第八章 钢铁冶金原理脱氧

1、表面张力：垂直作用在液面上任一直线的两侧，沿液体的切面向着两侧的拉力，N/m2、穿透度：它为反应过程中，矿球半径改变的分数，用f 表示，0(1)r r f =-。

它和R 的关系为1/31(1)f R =--。

3、沉淀脱氧：向钢液中加入能与氧形成稳定化合物的元素，形成的氧化物能借自身的浮力或钢液的对流运动而排出。

4、萃取精炼：在一定温度下，在熔盐粗金属中加入附加物，附加物与金属相内杂质生成不溶解于熔盐的化合物而析出，从而达到精炼的目的。

5、二元碱度：渣中的碱性氧化物CaO 含量与酸性氧化物SiO 2含量之比为炉渣的二元碱度。

6、反应度：或称转化率，矿球已反映了的百分数，用R 表示，30(/)1r r R =-。

7、分解压：分解反应的平衡常数等于分解出的气体B 的平衡分压，规定用()B AB P 表示，称为此化合物的分解压。

8、负吸附：溶解组分质点和溶剂质点之间的作用力大于溶剂质点之间的作用力。

溶解组分在表面不出现过剩浓度，称为负吸附。

9、G-D 方程：11220BB n dG n dG ndG ++==∑ 或11220BB x dG x dG xdG ++==∑ 他表示恒温、恒压下，溶液中各组分的偏摩尔吉布斯自由能（或其他偏摩尔量）的改变不是彼此独立的，而是互相制约、互相补偿的。

10、0i γ的物理意义：1）表示溶液中组元i 在浓溶液中服从拉乌尔定律和在稀溶液中服从亨利定律两定律间的差别。

2）是组元i 在在服从亨利定律浓度段内以纯物质i 为标准态的活度系数。

3）是不同标准态的活度及活度系数相互转换的转换系数。

4）是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数。

11、光学碱度：在氧化物中加入显示剂，用光学的方法来测定氧化物施放“电子的能力”以表示出2O -的活度，确定其酸-碱性的光学碱度。

12、过剩碱：用碱的总量减去形成复合化合物的消耗的碱性氧化物，用来表示渣中碱性氧化物。

13、亨利定律：当溶液组分B 的浓度趋近于零（0B x →）的所谓稀溶液中，组分B 的蒸汽压与其浓度B x 成线性关系：()BH x B p K x '=,p '--组分B 在B x 的平衡蒸汽压，()H x K --比例常数。

四，气-固相反应速率的影响因素：气-固相反应的速率与k 、De 等参数有关，故影响反应速率的因素有温度、压力、气流特性及多孔产物层的物理性状等。

⑴温度：RTED eD D -=0,RTED ek k -=0，但D k E E >，所以温度对k 的影响大于对D 的影响。

随着温度的升高k 的增加率大于D 。

故在低温下，D k <<，界面化学反应为过程的限制性环节，随着温度的升高，k 与D 的差别减小，过程处于过度范围，在高温下D k >>，扩散为过程的限制性环节。

⑵固相物的孔隙度：如果固相反应物的孔隙度较大，孔隙结构为开口型，构成了贯穿固体内部的细微通道网络，气体沿这些通道扩散，除了固体的宏观表面外，其微观表面也可作为反应的相界面，使反应成体积性发展，总反应速率远大于未反应核模型的计算值。

固相生成物的孔隙度对反应过程速率的影响往往更大。

当孔隙度较大时，气体内扩散阻力减小，过程的限制性环节可能是界面化学反应。

生成物的孔隙度取决于固相生成物与固相反应物的摩尔体积的差别。

当生成物的摩尔体积小于反应物的摩尔体积时，固相生成物具有多孔结构，对气体的内扩散有利，相反，固相生成物具有致密结构。

⑶固相物的粒度及形状：固相反应物的粒度越小，比表面积越大，反应速率加快。

因而对于致密结构的矿石应选取较小的粒度。

但粒度过小会影响料柱的透气性。

矿粒的形状会影响反应物的比表面积，形状越不规则比表面积越大。

当界面化学反应为限制性环节时，其速率与形状系数的关系为：()()[]τρ∙-=--00111c c k R F平F-形状系数，VrAF =（A-面积，V-体积，r-特性尺寸） 对于球形矿粒，F=3，()()τρ∙-=--003111r c c k R 平对于圆柱形矿粒，F-2，()()τρ∙-=--002111r c c k R 平对于平板形矿粒，F-1，()()τρ∙-=--0011r c c k R 平可见平板形矿粒的反应速率最高。

