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有关炼钢炉渣的基本知识.ppt

上传人:果果 文档编号:1292967 上传时间:2018-06-22 格式:PPT 页数:20 大小:118.50KB
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资源描述

1、,一 有关炼钢炉渣的基本知识二 炼钢过程中的主要渣系相图三 熔渣的结构理论,5.2炼钢炉渣(1),一 有关炼钢炉渣的基本知识,1炼钢炉渣分类2熔渣组成的主要来源 3炉渣化学组成4炼钢生产过程中熔渣的主要作用 5固体保护渣用于连铸对提高产品的质量和产量起显著的作用,1炼钢炉渣分类,根据炼钢过程目的的不同,炼钢炉渣可分为4类:1)以铁水预脱硫为目的的还原渣。2)精炼粗金属,其中元素氧化形成的氧化物组成的炉渣,称为氧化渣,主要指转炉炼钢渣。3)将原料中的某些有用成分富集于炉渣中,以利于下道工序将它回收的炉渣,称为富集渣,例如吹炼含钒、铌生铁得到的钒渣、铌渣等。4)采用各种造渣材料预先配制的炉渣,称为

2、合成渣。如连铸用保护渣。炼钢工艺的发展对熔渣提出了新要求,应选择、采用合适的渣系以满足冶金生产的需要。,2熔渣组成的主要来源,(1)生铁或废钢中所含元素(铝、锰、磷、硫、钒、铬、铁等)氧化时形成的氧化物;(2)作为氧化剂或冷却剂使用的矿石和烧结矿等;(3)金属材料带入的泥沙或铁锈;(4)加入的造渣材料(石灰、石灰石、萤石、铁钒土、粘土砖块等);(5)由炉衬浸蚀熔于炉渣的耐火材料;(6)脱氧剂、合金的脱氧产物,熔渣的脱硫产物。,3炉渣化学组成,不同冶炼方法对熔渣的要求不一样,其成分也不同;同一冶炼方法的不同阶段熔渣成分是不断变化的。碱性渣可以去除钢中的有害元素P、S,酸性渣可以降低气体和夹杂,氧

3、化渣可以向熔池传氧,还原渣可以脱氧并提高脱硫效率。 根据炉渣的来源,炉渣化学组成见表5-4。(P52),4炼钢生产过程中熔渣的主要作用,(1)通过调整熔渣成分氧化还原钢液,使钢液中硅、锰、铬等元素氧化或还原的硫、磷、氧等元素;(2)吸收钢液中的非金属夹杂物;(3)防止炉衬的过分侵蚀;(4)覆盖钢液,减少散热和防止二次氧化和吸氢。,5固体保护渣用于连铸对提高产品的质量和产量起显著的作用,(1)起隔热保温、防止钢液的氧化和氮化作用。(2)吸收钢液中的非金属夹杂物。(3)改善钢凝固时的传热,减少凝固过程中的热应力。,二 炼钢过程中的主要渣系相图,1主要二元渣系相图2主要三元相图,1主要二元渣系相图,

4、(1)CaO-SiO2相图 (2) MnO-SiO2相图(3)CaO-CaF2相图(4)CaO-Al2O3相图,(1)CaO-SiO2相图,相图中有2CaOSiO2(用 C2S表示)、CaOSiO2(用 CS表示)两个稳定化合物,其中2CaOSiO2的熔点高达2030,会造成熔渣返干;相图中还有两个不稳定的3CaOSiO2(用C3S 表示)和3CaO2SiO2(用 C3S2表示)化合物。CaO-SiO2系对碱性熔渣来说是最重要的二元系。 C2S:熔点2130,由熔点到常温有三种晶型:;冷却到675,体积膨胀高达12%,这个转变往注导致炉渣和耐火材料的粉化或碎裂。,(2) MnO-SiO2相图,

5、相图中有MnOSiO2和2MnOSiO2两种较低熔点的稳定化合物,MnOSiO2熔点1251,2MnOSiO2熔点1345,为了保证浇铸时钢液的流动性,促使夹杂物上浮,应尽量使得钢液中形成MnOSiO2和2MnOSiO2脱氧产物,MnOSiO2中一个锰原子、一个硅原子,两者原子量比值为: =56/28=2.0,故一般钢种要求 2.5,有时要求 大于 2.8,甚至在3.0以上。,(3)CaO-CaF2相图,CaF2的熔点仅为1390,与CaO形成的共晶熔点为1360,对CaO来说,随CaF2成分增加,熔点迅速降低,可见CaF2有利于渣化。,(4)CaO-Al2O3相图,CaO-Al2O3相图中有

