煉鋼基本原理課件

鋼鐵冶金概論計(jì)算中心王麗麗6.煉鋼基本原理鐵合金生鐵鋼成分含碳量2%～4.3%<2%其它元素硅、錳、硫、磷（少量）硅、錳（少量）機(jī)械性能硬而脆無韌性堅(jiān)硬韌性大，塑性好可鑄、不可鍛可鑄、可鍛、可壓延1、鋼與生鐵的比較6.1煉鋼概述煉鋼過程脫碳脫硫脫磷脫氧煉鋼過程去氣體去夾雜合金化調(diào)溫鐵水鋼2、煉鋼基本任務(wù)脫碳基本任務(wù)脫磷、脫硫脫氧合金化去氣和夾雜提高溫度措施煉鋼過程使用氧化劑，如吹入氧氣，加入鐵礦石等措施措施措施措施使用造渣劑造好渣加入脫氧劑、合金劑利用碳氧反應(yīng)電爐煉鋼：氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼：電能轉(zhuǎn)化為熱能鐵水的物理熱和化學(xué)熱，不需外來熱源3、鋼的分類1）按化學(xué)成分分類：按是否加入合金元素可把鋼分為碳素鋼和合金鋼兩大類。A、碳素鋼是指鋼中除含有一定量為了脫氧而加入硅（一般≤0.40%）和錳（一般≤0.80%）等合金元素外，不含其他合金元素的鋼。根據(jù)碳含量的高低又可分成低碳鋼（[C]≤0.25%），中碳鋼(0.25%≤[C]≤0.60%)和高碳鋼([C]>0.60%)。B、合金鋼是指鋼中除含有硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素如鉻、鎳、鉬、鈦、釩、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯和稀土元素等，有的還含有某些非金屬元素如硼、氮等的鋼。2）按用途分類，分為三大類：結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼。A、結(jié)構(gòu)鋼是目前生產(chǎn)最多、使用最廣的鋼種，它包括碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造機(jī)器和結(jié)構(gòu)的零件及建筑工程用的金屬結(jié)構(gòu)等。碳素結(jié)構(gòu)鋼是指用來制造工程結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件用的鋼，其硫、磷等雜質(zhì)含量比優(yōu)質(zhì)鋼高些，一般[S]≤0.055%，[P]≤0.045%，優(yōu)質(zhì)碳素鋼[S]和[P]均≤0.040%。碳素結(jié)構(gòu)鋼的價(jià)格最低，工藝性能良好，產(chǎn)量最大，用途最廣。合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素，用來提高鋼的強(qiáng)度、韌性和淬透性。B、工具鋼，包括碳素工具鋼和合金工具鋼及高速鋼。碳素工具鋼的硬度主要以含碳量的高低來調(diào)整（0.65%≤[C]≤1.30%），為了提高鋼的綜合性能，有的鋼中加入0.35%～0.60%的錳。合金工具鋼不僅含有很高碳，有的高達(dá)2%，而且含有較高的鉻（達(dá)13%）、鎢（達(dá)9%）、鉬、釩等合金元素，這類鋼主要用于各式模具。高速工具鋼除含有較高的碳（1%左右）外，還含有很高的鎢（有的高達(dá)19%）和鉻、釩、鉬等合金元素，具有較好的赤熱硬性。C、特殊性能鋼，指的是具有特殊化學(xué)性能或力學(xué)性能的鋼，如軸承鋼、不銹鋼、彈簧鋼、高溫合金鋼等。軸承鋼是指用于制造各種環(huán)境中工作的各類軸承圈和滾動(dòng)體的鋼，這類鋼含碳1%左右，含鉻最高不超過1.65%，要求具有高而均勻的硬度和耐磨性，內(nèi)部組織和化學(xué)成分均勻，夾雜物和碳化物的數(shù)量及分布要求高。