第8讲炼钢的基本反应现代特殊钢生产的主要方法有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法，虽然它们生产所用的原料及加热方式不同，但冶炼过程中的基本反应是相同的，即先通过氧化的方式去除杂质元素，然后再进行还原脱氧，最后进行合金化处理，完成炼钢的工艺操作过程。

3.1 炼钢的基本任务钢的许多使用性能如韧性、强度、热加工性能和焊接性能等均优于生铁。

生铁一般只限于铸造用，而钢则能适应多种用途的需要，因此得到广泛的应用。

生铁和钢在性能上所以会有这样大的差别，其根本原因是它们的化学成分不同，生铁和钢中的的主要化学成分列于表1中。

表 1 生铁和碳素钢的化学成分化学成分(w/%)炼钢的基本任务可以归纳为以下几点：(1) 脱碳并去气、去夹杂生铁的碳含量高达3.5%～4.0%，而所有钢的碳含量均低于2.0%，碳含量高是造成生铁硬而脆的根本原因。

因此炼钢的首要任务是脱除铁水中多余的碳，其工艺手段是向熔池吹氧或加矿石进行氧化。

另外，生铁中含有较多的氮、氢和非金属夹杂物，而且在冶炼过程中金属还会和炉气中的氮、氢接触而吸气，并产生大量夹杂物。

这些气体元素和夹杂物对钢的性能也有许多不利的影响，所以在炼钢时也必须把它们去除。

一般情况下，脱气和去除夹杂是通过脱碳过程来完成的，即在脱碳时钢液内生成的CO气泡逸出时会将氮、氢及夹杂物带出，所以脱碳过程也是个脱气和去除夹杂物的过程。

(2) 脱除硫和磷生铁的硫、磷含量都比较高，而且较高的含硫量和含磷量分别会使钢产生“热脆”和“冷脆”，它们都是钢中的有害元素(少数钢种例外)，因此炼钢过程中必须完成去除硫、磷的任务。

脱磷所采取的工艺手段是造好碱性氧化渣，而脱硫则应造好碱性还原渣。

(3) 脱氧通过吹氧、加矿石和其它脱氧剂完成钢液的氧化脱碳、脱磷和硫后，钢中的氧含量将增多。

由于氧也是钢中的有害元素，所以冶炼后期要进行终脱氧操作。

采取的方法是向钢液中加入脱氧剂，即向钢中加入与氧亲和力大于铁的金属或者它们的铁合金。

铝酸钙脱氧原理介绍如下：铝酸钙脱氧是一种常用的脱氧方法，主要应用于钢铁冶金、铸造等工业领域。

铝酸钙脱氧原理是利用铝酸钙在高温下分解产生的氧化铝反应与钢水中的氧气反应，将钢水中的氧化物还原成气体排出，从而达到脱氧的目的。

下面将详细介绍铝酸钙脱氧的原理。

一、铝酸钙的分解原理铝酸钙化学式为CaAl2O4，是一种高熔点的化合物，熔点约为1600℃。

在高温下，铝酸钙容易分解，产生氧化铝和钙氧化物等物质，其中氧化铝是一种常见的脱氧剂。

CaAl2O4 → Al2O3 + CaO二、铝酸钙脱氧原理钢水中的氧和铝酸钙分解产生的氧化铝反应，将钢水中的氧化物还原成气体排出，从而达到脱氧的目的。

O2 + Al2O3 → Al2O4Al2O4 + 3C → 2Al + 3COCaO + SiO2 → CaSiO3三、脱氧过程在钢水中加入铝酸钙后，钢水中的氧会与铝酸钙分解产生的氧化铝反应，生成铝酸钙和二氧化碳等物质。

