1、,一 有關(guān)煉鋼爐渣的基本知識(shí) 二 煉鋼過(guò)程中的主要渣系相圖 三 熔渣的結(jié)構(gòu)理論,煉鋼爐渣,一 有關(guān)煉鋼爐渣的基本知識(shí),1煉鋼爐渣分類 2熔渣組成的主要來(lái)源 3爐渣化學(xué)組成 4煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中熔渣的主要作用 5固體保護(hù)渣用于連鑄對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量起顯著的作用,1煉鋼爐渣分類,根據(jù)煉鋼過(guò)程目的的不同，煉鋼爐渣可分為4類： 1）以鐵水預(yù)脫硫?yàn)槟康牡倪€原渣。 2）精煉粗金屬，其中元素氧化形成的氧化物組成的爐渣，稱為氧化渣，主要指轉(zhuǎn)爐煉鋼渣。 3）將原料中的某些有用成分富集于爐渣中，以利于下道工序?qū)⑺厥盏臓t渣，稱為富集渣，例如吹煉含釩、鈮生鐵得到的釩渣、鈮渣等。 4）采用各種造渣材料預(yù)先配制的爐渣，

2、稱為合成渣。如連鑄用保護(hù)渣。煉鋼工藝的發(fā)展對(duì)熔渣提出了新要求，應(yīng)選擇、采用合適的渣系以滿足冶金生產(chǎn)的需要。,2熔渣組成的主要來(lái)源,（1）生鐵或廢鋼中所含元素（鋁、錳、磷、硫、釩、鉻、鐵等）氧化時(shí)形成的氧化物； （2）作為氧化劑或冷卻劑使用的礦石和燒結(jié)礦等； （3）金屬材料帶入的泥沙或鐵銹； （4）加入的造渣材料（石灰、石灰石、螢石、鐵釩土、粘土磚塊等）； （5）由爐襯浸蝕熔于爐渣的耐火材料； （6）脫氧劑、合金的脫氧產(chǎn)物，熔渣的脫硫產(chǎn)物。,3爐渣化學(xué)組成,不同冶煉方法對(duì)熔渣的要求不一樣，其成分也不同；同一冶煉方法的不同階段熔渣成分是不斷變化的。堿性渣可以去除鋼中的有害元素P、S，酸性渣可以降低

3、氣體和夾雜，氧化渣可以向熔池傳氧，還原渣可以脫氧并提高脫硫效率。 根據(jù)爐渣的來(lái)源，爐渣化學(xué)組成見表5-4。（P52）,4煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中熔渣的主要作用,（1）通過(guò)調(diào)整熔渣成分氧化還原鋼液，使鋼液中硅、錳、鉻等元素氧化或還原的硫、磷、氧等元素； （2）吸收鋼液中的非金屬夾雜物； （3）防止?fàn)t襯的過(guò)分侵蝕； （4）覆蓋鋼液，減少散熱和防止二次氧化和吸氫。,5固體保護(hù)渣用于連鑄對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量起顯著的作用,（1）起隔熱保溫、防止鋼液的氧化和氮化作用。 （2）吸收鋼液中的非金屬夾雜物。 （3）改善鋼凝固時(shí)的傳熱，減少凝固過(guò)程中的熱應(yīng)力。,二 煉鋼過(guò)程中的主要渣系相圖,1主要二元渣系相圖 2主要三元

4、相圖,1主要二元渣系相圖,（1）CaO-SiO2相圖 (2) MnO-SiO2相圖 （3）CaO-CaF2相圖 （4）CaO-Al2O3相圖,（1）CaO-SiO2相圖,相圖中有2CaOSiO2（用 C2S表示）、CaOSiO2（用 CS表示）兩個(gè)穩(wěn)定化合物，其中2CaOSiO2的熔點(diǎn)高達(dá)2030，會(huì)造成熔渣返干；相圖中還有兩個(gè)不穩(wěn)定的3CaOSiO2（用C3S 表示）和3CaO2SiO2（用 C3S2表示）化合物。 CaO-SiO2系對(duì)堿性熔渣來(lái)說(shuō)是最重要的二元系。 C2S：熔點(diǎn)2130，由熔點(diǎn)到常溫有三種晶型：；冷卻到675，體積膨脹高達(dá)12%，這個(gè)轉(zhuǎn)變往注導(dǎo)致爐渣和耐火材料的粉化或碎裂。

5、,(2) MnO-SiO2相圖,相圖中有MnOSiO2和2MnOSiO2兩種較低熔點(diǎn)的穩(wěn)定化合物，MnOSiO2熔點(diǎn)1251，2MnOSiO2熔點(diǎn)1345，為了保證澆鑄時(shí)鋼液的流動(dòng)性，促使夾雜物上浮，應(yīng)盡量使得鋼液中形成MnOSiO2和2MnOSiO2脫氧產(chǎn)物，MnOSiO2中一個(gè)錳原子、一個(gè)硅原子，兩者原子量比值為： =56/28=2.0，故一般鋼種要求 2.5,有時(shí)要求 大于 2.8，甚至在3.0以上。,（3）CaO-CaF2相圖,CaF2的熔點(diǎn)僅為1390,與CaO形成的共晶熔點(diǎn)為1360，對(duì)CaO來(lái)說(shuō)，隨CaF2成分增加，熔點(diǎn)迅速降低，可見CaF2有利于渣化。,（4）CaO-Al2O3