不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液，或其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的稱為不銹鋼，耐酸、堿和鹽等強(qiáng)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐腐蝕鋼。不銹鋼具有不銹性，但不一定耐腐蝕，而耐腐蝕鋼則一般都具有較好的不銹性。彈簧鋼主要含有硅、錳、鉻合金元素，具有高的彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度以及高的沖擊韌性和塑性，專門用于制造螺旋簧及其他形狀彈簧，對(duì)鋼的表面性能及脫碳性能的要求比一般鋼更為嚴(yán)格。高溫合金指的是在應(yīng)力及高溫同時(shí)作用下，具有長(zhǎng)時(shí)間抗蠕變能力與高的持久強(qiáng)度和高的抗蝕性的金屬材料，常用的有鐵基合金、鎳基合金、鈷基合金，還有鉻基合金、鉬基合金及其他合金等。高溫合金主要用于制造燃汽輪機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫下工作零部件。6.2煉鋼用原料煉鋼原料分為金屬料和非金屬料兩大類。1、金屬料煉鋼用的金屬料主要有鐵水、廢鋼、鐵合金。1）鐵水鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原材料，一般占裝入量的70%-100%，是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要熱源，鐵水物理熱占轉(zhuǎn)爐熱收入的50%以上。應(yīng)努力保證入爐鐵水的溫度，保證爐內(nèi)熱源充足和成渣迅速。我國(guó)煉鋼規(guī)定進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水溫度應(yīng)大于1250℃，并且要相對(duì)穩(wěn)定。鐵水成分：Si：鐵水Si含量過高，會(huì)因石灰消耗量的增大而使渣量過大，易產(chǎn)生噴濺并加劇對(duì)爐襯的侵蝕，影響石灰熔化，從而影響脫磷、脫硫。如果鐵水Si含量過低，則不易成渣，對(duì)脫磷、脫硫也不利，因此通常鐵水中的硅含量為0.30%-0.70%為宜。Mn：錳是發(fā)熱元素，鐵水中Mn氧化后形成的MnO能有效促進(jìn)石灰溶解，加快成渣，減少助熔劑的用量和爐襯侵蝕。同時(shí)鐵水含Mn高，終點(diǎn)鋼中余錳高，從而可以減少合金化時(shí)所需的錳鐵合金，有利提高鋼水純凈度。但冶煉高錳生鐵將使高爐焦比升高，為了降低煉鐵焦比目前使用較多的為低錳鐵水，錳的含量為0.20%-0.80%。P：磷是高發(fā)熱元素，對(duì)一般鋼種來說是有害元素，因此要求鐵水磷含量越低越好，一般要求鐵水[P]≤0.20%。S：除了含硫易切削以外，絕大多數(shù)鋼種要求去除硫這一有害元素。氧氣轉(zhuǎn)爐單渣操作的脫硫效率只有30%-40%。我國(guó)煉鋼技術(shù)規(guī)程要求入爐鐵水的硫含量不超過0.05%。帶渣量：高爐渣中含硫、SiO2、和Al2O3量較高，過多的高爐渣進(jìn)入轉(zhuǎn)爐內(nèi)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐鋼渣量大，石灰消耗增加，造成噴濺，降低爐襯壽命，因此，進(jìn)入轉(zhuǎn)爐的鐵水要求帶渣量不得超過0.5%。2）廢鋼轉(zhuǎn)爐和電爐煉鋼均使用廢鋼，廢鋼是電弧爐煉鋼最主要的金屬料，其用量占金屬料的70%-90%;氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用廢鋼量一般是總裝入量的10%-30%,作為調(diào)整吹煉溫度的冷卻劑。