随着钢水温度升高，铝酸钙会进一步分解，产生更多的氧化铝和钙氧化物等物质。

其中氧化铝会与钢水中的氧反应，生成气体，并将钢水中的氧化物还原成气体排出。

四、脱氧效果铝酸钙脱氧的效果受到许多因素的影响，如铝酸钙的加入量、钢水温度、气体排出等。

一般来说，铝酸钙的加入量应根据钢水的不同成分和温度进行调整，加入量过多会导致钢水中的氧化铝分解不完全，加入量过少则会影响脱氧效果。

同时，钢水温度也是影响脱氧效果的重要因素，温度过低会影响铝酸钙的分解速度，温度过高则会导致铝酸钙分解过快，使脱氧效果受到影响。

因此，在使用铝酸钙脱氧时，需要根据具体情况进行调整，以获得最佳的脱氧效果。

综上所述，铝酸钙脱氧是一种常用的脱氧方法，其原理是利用铝酸钙在高温下分解产生的氧化铝反应与钢水中的氧气反应，将钢水中的氧化物还原成气体排出，从而达到脱氧的目的。

铝酸钙脱氧效果受到许多因素的影响，需要根据具体情况进行调整，以获得最佳的脱氧效果。

炼钢铝脱氧剂简介炼钢铝脱氧剂是一种常用于炼钢和铸造行业的辅助材料。

它的主要作用是将钢铁和铝合金中的氧气去除，以提高材料的质量和性能。

本文将介绍炼钢铝脱氧剂的原理、应用和常见类型。

原理炼钢铝脱氧剂的原理是利用铝和氧的强烈亲和力。

在高温下，铝能与氧迅速发生反应，生成高度稳定的氧化铝。

这个反应是放热的，有助于提供足够的能量使其效果更好。

炼钢铝脱氧剂中的铝含量一般在10-20%左右，适当的铝含量可以确保充分脱氧，并避免过度脱氧导致其他问题的出现。

同时，炼钢铝脱氧剂中还常添加一些其他元素，如钙、硅等，以进一步调控脱氧反应的速度和效果。

应用炼钢铝脱氧剂主要应用于以下两个领域：炼钢在炼钢过程中，钢水中存在着一定的氧含量。

氧会对钢的性能产生负面影响，例如氧会降低钢的塑性和韧性，增加钢的脆性。

因此，在炼钢过程中，需要通过添加脱氧剂来去除钢水中的氧。

炼钢铝脱氧剂在炼钢过程中广泛应用。

它能够快速有效地将钢水中的氧气与铝反应生成氧化铝，从而达到脱氧的目的。

同时，炼钢铝脱氧剂还能减少钢液中的夹杂物数量，提高钢的纯度。

铸造在铸造过程中，铝合金中的氧也是一个重要的问题。

高温下，铝与氧反应会生成氧化铝，氧化铝会在合金中形成氧化物夹杂物，影响合金的质量和性能。

炼钢铝脱氧剂同样可应用于铸造中。

通过添加炼钢铝脱氧剂，可以有效地去除铝合金中的氧气，减少氧化物夹杂物的形成，提高合金的均匀性和强度。

常见类型根据不同的配方和应用需求，炼钢铝脱氧剂有多种常见的类型。

其中一些常见的类型包括：•铝硅脱氧剂：主要由铝和硅的化合物组成，脱氧效果好，耐高温。

•铝钙脱氧剂：主要由铝和钙的化合物组成，能减少钢液中的硫含量。

•铝锰脱氧剂：主要由铝和锰的化合物组成，能提高钢液的流动性和凝固性。

不同类型的炼钢铝脱氧剂具有不同的特点和适用范围，根据具体的应用需求选择合适的类型。

结论炼钢铝脱氧剂是炼钢和铸造行业中不可或缺的辅助材料。

它通过与氧气发生反应，将钢铁和铝合金中的氧去除，提高材料的质量和性能。

炼钢脱氧剂前言炼钢脱氧剂是炼钢过程中的重要辅助剂，用于去除钢铁中的氧气，提高钢铁的纯度和质量。

本文将全面探讨炼钢脱氧剂的原理、种类、应用以及未来发展趋势。

原理在炼钢过程中，钢水中的氧气会对钢铁产生不利影响，其中最主要的问题是碳增加。

氧化碳会导致钢铁的碳含量升高，从而降低钢铁在冷加工及焊接过程中的可塑性和可焊性。

因此，炼钢过程中需要引入脱氧剂来与氧气反应形成稳定的化合物，以将氧气从钢水中去除。

常见的脱氧剂包括铝、硅、钛等元素。

这些元素与氧气反应时会生成相对稳定的氧化物，从而实现脱氧的效果。

脱氧剂的选择需要考虑到其对钢铁的影响，包括脱氧效果、添加量、产生的副产物等。

种类铝脱氧剂铝是一种常用的脱氧剂，其添加量较小且成本相对较低。

铝与氧气反应后生成的氧化铝具有良好的稳定性，能够有效地将氧气从钢水中脱除。

同时，铝的添加还能够细化钢铁的晶粒，提高机械性能和韧性。

硅脱氧剂硅也是一种常见的脱氧剂，其添加量相对较大。

硅与氧气反应后会生成二氧化硅，具有较高的熔点。