6、相圖,CaO-Al2O3相圖中有12CaO-7Al2O3 、 CaO-Al2O3 、 CaO-2Al2O3 、 CaO-6Al2O3等多個(gè)穩(wěn)定化合物，這些化合物的熔點(diǎn)隨Al2O3含量增多而升高，以12CaO-7Al2O3的熔點(diǎn)最低(1455)。為了防止連鑄鋼水中Al2O3夾雜堵塞水口，可以通過(guò)噴粉、喂線等措施生成12CaO-7Al2O3加以解決。,2主要三元相圖,（1）CaO-FeO-SiO2相圖 （2）CaO-SiO2-Al2O3相圖,（1）CaO-FeO-SiO2相圖,煉鋼化渣應(yīng)考慮應(yīng)用CaO-FeO- SiO2相圖。圖5-13是CaO-FeO- SiO2熔渣三元狀態(tài)圖的等溫截面圖，看起來(lái)

7、雖然復(fù)雜，實(shí)際上它仍然是由成分三角形、共晶點(diǎn)和一系列等溫線組成。偏CaO頂角處熔點(diǎn)最高；SiO2角溫度線較密，說(shuō)明有大范圍的硅酸鹽分熔區(qū)；在兩者之間是煉鋼溫度1600以下的兩個(gè)液相區(qū)，一個(gè)是從CaO.SiO2組成點(diǎn)開始伸向FeO角方向，熔點(diǎn)隨FeO含量的升高而降低；另一個(gè)是從2CaO.SiO2組成點(diǎn)開始，熔點(diǎn)也隨FeO含量的升高而降低，但最低溫度仍在1300以上，轉(zhuǎn)爐煉鋼熔渣成分就在此區(qū)域內(nèi)變化。 這個(gè)相圖中共晶點(diǎn)是一個(gè)三元化合物CaO-FeO- SiO2 ，熔點(diǎn)約1200。FeO含量較高是爐渣容易熔化的主要原因。,（2）CaO-SiO2-Al2O3相圖,為獲得良好的連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的性能、保

8、證爐外精煉渣的熔化以及保證脫氧產(chǎn)物的上浮排出，需要應(yīng)用CaO-SiO2-Al2O3相圖。具體選擇在(CaO)/ (SiO2)=0.651.10，(Al2O3)10%，熔化溫度在1000的范圍較為合適。,三 熔渣的結(jié)構(gòu)理論,目前公認(rèn)的熔渣結(jié)構(gòu)理論有：分子理論、離子理論和分子離子共存理論。 1熔渣的分子理論 2熔渣的離子理論 3熔渣的分子離子共存理論,1熔渣的分子理論,(1)熔渣是由各種電中性的自由氧化物分子（如FeO、CaO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5等）及他們之間形成的復(fù)雜化合物分子（如CaOSiO2、2CaOSiO2、2FeOSiO2、4CaOP2O5等）即自由簡(jiǎn)單分子和復(fù)雜分子

9、組成的理想溶液。 (2)各種自由氧化物和其形成的復(fù)雜化合物分子之間存在著生成和分解的平衡反應(yīng)，處于化學(xué)動(dòng)平衡狀態(tài)。 (3)熔渣中每種氧化物都有兩種不同的存在狀態(tài)，以簡(jiǎn)單氧化物分子存在的叫自由氧化物，以復(fù)雜化合物分子存在的，叫結(jié)合氧化物。而只有自由氧化物分子才有與鋼液反應(yīng)的能力。 (4)假定熔渣是理想溶液時(shí)，自由氧化物的濃度就等于其活度，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，可以應(yīng)用質(zhì)量作用定律。,2熔渣的離子理論,(1)熔渣中存在如Fe2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、 Mg2+等的陽(yáng)離子和如O2-、S2-、F -、SiO44-、PO43-、AlO33-等的陰離子，陰陽(yáng)離子所帶電荷總量相等，熔渣本身呈電中性。 (

10、2)在酸性渣中， SiO44-離子的氧被共有、聚合成類似SiO44-正四面體基本結(jié)構(gòu)，聚合成多種形式的巨大的陰離子團(tuán)，見圖5-15，這造成同樣溫度下，酸性渣比堿性渣粘度高。硅氧復(fù)合陰離子結(jié)構(gòu)的變化是通過(guò)簡(jiǎn)單硅氧復(fù)合陰離子的聚合，形成更為復(fù)雜的硅氧復(fù)合陰離子進(jìn)行的。這種聚合是由熔渣中O/Si原子比決定的。隨著O/Si原子比的降低，符合陰離子的結(jié)構(gòu)變復(fù)雜，表現(xiàn)在聚合的四面體數(shù)增多，而離子的半徑變大。 (3)認(rèn)為熔渣中不同陰離子之間或不同陽(yáng)離子之間是沒有區(qū)別的，也就是陰陽(yáng)離子是理想溶液。 (4)為了保持鋼渣界面電中性，鋼渣界面上陽(yáng)離子或原子得到電子，陰離子失去電子。發(fā)生傳氧和脫硫等電極反應(yīng)。,3熔渣的