對(duì)廢鋼的要求：廢鋼的外形尺寸和塊度應(yīng)保證能從爐口順利加入轉(zhuǎn)爐或電爐內(nèi)。廢鋼的長(zhǎng)度應(yīng)小于爐口直徑的1/2，廢鋼單重一般不應(yīng)超過300kg。國(guó)標(biāo)要求廢鋼的長(zhǎng)度不大于1000mm，最大單件重量不大于800kg。廢鋼應(yīng)清潔干燥不得混有泥沙，水泥，耐火材料，爆炸物和易燃易爆品以及有毒物品等。廢鋼的硫、磷含量均不大于0.050%。不同性質(zhì)的廢鋼分類存放。3）鐵合金鐵合金是脫氧及合金化材料。用于鋼夜脫氧的鐵合金叫做脫氧劑，常用的有：簡(jiǎn)單合金：Fe-Mn，F(xiàn)e-Si，F(xiàn)e-Cr，F(xiàn)e-V，F(xiàn)e-Ti，F(xiàn)e-Mo，F(xiàn)e-W等復(fù)合脫氧劑：Ca-Si合金，Al-Mn-Si合金，Mn-Si合金，Cr-Si合金，Ba-Ca-Si合金，Ba-Al-Si合金等。對(duì)鐵合金的要求：塊度要合適，加入鋼包中的尺寸為5-50mm，加入爐中的尺寸為30-200mm；鐵合金使用前應(yīng)烘烤，錳鐵、鉻鐵、硅鐵應(yīng)≥800℃，烘烤時(shí)間應(yīng)＞2小時(shí)；鈦鐵、釩鐵、鎢鐵加熱近200℃，時(shí)間大于1小時(shí)。2、非金屬料煉鋼用的非金屬料主要有造渣材料和氧化劑。1）造渣材料：主要有石灰、螢石和白云石。石灰：石灰是煉鋼主要的造渣材料，由石灰石煅燒而成。主要成分為CaO，是脫P(yáng)、脫S不可缺少的材料。其質(zhì)量好壞對(duì)吹煉工藝、產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等產(chǎn)生主要影響。因此，石灰CaO含量高，SiO2和S含量低，活性度高，塊度適中（對(duì)轉(zhuǎn)爐石灰塊度為20-50mm，電爐為20-60mm），過燒率低，此外，石灰還應(yīng)保持干燥和新鮮。螢石：螢石的主要成分是CaF2，焙燒約930℃。螢石能使CaO和阻礙石灰溶解的2CaO?SiO2外殼的熔點(diǎn)顯著降低，生成低熔點(diǎn)3CaO?CaF2?2SiO2（熔點(diǎn)1362℃），加速石灰溶解，迅速改善爐渣流動(dòng)性。螢石助熔的特點(diǎn)是作用快，時(shí)間短。但大量使用螢石會(huì)增加噴濺，加劇爐襯侵蝕，污染環(huán)境。轉(zhuǎn)爐用螢石要求:塊度在5-50mm，且要干燥，清潔。白云石：白云石的主要成分CaCO3?MgCO3。配加部分白云石造渣可減輕爐渣對(duì)爐襯的侵蝕，提高爐襯壽命具有明顯效果。2）氧化劑：主要有氧氣、鐵礦石和氧化鐵皮氧氣：氧氣是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑，其純度達(dá)到或超過99.5%，氧氣壓力要穩(wěn)定，并脫除水分。鐵礦石：鐵礦石中鐵的氧化物存在形式是Fe2O3、Fe3O4和FeO其氧含量分別是30.06%，27.64%和22.28%。在煉鋼溫度下，F(xiàn)e3O4和FeO是穩(wěn)定的，F(xiàn)e2O3不穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)爐中較少使用。鐵礦石是電爐煉鋼常用的氧化劑。鐵礦石作為氧化劑使用要求含鐵量高（全鐵>56%），雜質(zhì)量少，塊度合適。氧化鐵皮：氧化鐵皮亦稱鐵磷，是鋼坯加熱，軋制和連鑄過程中產(chǎn)生的。有助于化渣和冷卻作用，使用時(shí)應(yīng)加熱烘烤，保持干燥。6.3煉鋼基本原理由于各元素與氧的親和力不同，元素氧化的順序不同。1、當(dāng)溫度T＜1400℃時(shí)，元素的氧化順序是：

