二電爐煉鋼基本知識(shí)

1、第二章 電爐煉鋼原理基本知識(shí)第一節(jié) 煉鋼有關(guān)的物理化學(xué)基本概念31. 為什么要學(xué)習(xí)電爐煉鋼有關(guān)的物理化學(xué)基本概念？將生鐵廢鋼煉成鋼，必須進(jìn)行氧化熔煉。使生鐵廢鋼中的某些元素雜質(zhì)去 除到一定程度。它們是怎樣進(jìn)行精煉的，以及如何使它們達(dá)到需要的程度，這 些都是煉鋼生產(chǎn)過程中極重要問題。應(yīng)用化學(xué)熱力學(xué)能夠揭示煉鋼過程中種種元素雜質(zhì)氧化去除的可能性，去 除的程度以及決定去除程度的各種因素；應(yīng)用化學(xué)動(dòng)力學(xué)可以揭示元素雜質(zhì)氧 化反應(yīng)進(jìn)行的機(jī)理、進(jìn)行的速度以及決定速度的各種因素。掌握了這些規(guī)律， 就可以找出煉鋼所需要的合理?xiàng)l件，確定過程成效。這對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提高，能耗 下降有根本性意義，這些原理是煉鋼生產(chǎn)有力工

2、具，是節(jié)能的理論依據(jù)。32. 什么是系和相的概念？ 用來研究化學(xué)變化的一組物質(zhì)通稱為系，例如電爐中的鋼液、爐渣、爐氣 就是一個(gè)系。如果一個(gè)系中的所有組份的物理性質(zhì)是一致的，沒有分界面，這 個(gè)系就稱為均一系，例如水與酒精的混合物是均一系。如果一系中各個(gè)組成部 份是不相同的，則稱為不均一系。電爐中的鋼液、爐渣、爐氣就屬不均一系。不均一系中的均一部分稱相，它以顯著的分界面與其他部分分開，而且它的性質(zhì)也與其他部份不同。例由鐵、碳、硅、猛等元素組成的鋼液是一個(gè) 相，因?yàn)樗谖锢硇再|(zhì)上是一致的。33. 什么是溶液？怎么來表示液態(tài)溶液的濃度？ 由兩種或兩種以上的物質(zhì)構(gòu)成的，其成份可變的均勻混合物稱為溶液。例

3、 如爐渣就是有各物氧化物及其相互間形成的化合物組成的溶液。液態(tài)溶液的濃度常用重量百分?jǐn)?shù)來表示。 氣體溶液的濃度通常以容積百分?jǐn)?shù)表示。根據(jù)道爾頓定律在同等條件下容 積、溫度、氣體混合物的總壓力則等于各氣體的分壓總和。例純空氣由21氧； 78氮； 1的其化氣體構(gòu)成。則在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，這三者分壓為：氧0.21大氣壓；氮 0.78 大氣壓；其他氣體 0.01大氣壓。因此氣體溶液的濃度也可用不 同氣體組成物的分壓來表示。34. 什么是反應(yīng)的熱效應(yīng)？反應(yīng)的熱效應(yīng)怎么表示？化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行的同時(shí)，有放熱或吸熱現(xiàn)象。反應(yīng)所放出的熱量或吸收熱 量叫做熱效應(yīng)。熱效應(yīng)通常應(yīng)以“焦耳”J表示，但冶金熱力學(xué)中，為方便查閱

4、傳統(tǒng)冶金手冊(cè)中的對(duì)應(yīng)相關(guān)參數(shù)，也用“卡”cal來表示。其換算關(guān)系是：1 卡 veal) =4.1868 焦耳 <J)大多數(shù)冶金反應(yīng)都是在恒壓下進(jìn)行的。化學(xué)熱力學(xué)認(rèn)為，在恒壓下所進(jìn)行 的反應(yīng)的熱效應(yīng)是一個(gè)變量，這個(gè)變量稱為該系的熱函變化，以字母 H來表示。通常某一系的熱函，在反應(yīng)前用 H1來表示，在反應(yīng)后用H2表示，則熱函 的變化為： h=h2-h1如果這化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)則h1>h2 H = H1 + H2 = -x 卡有時(shí)反應(yīng)過程中，以所能獲得的最大熱量Q來表示熱效應(yīng)大小，在這種情況下Q與厶H的符號(hào)正好相反。CO+4-Ot -CO,例： H = -67640 卡C0+=(Q為IE