6、12CaO-7Al2O3 、 CaO-Al2O3 、 CaO-2Al2O3 、 CaO-6Al2O3等多个稳定化合物,这些化合物的熔点随Al2O3含量增多而升高,以12CaO-7Al2O3的熔点最低(1455)。为了防止连铸钢水中Al2O3夹杂堵塞水口,可以通过喷粉、喂线等措施生成12CaO-7Al2O3加以解决。,2主要三元相图,(1)CaO-FeO-SiO2相图(2)CaO-SiO2-Al2O3相图,(1)CaO-FeO-SiO2相图,炼钢化渣应考虑应用CaO-FeO- SiO2相图。图5-13是CaO-FeO- SiO2熔渣三元状态图的等温截面图,看起来虽然复杂,实际上它仍然是由成分三角

7、形、共晶点和一系列等温线组成。偏CaO顶角处熔点最高;SiO2角温度线较密,说明有大范围的硅酸盐分熔区;在两者之间是炼钢温度1600以下的两个液相区,一个是从CaO.SiO2组成点开始伸向FeO角方向,熔点随FeO含量的升高而降低;另一个是从2CaO.SiO2组成点开始,熔点也随FeO含量的升高而降低,但最低温度仍在1300以上,转炉炼钢熔渣成分就在此区域内变化。这个相图中共晶点是一个三元化合物CaO-FeO- SiO2 ,熔点约1200。FeO含量较高是炉渣容易熔化的主要原因。,(2)CaO-SiO2-Al2O3相图,为获得良好的连铸结晶器保护渣的性能、保证炉外精炼渣的熔化以及保证脱氧产物的

8、上浮排出,需要应用CaO-SiO2-Al2O3相图。具体选择在(CaO)/ (SiO2)=0.651.10,(Al2O3)10%,熔化温度在1000的范围较为合适。,三 熔渣的结构理论,目前公认的熔渣结构理论有:分子理论、离子理论和分子离子共存理论。1熔渣的分子理论2熔渣的离子理论3熔渣的分子离子共存理论,1熔渣的分子理论,(1)熔渣是由各种电中性的自由氧化物分子(如FeO、CaO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5等)及他们之间形成的复杂化合物分子(如CaOSiO2、2CaOSiO2、2FeOSiO2、4CaOP2O5等)即自由简单分子和复杂分子组成的理想溶液。 (2)各种自由氧化物和其

9、形成的复杂化合物分子之间存在着生成和分解的平衡反应,处于化学动平衡状态。(3)熔渣中每种氧化物都有两种不同的存在状态,以简单氧化物分子存在的叫自由氧化物,以复杂化合物分子存在的,叫结合氧化物。而只有自由氧化物分子才有与钢液反应的能力。(4)假定熔渣是理想溶液时,自由氧化物的浓度就等于其活度,用质量分数表示,可以应用质量作用定律。,2熔渣的离子理论,(1)熔渣中存在如Fe2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、 Mg2+等的阳离子和如O2-、S2-、F -、SiO44-、PO43-、AlO33-等的阴离子,阴阳离子所带电荷总量相等,熔渣本身呈电中性。(2)在酸性渣中, SiO44-离子的氧被共有、聚

10、合成类似SiO44-正四面体基本结构,聚合成多种形式的巨大的阴离子团,见图5-15,这造成同样温度下,酸性渣比碱性渣粘度高。硅氧复合阴离子结构的变化是通过简单硅氧复合阴离子的聚合,形成更为复杂的硅氧复合阴离子进行的。这种聚合是由熔渣中O/Si原子比决定的。随着O/Si原子比的降低,符合阴离子的结构变复杂,表现在聚合的四面体数增多,而离子的半径变大。(3)认为熔渣中不同阴离子之间或不同阳离子之间是没有区别的,也就是阴阳离子是理想溶液。(4)为了保持钢渣界面电中性,钢渣界面上阳离子或原子得到电子,阴离子失去电子。发生传氧和脱硫等电极反应。,3熔渣的分子离子共存理论,综合了分子理论和离子理论的优点,分子离子共存理论认为:(1)熔渣由简单阳离子和阴离子Fe2+、Ca2+、 O2-、S2-、F -等及未分解的化合物SiO2 、硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等组成;(2)离子和分子之间存在着动平衡关系,其反应遵守质量作用定律;(3)认为熔渣中分子、离子是理想溶液。,

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