Si

MnCPFe2、當(dāng)1400℃＜T＜1530℃時(shí)元素的氧化順序是：

SiCMnPFe3、當(dāng)T＞1530℃時(shí)，元素的氧化順序是：

CSi

MnPFe1、Fe變化規(guī)律氧化圖解氧化特點(diǎn)◆變化規(guī)律鐵和氧的親和力小于Si、Mn、P與氧的親和力，但由于金屬液中鐵的濃度最大，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90％以上，所以鐵最先被氧化，生成大量的Fe0，并通過Fe0使其與氧親和力大的Si、Mn、P等被迅速氧化?！鬎e的氧化圖解

［Fe］＋1/2｛O2｝＝[FeO]（直接氧化）

［Fe］＋［O］＝[FeO]

（間接氧化）[FeO]=（FeO）

Fe氧化特點(diǎn)放熱反應(yīng)金屬液—熔渣之間建立動(dòng)態(tài)平衡

[FeO]=（FeO）低溫有利于Fe的氧化◆Fe氧化反應(yīng)特點(diǎn)2、Si變化規(guī)律氧化圖解氧化特點(diǎn)

在吹煉初期就大量氧化。在吹煉初期，一般在3-5分鐘后Si基本上全部被氧化，一直到吹煉終點(diǎn)，也不發(fā)生硅的還原?！糇兓?guī)律

2(CaO)＋(2FeO.SiO2)＝(2CaO.SiO2)＋2(FeO)熔渣

2(FeO)＋（SiO2）＝(2FeO.SiO2)（產(chǎn)物不穩(wěn)定，隨熔渣堿度提高而轉(zhuǎn)變）

界面—［Si］＋(2FeO)＝（SiO2）＋2［Fe］

［Si］＋2［O］＝（SiO2）（熔池內(nèi)反應(yīng)）鋼水［Si］＋｛O2｝＝（SiO2）（氧氣直接氧化）◆Si的氧化圖解Si氧化特點(diǎn)放熱反應(yīng)堿性渣中氧化很徹底Si02主要與CaO結(jié)合成穩(wěn)定的2CaO.SiO2低溫有利于Si的氧化◆Si氧化反應(yīng)特點(diǎn)3、Mn變化規(guī)律氧化圖解氧化特點(diǎn)

Mn在吹煉初期迅速氧化，但不如［Si］氧化得快。在開吹時(shí)，鐵水中［Mn］高，同時(shí)［Mn］和氧的親和力大，Mn被氧化，隨著吹煉進(jìn)行鋼中的Mn逐步回升?！糇兓?guī)律

［C］＋（MnO

）＝［Mn］＋｛CO｝(吹煉后期，爐溫升高，（MnO

）被還原熔渣

2(CaO)＋(MnO.SiO2)＝（MnO

）＋(2CaO.SiO2)（在堿性渣中大部分呈游離MnO

）

（SiO2）＋（MnO

）＝(MnO.SiO2)（吹煉前期）

界面—［Mn］＋(FeO)＝（MnO

）＋2［Fe］

［Mn］＋2［O］＝（MnO）（熔池內(nèi)反應(yīng)）鋼水［Mn］＋｛O2｝＝（MnO）（氧氣直接氧化反應(yīng)）◆Mn的氧化圖解Mn氧化特點(diǎn)放熱反應(yīng)堿性渣中不利于Mn的氧化Mn0是堿性氧化物，呈自由狀態(tài)存在，隨著冶煉進(jìn)行，會(huì)發(fā)生Mn的還原，產(chǎn)生“回錳”低溫有利于Mn的氧化◆Mn氧化反應(yīng)特點(diǎn)4、PP變化規(guī)律脫磷原理實(shí)際生產(chǎn)中怎樣脫磷回磷◆變化規(guī)律