5、號(hào))35. 什么是溶液的分配定律？倘若某一物質(zhì)溶解于兩種不相溶的液體中，則在一定的溫度條件下，這一 物質(zhì)在兩種液體內(nèi)的濃度比為一常數(shù)，貝式中N1與N2該物質(zhì)在第一種與第二種溶液中的平衡濃度；Lt分配常數(shù)，它是溫度的函數(shù)。冶煉過程中，爐渣與鋼液是兩種互不相溶的液體，而S、P、O則均按分配定律在爐渣與鋼液中進(jìn)行分配。如在還原期的擴(kuò)散脫氧操作，就是以分配 定律為根據(jù)的。在電爐煉鋼中，鋼渣中的氧以 FeO的形式進(jìn)入渣中。實(shí)際上在還原期整個(gè) 擴(kuò)散脫氧過程中，鋼、渣兩相中FeO始終沒有達(dá)到平衡。假如渣中的FeO在渣、鋼中的存在方達(dá)到平衡。則在一定溫度下，F(xiàn)eO）與FeO它的分配常數(shù)為：f FeO根據(jù)上式可

6、說明當(dāng)FeO）減少時(shí)，F(xiàn)eO就向渣中擴(kuò)散，LFeO將不變。36. 什么是化學(xué)平衡？什么是化學(xué)平衡常數(shù)？大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性。在一定條件下，若正向反應(yīng)速度和逆向反 應(yīng)速度相等，反應(yīng)雙方物質(zhì)的濃度長(zhǎng)時(shí)間保持不變，當(dāng)物質(zhì)系統(tǒng)達(dá)到了這一狀 態(tài)時(shí)，即為化學(xué)平衡。平衡常數(shù)表示方法：平衡常數(shù)的表示方法很多。在相反應(yīng)中，對(duì)固體及液體溶液，平衡常數(shù)可 用質(zhì)量摩爾濃度或重量百分?jǐn)?shù)表示的濃度求得。例在反應(yīng)C + FeO = Fe + CO 以后我們用括號(hào)表示金 屬相中的物質(zhì)， ）括號(hào)表示爐渣相中的各物質(zhì)， 為氣相物質(zhì)）。其平衡常 數(shù)可寫為：“_ n 昏 * t yvco謹(jǐn)氏上蚪CO或岸"衛(wèi)衛(wèi)空agy

7、 FeO對(duì)于氣體之間反應(yīng)常用分壓力來表示平衡常數(shù)，例2H2+O2 = 2H2O其平衡常數(shù)則為在某些有固體 液體）與氣體同進(jìn)存在的反應(yīng)中，平衡常數(shù)也可用蒸汽壓來表示。例：CaCO3=Ca+CO2其平衡常數(shù)則為:“PciO* /COiKi Pco；對(duì)于同一反應(yīng)來說，各種表示方法所得出平衡常數(shù)值是不相等的。37. 化學(xué)平衡常數(shù)與溫度、壓力、濃度的關(guān)系是怎樣的？1）在物理化學(xué)我們知道，當(dāng)參與反應(yīng)的物質(zhì)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，一個(gè)反應(yīng) 的自由能變化與其平衡常數(shù)之間具有下列的關(guān)系： F ° =-RTIgKz = -4.575TlgKN式中 F° 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的自由能變化R氣體常數(shù)，等于1.987

