔点低。从炉渣中的FeO-CaO-SiO2三元渣系性质可知，要想得到高的石灰溶解速度，必须提高FeO/SiO2比例才有效。　　由FeO-CaO-SiO2三元渣系性质相图：1600℃等温曲线表明石灰在1600℃下具有最大

8、溶解度，因此加入过量石灰是不会得到效果的。　　FeO是转炉炉渣的重要组分，它的含量对石灰的溶解速度、炉渣粘度等影响很大。在炉子开吹时，液态炉渣主要来自铁水中硅、锰和铁的氧化。渣量少，渣中的SiO2含量高时加入大量的石灰，使最初的液态炉渣冷却，在石灰块的表面层开始与液态炉渣反应。由于钙镁橄榄石中的FeO和MnO的亲和力比CaO小，故被CaO置换，生成硅酸二钙(2CaO.SiO2)和RO相(二价金属Mn、Mg、Ca等氧化物固溶体)，生成的2CaO.SiO2熔点高达2130℃，结构致密，