P在吹煉前期快速降低，進(jìn)入吹煉中后期略有回升。

冶煉的中、后期若爐溫過高，會(huì)發(fā)生回磷，出鋼脫氧合金操作不當(dāng)也會(huì)發(fā)生回磷。

◆脫磷的原理P在金屬液中存在形態(tài):

磷在鋼中以磷化鐵（［Fe2P］或［Fe3P］）的形式存在，一般用[P]表示脫磷反應(yīng):

n(CaO)＋(3FeO.P2O5)＝(nCaO.P2O5)＋3(FeO)

（吹煉中后期，n為3或4）熔渣

3(FeO)＋（P2O5）＝(3FeO.P2O5)

（吹煉前期）界面－2［P］＋5(FeO)＝（P2O5）+5［Fe］鋼水2［P］+5［O］＝(P2O5)（可能性?。?/p>

2［P］+｛O2｝＝(P2O5)（可能性?。?［P］+5(FeO)＋n(CaO)＝(nCaO.P2O5)＋5［Fe］

總的反應(yīng)式放熱反應(yīng)利于脫磷的熱力學(xué)條件：條件爐渣的堿度（B）要適當(dāng)高，B控制在2．5～3適當(dāng)提高爐渣的氧化性，即渣中的氧化鐵要高適當(dāng)?shù)牡蜏剡m當(dāng)?shù)拇笤俊艋亓谆亓锥x原因回磷是指冶煉后期鋼液中磷含量有所回升，以及成品鋼中的含磷量比冶煉終點(diǎn)鋼水含磷量高的現(xiàn)象?！餇t溫過高★出鋼、脫氧合金化操作不當(dāng)★合金帶入一定數(shù)量的P

實(shí)際生產(chǎn)中為了去磷，吹煉過程中應(yīng)根據(jù)去磷反應(yīng)的熱力學(xué)條件，首先搞好前期化渣（盡可能采用軟吹；使用活性石灰；使用合成渣料），盡快形成高氧化性爐渣，以利在吹煉前期低溫去磷。若鐵水磷含量高，還可在化好渣的情況下倒掉部分高磷爐渣，以提高脫磷效率。而在吹煉中、后期，則要控制好爐渣堿度和渣中

（FeO），保證磷穩(wěn)定在爐渣中，而不發(fā)生回磷現(xiàn)象。◆實(shí)際生產(chǎn)中為了脫磷怎樣操作5、C變化規(guī)律氧化圖解氧化特點(diǎn)

金屬液中C的氧化規(guī)律表現(xiàn)在碳的氧化速度（脫碳速度）上，脫碳速度的變化在整個(gè)吹煉過程分為三個(gè)階段：吹煉前期，以Si、Mn氧化為主，脫碳速度由于溫度升高而逐步加快；吹煉中期以碳的氧化為主，脫碳速度達(dá)到最大，幾乎為常數(shù)；吹煉后期，隨著金屬熔池中的碳含量的減少，脫碳速度逐步降低。由此可見，整個(gè)冶煉過程中脫碳速度的變化近似于梯形。如圖所示◆變化規(guī)律脫碳速度和吹煉時(shí)間關(guān)系的模擬圖◆C的氧化圖解熔渣［C］＋(FeO)＝［Fe］＋｛CO｝