8、。4.575 R與2.303之乘積2.303是普通對(duì)數(shù)與自然對(duì)數(shù)之比）。由此lgKN” F° /-4.575T因?yàn)?F°= H ° -T S°i *'占HjjS貝U:從上式可看出，因?yàn)镠°及4S在很小的溫度變化范圍內(nèi)與溫度關(guān)系很 小。因此對(duì)煉鋼過程中一定溫度范圍內(nèi)，H°及4S可假定不變，這種情況下，上式可簡(jiǎn)化為：AhK +P38. 什么是拉烏爾定律？什么是享利定律？鋼液和爐渣都可以看作是一溶液，假如把鋼液近似地看作是一無限稀的溶 液 以Fe為基含有少量的合金元素和雜質(zhì)）將爐渣近似地認(rèn)為是完全溶液，則 它們將服從享利定律和拉烏爾

9、定律，通過這兩個(gè)定律，能研究合金元素在鋼中 溶解和氣體在鋼中存在的規(guī)律。溶液中任何一種揮發(fā)性的組元都要揮發(fā)，對(duì)穩(wěn)定溶液來說，與該組元平衡 的蒸汽壓力總比它在純粹狀態(tài)時(shí)同溫度下的蒸汽壓小，因?yàn)橐后w中每一單位容 積中這組元的分子數(shù)目減少了。當(dāng)性質(zhì)非常相似的物質(zhì)組成溶液時(shí)，在一定溫 度下，氣液相平衡時(shí)，溶液上方氣相中任意組分所具有的分壓，等于該組分在 相同溫度下的飽和蒸汽乘以該組分在液相中的分子分?jǐn)?shù)。用數(shù)學(xué)式表示為：pA=PA XA式中pA氣相中A組分的分壓；PA純組分A在該溫度下的飽和蒸汽壓；XA液相中A組分的分子分?jǐn)?shù)。由此可見，A組分在氣相中所具有的分壓pA的數(shù)值只與該組分的飽和蒸汽 壓（或說成

10、溫度 及它在液相中的濃度有關(guān)。當(dāng)溫度固定時(shí)，飽和蒸汽壓數(shù)值固 定，氣相中組分的分壓與該組分在液相的濃度（分子分?jǐn)?shù) 成正比；當(dāng)濃度固定時(shí)，氣相中組分的分壓與飽和蒸汽壓，也就是溫度成正比。這就是拉烏爾定 律，服從拉烏爾定律和溶液叫做理想溶液。享利定律認(rèn)為：在一定溫度下，氣體在液體中的飽和濃度與液面上該氣體 的平衡分壓成正比。它是英國(guó)的 W.亨利于1803年在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)規(guī) 律。實(shí)驗(yàn)表明，只有當(dāng)氣體在液體中的溶解度不很高時(shí)該定律才是正確的，此 時(shí)的氣體實(shí)際上是稀溶液中的揮發(fā)性溶質(zhì)，氣體壓力則是溶質(zhì)的蒸氣壓。所以 亨利定律還可表述為：在一定溫度下，稀薄溶液中溶質(zhì)的蒸氣分壓與溶液濃度 成正比氣體

11、H2，N2, 02等溶解鋼中，可以認(rèn)為是形成一種無限稀的溶液，因?yàn)?氣體的溶解是呈單原子的形式存在于鐵中，所以氣體的溶解度與相平衡的壓力 的平方根成正比。C?V D Kx/ Pnj,平方根定律可以看作是享利定律，在這樣一個(gè)特殊條件下的具體應(yīng)用。39. 什么是活度與活度系數(shù)？活度是較為重要的熱力學(xué)量，為了要使實(shí)際溶液能服從由理想溶液所得的 規(guī)律 如拉烏爾定律、享利定律、質(zhì)量作用定律、分配定律），一定要用活 度代替濃度，所以也可以把活度理介為該物質(zhì)的有效濃度。活度也可理解為一個(gè)較正系數(shù)，所以有a = 丫N濃度單位），丫為活度系數(shù)。按一般習(xí)慣，當(dāng)濃度用質(zhì)量摩爾濃度表示時(shí)，活度系數(shù)用丫表示，即ai=Y