（乳濁液內(nèi)反應(yīng)）界面－［C］＋(FeO)＝［Fe］＋｛CO｝［C］＋［FeO

］＝｛CO｝＋［Fe］鋼水［C］＋2［O］＝｛CO2｝才反應(yīng)）

［C］＋1/2｛O2｝＝｛CO｝

（氧氣射流沖擊區(qū)，直接氧化反應(yīng)）C－O反應(yīng)主要發(fā)生在氣泡和金屬的界面上。C氧化特點(diǎn)反應(yīng)熱效應(yīng)反應(yīng)地點(diǎn)在C－O反應(yīng)中除了與渣中(FeO)的反應(yīng)是吸熱外，都是放熱反應(yīng)C氧化特點(diǎn)反應(yīng)熱效應(yīng)反應(yīng)地點(diǎn)在C－O反應(yīng)中除了與渣中(FeO)的反應(yīng)是吸熱外，都是放熱反應(yīng)◆C氧化反應(yīng)特點(diǎn)5、SSS對(duì)鋼性能的影響硫的變化規(guī)律實(shí)際生產(chǎn)中怎樣脫硫脫硫影響使鋼產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象對(duì)鋼的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響使鋼的焊接性能降低使鋼的耐腐蝕性能降低能改善易切削鋼的切削性能◆

硫?qū)︿撔阅艿挠绊懣偨Y(jié)：硫?qū)^大多數(shù)鋼種而言是有害的，應(yīng)嚴(yán)格限制鋼中的含硫量，所以脫硫是煉鋼的主要任務(wù)之一

普通碳素鋼≤0.050％優(yōu)質(zhì)碳素鋼≤0.040％高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼≤0.030％一般鋼種允許的為0.015～0.045％，煉鋼生鐵＝0.03～0.07％不同鋼種對(duì)硫的要求：◆變化規(guī)律

S在開吹后下降不明顯，在吹煉中、后期，高堿度活性渣形成后，溫度升高才得以脫除。脫硫途徑爐渣脫硫汽化脫硫◆脫硫途徑

★硫的存在形式：硫在金屬液中存在三種形式，即［FeS］、［S］和S2－，F(xiàn)eS既溶于鋼液，也溶于熔渣爐渣脫硫★堿性氧化渣脫硫反應(yīng)：熔渣（CaO）（CaS）↓↑界面——［FeS］＋（CaO）＝（CaS）＋(FeO)————↑

鋼水［FeS］脫硫反應(yīng)圖解（MnO）、（MgO）也可發(fā)生脫硫反應(yīng)利于脫硫的熱力學(xué)條件：條件爐渣的堿度（B）要適當(dāng)高，B控制在3.0～3.5爐渣的氧化性要適當(dāng)?shù)停础?FeO)要適當(dāng)?shù)透邷剡m當(dāng)增大渣量◆實(shí)際生產(chǎn)中為了脫硫怎樣操作

在吹煉過程中，為了去硫，就要充分應(yīng)用脫硫的熱力學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)高溫狀況下化好渣，利用吹煉過程的中、后期高溫、高堿度、低氧化性的有利條件去硫

去硫量一般占總?cè)チ蛄康?0％～40％。有文獻(xiàn)中指出，在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)，直接氣化脫硫是不可能實(shí)現(xiàn)的；只有在鋼液中沒有［Si］、［Mn］、［C］或含［C］很少時(shí)，在氧化性氣流強(qiáng)烈流動(dòng)并能順利排出的條件下，才有可能直接氣化脫硫。因此，鋼液氣化脫硫的最大可能是鋼液中［S］進(jìn)入爐渣后，再被氣化去除，即：

氣化去硫

從反應(yīng)式可以看出：硫必須首先從鋼液中進(jìn)入熔渣，才有可能氣化去除。所以鋼—渣間的去硫反應(yīng)是氣化去硫的基礎(chǔ)。另外還可以看出：高堿度渣對(duì)氣化去硫不利。6、熔渣成分的變化規(guī)律熔渣成分元素的氧化元素的脫除（FeO）、（CaO）（MnO）、（MgO）（SiO2）、（P2O5）鐵水中的Si、P、Mn、Fe的氧化產(chǎn)物加入的石灰溶解而生成、少量的其它渣料（白云石、螢石等）帶入轉(zhuǎn)爐內(nèi)的高爐渣、侵蝕的爐襯