12、 i Nj，當(dāng)濃度用重量百分?jǐn)?shù)表示時(shí)，活度系數(shù)用fj來表示，即a j=fj Cj，對(duì)煉鋼過程來說，鋼液中各元素的濃度很低，而濃度用重量百分?jǐn)?shù)表示，因鋼 液中各組元活度系數(shù)一般用fj表示，女口 fsi，fo，fc。爐渣濃度用質(zhì)量摩爾濃度表示，因此，爐渣中各組元活度系數(shù)一般用丫 i表示， 丫 MnO , 丫 CaO,丫 FeO40. 什么叫擴(kuò)散？在冶金化學(xué)過程中，通常擴(kuò)散決定了化學(xué)反應(yīng)的速度，提高擴(kuò)散速度就會(huì) 加速反應(yīng)，縮短冶煉時(shí)間，所以很有必要了解擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)，影響擴(kuò)散的因素。擴(kuò)散是因?yàn)橄到y(tǒng)中各部份濃度不同而引起的自發(fā)過程。在穩(wěn)定狀態(tài)下，系 統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)的濃度隨時(shí)間的變化的擴(kuò)散現(xiàn)象服從菲克第一定律，即

13、在穩(wěn)定條件 下，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的擴(kuò)散物質(zhì)和它的濃度梯度成正比。式中：擴(kuò)散速度；A界面積；de濃度梯度，表示單位距離內(nèi)濃度的降低率。D擴(kuò)散系數(shù)，其物理意義就是單位面積單位濃度梯度時(shí)的擴(kuò)散速度<單2位：厘M /秒）。在一定的界面面積和濃度梯度下，擴(kuò)散速度由擴(kuò)散系數(shù)所決定。擴(kuò)散系數(shù) 與擴(kuò)散物質(zhì)、介質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)。當(dāng)溫度越高，介質(zhì)粘度越低，擴(kuò)散物質(zhì) 質(zhì)點(diǎn)越小時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)就越大，擴(kuò)散就越快。所以改善爐渣的流動(dòng)性，對(duì)促進(jìn) 冶金反應(yīng)的進(jìn)行有著積極的意義。第二節(jié)冶金爐渣理論基礎(chǔ)41. 爐渣在冶煉中起什么作用？爐渣在煉鋼過程中，具有極為重要的作用，“煉鋼就是煉渣”，“三分煉 鋼、七分煉渣”是煉

14、鋼工人多年積累的實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。爐渣在冶煉過程中有下述的作用：<1）有良好的導(dǎo)熱性，保證爐料順利熔化。<2）能起保護(hù)層作用，防止鋼液散熱，防止?fàn)t氣中氣體進(jìn)入鋼液，有良好 吸收從鋼液中上浮的夾雜物。<3）調(diào)整不同爐渣成份，能去除鋼中的硫、磷，保證煉鋼過程按一定方向來進(jìn)行。<4）爐渣就最大限度地保證操作過程中Fe、W、V、Ti、Mo有價(jià)值元素?fù)p失為最小。42. 煉鋼爐渣有哪些物質(zhì)組成？爐渣來源，有爐料組成元素的氧化物 <例鋼鐵料中Si、Mn、P等氧化后生 成SiO2、Mn0、P2C5等）、熔劑 <螢石、石灰）及礦石、爐底和爐體砌磚，爐料 中的砂土等等。煉鋼中爐渣主

15、要由氧化物組成。根據(jù)化學(xué)性質(zhì)不同，基本可分為下列數(shù)類<見表2-1）：表2-1爐渣主要由氧化物組成類別堿性氧化物酸性氧化物'雙性氧化物組成CaO MgO FeO、 NO、K20Si02、巳05、Ti02、V2C5Al 2Q、Fe2C3、Cr2C8堿性電爐爐渣主要化學(xué)成份如表2-2：表2-2渣的成份<%）項(xiàng)目Si02CaOFeOMnOP2O5MgOAl 2O3S氧化渣8-1540-5012-305-70.5-28101-2一還原渣10-1555-658-102-3爐渣中的這些氧化物并非都是以自由狀態(tài)存在的，它們彼此還可以形成各種不同的復(fù)雜化合物 <見表2-3），例：表2-

16、3爐渣中的復(fù)雜化合物硅酸鹽磷酸鹽鋁酸鹽鐵酸鹽2FeO SiO23FeO P2O5FeO Al 2O3FeO Fe2O3Mn SiO23Mn P2O53CaO 5Al 2O3CaO Fe2O32MnO SiO23CaO P2O55CaO 3Al 2O33CaO Fe2O3CaO SiO23MgO P2O53CaO Al 2O343. 什么是爐渣的堿度？通常怎么表示爐渣的堿度？爐渣的組成是各類氧化物及帶入的土泥及爐襯的脫落部份，堿度是爐渣的一項(xiàng)重要性質(zhì)。爐渣堿度常以下式表示：CaO當(dāng)R> 1時(shí)叫做堿性渣，R<1時(shí)叫酸性渣。<1）表示堿度最常用的是 CaO與SiO2含量的比例，以重

17、量百分?jǐn)?shù)或質(zhì)量摩爾濃度表示<2）以上的表示方法對(duì)含 P2O5少的少的爐渣很方便，當(dāng)渣中 P2Q多時(shí)，經(jīng)常采用下述方法來表示堿度。CaO_SiOt +0#634PiOCaOCaO 1,18P*O&slo2 + p2o& JsTo：CaO例如渣中含有40% CaO, 18%SiO2, 2%P2O5，則堿度分別為:SiO, -2-23)Sio一_乜°狗CaO預(yù)*+PQ嚴(yán)44什么是爐渣的熔點(diǎn)？CaO AI2Q, MgO SiO2 它們的熔點(diǎn)分別為：2570C、2050C、2800C、 1710C，而我們冶煉過程溫度一般處于 1300°1700C，因此以上爐渣各

18、種組 成物熔點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過冶金過程中一般的溫度，它們不可能以液態(tài)狀態(tài)存在，但實(shí) 際上爐渣并非由一個(gè)組成物組成，而有很多組成物構(gòu)成。這樣爐渣熔點(diǎn)要比原 組成物熔點(diǎn)低得多。例如：CaO - SiO2l544°C MgO SiO2 1557EMaO SiO2l285C 2FeO SiO2l205C從一定溫度開始，為使?fàn)t渣加熱至熔點(diǎn)所需的熱量，加上爐渣本身熔化所 需的熱量及熔化過熱到其實(shí)有溫度所需的熱量的總和稱熱容量。爐渣的熔化熱和熱容量越小，則達(dá)到必需溫度所消耗的熱能< 電能）也就越少。45什么是爐渣的粘度和流動(dòng)性？各液體層間發(fā)生的內(nèi)摩擦叫粘度 <n）。粘度以泊 <達(dá)因秒/厘

19、M2）為單 位。粘度的倒數(shù)（|=1/n稱為流動(dòng)性。增加爐渣的流動(dòng)性，可使物質(zhì)在爐渣與鋼 液之間的擴(kuò)散反應(yīng)加速。通常在一定的溫度下，當(dāng)爐渣中高熔點(diǎn)組成氧化物 <特別MgO Cr2Q）的成份增加時(shí)，將會(huì)大大提高爐渣的粘度。46. 爐渣的化學(xué)成份與爐渣性質(zhì)有什么樣的關(guān)系？爐渣的化學(xué)成份與爐渣性質(zhì)的關(guān)系，常用狀態(tài)圖表示，我們對(duì)SiO2 FeO系，CaO-SiO2AI2C3二元、三元狀態(tài)圖作簡(jiǎn)單介紹。CaOSQ2 AI2Q系狀態(tài)圖如圖2-1所示。由圖可以看出，有兩個(gè)三重化合 物：熔點(diǎn)為1557E的鈣斜長(zhǎng)石CaO - Al 2O3 2SiO2及熔點(diǎn)為1598E的彈性地蠟 2CaO AI2O3 SiO