7、成渣過程開吹后，鐵水中Si、Mn、Fe、P等元素氧化生成FeO、SiO2、MnO、P2O5等氧化物進(jìn)入渣中。吹煉初期渣中主要礦物組成為各類橄欖石（Fe、Mn、Mg、Ca）SiO4和玻璃體SiO2隨著爐渣中石灰溶解，隨堿度增加而形成CaO?SiO2，3CaO?2SiO2，2CaO·SiO2，3CaO·SiO2，其中最穩(wěn)定的是2CaO·SiO2到吹煉后期，C一O反應(yīng)減弱，（FeO）有所提高，石灰進(jìn)一步溶解，渣中可能產(chǎn)生鐵酸鈣◆爐渣形成過程爐渣中的化合物及其熔點(diǎn)化合物礦物名稱熔點(diǎn)，℃化合物礦物名稱熔點(diǎn)，℃CaO?SiO2硅酸鈣1550CaO?MgO?SiO2鈣鎂橄欖石1390MnO?SiO2硅酸錳1285CaO?FeO?SiO2鈣鐵橄欖石1205MgO?SiO2硅酸鎂15572CaO?MgO?2SiO2鎂黃長(zhǎng)石14502CaO?SiO2硅酸二鈣21303CaO?MgO?SiO2鎂薔薇灰石1550FeO?SiO2鐵橄欖石12052CaO?P2O5磷酸二鈣13202MnO?SiO2錳橄欖石1345CaO?Fe2O3鐵酸鈣12302MgO?SiO2MgO.Al2O3

鎂橄欖石鋁酸鎂189021302CaO?Fe2O3CaO.CaF2正鐵酸鈣氟酸鈣142014008、石灰的溶解

由圖可見，在25％的吹煉時(shí)間內(nèi)，渣主要靠元素Si、Mn、P和Fe的氧化形成。在此以后的時(shí)間里，成渣主要是石灰的溶解，特別是吹煉時(shí)間的60％以后，由于爐溫升高，石灰溶解加快使渣大量形成圖吹煉過程中渣量q1和石灰溶解量q2的變化α—礦石冷卻；b—廢鋼冷卻◆石灰在爐渣中的溶解過程：分為三步

第一步，液態(tài)爐渣經(jīng)過石灰塊外部擴(kuò)散邊界層向反應(yīng)區(qū)遷移，并沿氣孔向石灰塊內(nèi)部遷移第二步，爐渣與石灰在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成新相。反應(yīng)不僅在石灰塊外表面進(jìn)行。而且在內(nèi)部氣孔表面上進(jìn)行2（FeO）+（SiO2）+CaO→（FeOX）+（CaO?FeO?SiO2）

熔點(diǎn)1205℃

（Fe2O3）+2CaO→（2CaO?Fe2O3）熔點(diǎn)1420℃（CaO?FeO?SiO2）+CaO→（2CaO?SiO2）+（FeO）(SiO2)＋（MnO）＋CaO→（CaO.MnO.SiO2

）熔點(diǎn)1355℃第三步,反應(yīng)產(chǎn)物離開反應(yīng)區(qū)向爐渣熔體中轉(zhuǎn)移?！粲绊懯胰芙獾闹饕蛩?/p>

（1）爐渣成分

實(shí)踐證明，爐渣成分對(duì)石灰溶解速度有很大影響。有研究表明，石灰溶解與爐渣成分之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系為：