20、2，同時(shí)在圖上還有三個(gè)三重共晶體；成份為 42% SiO2， 38CaO, 20% Al 2O3的共晶體，其熔點(diǎn)為1266E ；成份為 61% SiO2，49%CaO，11%AI 2O3的共晶體，其熔點(diǎn)為1311C圖 1 1 ChOSiOA11Oj 4.態(tài)圉圖 2-1 CaO-SiO2 AI2Q 系狀態(tài)圖47. 爐渣的氧化能力？怎么表示爐渣的氧化能力？爐渣的氧化能力是爐渣的一很重要的性質(zhì)。電爐冶煉的氧化過程就是依靠 爐渣的強(qiáng)氧化能力作保證的。所謂爐渣的氧化能力，就是爐渣在單位時(shí)間內(nèi)自爐渣向熔池供氧的能量， 爐渣理論中的分子學(xué)說認(rèn)為渣中只有自由氧化鐵才能向金屬中擴(kuò)散。所以爐渣 中的氧化能力既取決

21、于氧化鐵的濃度，又取決于爐渣的粘度。爐渣的氧化能力 常以渣中氧化鐵的濃度來表示。有這幾種表示方法：<1) <%FeO)<2) <%FeO) +1.35<% FqO)=% <2FeO)<3) 1.287X %<2FeO) =%< 2FeO)<4) NFeO摩爾濃度表示<5) NFeO+N層Q=NV FeQ用氧化鐵濃度表示爐渣氧化能力的方法是不夠精確的。因?yàn)闋t渣的氧化能 力不僅取決于氧化鐵的濃度，爐渣的堿度對(duì)其也有很大的影響，因此表示爐渣 氧化能力的最好方法是用渣中氧化鐵的活度 a<FeO>。在1600C時(shí)純的氧化鐵爐渣

22、下鋼液溶解的氧為0.23%，那么它們的分配系數(shù)Lo可以用下式表示；F 町 fF*O) _1= 一f可* 023%純氧化鐵渣的活度a0 <Fe0> = 1O°: 1600C純氧化鐵渣下氧在鋼中的溶解度。當(dāng)爐渣中存在CaO、MgO、SiO2時(shí)，鋼液和爐渣間氧的分配系數(shù)不變，即 在非純氧化鐵爐渣的情況下，渣中的氧化鐵的活度為：48. 氧在金屬與爐渣之間的分布情況是怎樣的？目前普遍認(rèn)為氧是以 FeO的形態(tài)溶于鋼液中的。隨著冶煉條件的變化， FeO可由<FeO) FeO,亦可從FeO- <FeO)。在達(dá)到平衡狀態(tài)的情 況下，F(xiàn)eO在金屬與爐渣間濃度根據(jù)分配定律有一定的比

23、值即：-_ (FeO)1酸性爐渣LFeO在1600C時(shí)的平均值為，而按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)所計(jì)算的堿性爐渣的LFeO值則較大。這就是說若酸性爐與堿性爐中 FeO的濃度相等，則堿 性爐O高于酸性爐O，可見堿性爐渣的氧化力大于酸性爐渣氧化能力。因?yàn)樗嵝栽?lt;FeO）都以結(jié)合狀態(tài) <鐵橄欖石FeO SiO2）存在，而在堿性渣 中<FeO）則以自由狀態(tài)存在。氧在液體鐵中的溶解度與溫度關(guān)系是：溫度越高、它的溶解度也越大。在煉鋼過程中，當(dāng)FeO/（FeO>>LFeo時(shí)，F(xiàn)eO轉(zhuǎn)入爐渣，鋼液中氧的濃度減少， 我們通常叫脫氧過程；反之 FeO/<FeO） <LFeO 時(shí)爐渣中的