（FeO）：（FeO）對(duì)石灰溶解速度影響最大，它是石灰溶解的基本熔劑。其原因是：

1）它能顯著降低爐渣粘度，加速石灰溶解過程的傳質(zhì)。

2）它能改善爐渣對(duì)石灰的潤(rùn)濕和向石灰孔隙中的滲透。

3）它的離子半徑不大

4）它能減少石灰塊表面2CaO·SiO2的生成，并使生成的2CaO?SiO2變疏松，有利石灰溶解（CaO）：對(duì)石灰溶解速度的影響具有極值性，石灰的溶解速度隨著渣中CaO的增高先是增大，在CaO達(dá)到某一值時(shí)，石灰的溶解速度達(dá)到最大，再繼續(xù)增加，石灰的溶解速度反而減少（SiO2）：對(duì)石灰溶解速度的影響具有極值性作用，當(dāng)（SiO2）≤20%，隨著SiO2的增加，熔點(diǎn)降低，粘度值降低，石灰溶解速度增加。當(dāng)（SiO2）＞20%，生成2CaO.SiO2，阻礙滲透。當(dāng)（SiO2）＞30%，大量的復(fù)合硅氧陰離子而使?fàn)t渣的粘度數(shù)值大大增加（MnO）：渣中（MnO）對(duì)石灰溶解速度的影響僅次于（FeO），故在生產(chǎn)中可在渣料中配加錳礦，僅在（FeO）足夠的情況下，MnO才能有效地幫助石灰熔解，而當(dāng)MnO超過26%后，如果（FeO）不足，反而會(huì)誤滯石灰的溶解（MgO）：（MgO）=6%，對(duì)于石灰的溶解是有利的。因?yàn)镃aO－MgO－SiO2系化合物的熔點(diǎn)都比2CaO.SiO2低（2）溫度熔池溫度高，使石灰的溶解加速進(jìn)行。（3）熔池的攪拌加快熔池的攪拌，可以顯著改善石灰溶解的傳質(zhì)過程，增加反應(yīng)界面，提高石灰溶解速度。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實(shí)踐也已證明，由于熔池?cái)嚢杓訌?qiáng)，使石灰溶解和成渣速度都比頂吹轉(zhuǎn)爐提高（4）石灰質(zhì)量表面疏松，氣孔率高，反應(yīng)能力強(qiáng)的活性石灰，能夠有利于爐渣向石灰塊內(nèi)滲透，也擴(kuò)大了反應(yīng)界面，加速了石灰溶解過程（5）鐵水成分鐵水中［Mn］高（為0.6％～1.0％）時(shí)，初期渣形成快，中期渣返干現(xiàn)象減輕。鐵水中［Si］過低，不利于石灰溶解（6）助熔劑螢石（CaF2）：CaF2與CaO、SiO2形成1362℃的低熔點(diǎn)共晶體，能加速石灰溶解，其反應(yīng)式如下：2（CaF2）＋3（SiO2）＝｛SiF4｝＋2(CaO．SiO2)

熔點(diǎn)1550℃3（CaO）＋（SiO2）＋（CaF2）＝（3CaO．CaF2．2SiO2）熔點(diǎn)1362℃

鐵礦或鐵皮：能增加渣中FeO和Fe2O3含量，加速石灰溶解（7）渣料的加入方法應(yīng)根據(jù)爐內(nèi)溫度和化渣情況，正確地確定渣料的批量和加入時(shí)間，渣料加得過早或批量過大，都影響爐溫，不利于化渣改進(jìn)石灰質(zhì)量（采用活性石灰）適當(dāng)改變助溶劑成分。增加氧化錳、螢石和少量的氧化鎂，以便組成低熔點(diǎn)的礦物，都有利于石灰的渣化提高開吹溫度（前期可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)蜆屛徊僮?，有條件的話可以用礦石代替廢鋼作冷卻劑）采用合適的槍位既能促進(jìn)石灰的渣化，又可避免發(fā)生噴濺，還可在碳的激烈氧化期保持熔渣不返干采用合成渣可以促進(jìn)熔渣的快速形成

加快石灰熔化的途徑◆熔渣中（FeO）的變化規(guī)律（FeO）（FeO）含量變化影響因素（FeO）變化規(guī)律★熔渣中（FeO）變化的影響因素（FeO）含量變化影響因素槍位：槍位低，（F