24、FeO 轉(zhuǎn)入鋼 液，我們通常叫氧化。49. 氧自爐氣轉(zhuǎn)入鋼液的傳遞情況是怎樣的？ 因?yàn)闋t渣覆蓋于鋼液面之上，所以金屬直接氧化的發(fā)生很困難，但是在爐 氣爐渣液態(tài)金屬體系中，氧的傳遞工作能很好地進(jìn)行。爐氣中的氧、H2O和CO2<高溫下H2O和CO2易分解，故它們的氧化能力 很大）與爐渣反應(yīng)時(shí)，在爐渣與爐氣交界面處將渣中的FeO氧化成Fe2O3，因?yàn)樵砻鎸?Fe2O3 濃度提高，故 Fe2O3 經(jīng)爐渣擴(kuò)散至下層，并在爐渣與鋼液的 交界面上與Fe起反應(yīng)，被還原為FeO。這樣，爐渣鋼液交界面上的 FeO 平衡狀態(tài)與爐氣爐渣交界界面上的情 況完全相反。因此就形成一個(gè)不斷的循環(huán)。爐渣表面上因爐氣作用

25、，F(xiàn)eO-Fe2O3是氧化反應(yīng)，而在爐渣與鋼液接觸界面 Fe2O3則被還原成FeO。爐渣與鋼液交界處重新形成的 FeO 部份返回爐渣上層再被氧化，另一部份 則與鋼液中 C、 Mn、 S 等元素起反應(yīng)，生成 CO 或氧化夾雜物上浮于渣中。以上所述我們稱雙膜理論。因?yàn)樵谝苯鸱磻?yīng)中，很多是熔渣和鋼液之間的 反應(yīng)，它們屬于液液相反應(yīng)。例如：Mn <FeO） =<MnO） +Fe液液相反應(yīng)一般包括下述幾個(gè)環(huán)節(jié)：<1）兩相中的反應(yīng)相分別由相的內(nèi)部向界面?zhèn)髻|(zhì)；<2）在界面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。<3）反應(yīng)產(chǎn)物由相界面分別向兩相內(nèi)部擴(kuò)散。 液液相反應(yīng)的控制環(huán)節(jié)一般有兩類：一是擴(kuò)散速度，一

26、類是界面反應(yīng)速 度。在煉鋼的高溫下，化學(xué)反應(yīng)的速度大多是很快的，但是大多數(shù)冶金反應(yīng)的 傳質(zhì)速度比高溫下化學(xué)反應(yīng)速度低得多。因此在液液相反應(yīng)中，擴(kuò)散是控制環(huán)節(jié)。在研究擴(kuò)散為控制環(huán)節(jié)的動(dòng)力學(xué)中，應(yīng)用最多的是雙膜理論，雙膜理論把 兩相傳質(zhì)過程的阻力看作是集中在相界面兩側(cè)的兩層膜上，這兩層膜是相對(duì)穩(wěn) 定的，不管兩相內(nèi)部湍流如何激烈，但因?yàn)槟さ淖枰?，湍流不能達(dá)到界面。雖 然實(shí)際上過程并非完全如此，但雙膜的概念卻構(gòu)成了一個(gè)極易理解的簡(jiǎn)化模 型。這個(gè)模型至今仍被廣泛應(yīng)用。50. 冶煉過程中的有哪幾個(gè)常見的煉鋼反應(yīng)？<1)脫碳反應(yīng)：(FeO>+C=Fe+CO T反應(yīng)生成的一氧化碳?xì)怏w的逸出，使溶池

27、產(chǎn)生沸騰，造成強(qiáng)烈攪拌，因而 加速了各種煉鋼反應(yīng)的進(jìn)行，也有利于去除鋼液中的氣體和非金屬夾雜物，并 可促使鋼液成份和溫度的均勻。提高供氧強(qiáng)度，改善爐渣流動(dòng)性，升高溫度等 均可促進(jìn)脫碳反應(yīng)的進(jìn)行。<2)硅、錳的氧化2(FeO>Si=2Fe+<SiO 2)硅很容易氧化，在冶煉初期就幾乎全部被氧化掉。氧化的結(jié)果是放出大量 的熱量，可顯著升高鋼液的溫度。因?yàn)槎趸枋菑?qiáng)酸性氧化物，進(jìn)入爐渣后 對(duì)爐渣的堿度影響較大。(FeO>+Mn=Fe+(MnO>錳也很容易被氧化，是放熱反應(yīng)。<3)去磷2Fe2P+5(FeO>=(P2O5>+PFe(P2O5>+4(CaO