硅脱氧剂在炼钢过程中还能够提高钢铁的耐蚀性和抗氧化性能，适用于一些特殊要求的钢铁产品。

钛脱氧剂钛是一种高效的脱氧剂，其添加量较小但成本相对较高。

钛与氧气反应后会生成钛酸钙等氧化物，具有良好的热稳定性。

钛脱氧剂能够有效地降低钢铁中的氧含量，提高钢铁的纯度和质量。

其他脱氧剂除了上述常见的脱氧剂外，还有一些特殊情况下使用的脱氧剂。

例如，铌脱氧剂可用于耐热钢的生产，镁脱氧剂可用于铝杂质较高的钢铁制造。

应用炼钢脱氧剂广泛应用于钢铁制造过程中。

其主要作用是去除钢水中的氧气，从而提高钢铁的纯度和质量。

同时，脱氧剂的添加还能够改善钢铁的性能，提高其使用寿命和耐腐蚀性。

脱氧剂的选择需要考虑多个因素，包括钢铁的用途、成本、脱氧效果等。

不同的脱氧剂在不同钢铁制造过程中均有应用，具体选择需要依据实际情况进行。

未来发展趋势随着钢铁工业的发展和技术进步，炼钢脱氧剂的应用也在不断创新和改进。

钢液脱氧的方法引言钢液脱氧是一种常用的钢铁冶炼过程，通过去除钢液中的氧气，可以提高钢的质量和性能。

本文将对钢液脱氧的方法进行全面、详细、完整和深入地探讨。

二级标题1：真空脱氧法真空脱氧法是一种常用的钢液脱氧方法，该方法通过在特定的真空环境中处理钢液，达到脱氧的目的。

真空脱氧法具有以下特点： 1. 需要专门的设备和工艺支持。

2. 可以有效地降低钢液中的氧含量。

3. 成本较高，适用于高品质钢的生产。

三级标题1：真空脱氧法的工艺流程真空脱氧法的工艺流程一般包括以下几个步骤： 1. 真空系统的准备：包括真空泵的启动和真空室的抽空。

2. 钢液的处理：将待处理的钢液倒入真空室中，并控制好温度。

3. 脱氧剂的添加：在钢液中加入适量的脱氧剂，使其与氧气反应，并去除氧气。

4. 脱气处理：将已脱除氧气的钢液进行脱气处理，以提高钢的纯净度。

5. 钢液的出样和测定：取出少量钢液进行成分分析和性能测试。

二级标题2：铝脱氧法铝脱氧法是另一种常用的钢液脱氧方法，该方法通过加入适量的铝元素，使其与氧气发生反应，达到脱氧的目的。

铝脱氧法具有以下特点： 1. 成本相对较低，适用于大规模生产。

2. 脱氧效果好，可以有效地降低钢液中的氧含量。

3. 对钢液的影响较小，不会引起组织演变和成分变化。

三级标题2：铝脱氧法的操作步骤铝脱氧法一般包括以下几个操作步骤： 1. 预处理：将铝块切割成合适大小，并进行表面处理，以便更好地与钢液反应。

2. 加料：将铝块加入到正在冶炼的钢液中，并控制好加入的时间和温度。

3. 均匀搅拌：通过搅拌设备，使钢液和铝块充分混合，促进反应的进行。

4. 脱氧反应：在适当的温度下，铝与氧气反应生成氧化铝，并去除氧气。

5. 过渡处理：适当控制时间，使反应充分进行，并达到脱氧效果。

6. 成分测试：取出经过脱氧处理的钢液进行成分测试和性能分析。

二级标题3：其他脱氧方法除了真空脱氧法和铝脱氧法，还存在其他一些钢液脱氧的方法，例如： - 锰脱氧法：通过加入锰元素，使其与氧气发生反应，达到脱氧的目的。

炼钢常用的脱氧方法炼钢是制备优质钢材的关键工艺之一，而脱氧是炼钢过程中不可或缺的一环。

脱氧是指将熔融钢中的氧气含量控制在一定范围内，以保证最终产品的质量。

炼钢常用的脱氧方法有铝脱氧、硅脱氧、钛脱氧、钒脱氧、锰脱氧和铝硅脱氧等多种方式。

下面将分别介绍这些炼钢常用的脱氧方法。

首先是铝脱氧方法。

铝脱氧是目前应用最广泛的一种脱氧方法。

由于铝加入后能在钢中形成氧化铝夹杂物，有效地阻止了氧气和其他气体的进一步扩散，在脱氧效果上十分明显。

其次是硅脱氧。

硅对钢的应用是由于其具有很强的亲合力，常用于脱氧。

硅在熔融钢中与氧结合生成氧化物，从而起到脱氧的作用。

硅还可以增加熔点、降低塑性、提高硬度和强度等。

接下来是钛脱氧方法。

钛脱氧是通过加入含钛的合金进行脱氧处理。

在熔炼过程中，钛与氧反应生成氧化物，从而起到脱氧作用。

钛脱氧方法能够有效地控制钢中氧的含量，改善钢材的性能。

还有钒脱氧方法。

钒被广泛应用于高强度低合金钢的生产中，钒脱氧方法就是通过钒元素对熔融钢中的氧进行脱氧处理，改善钢的性能。

锰脱氧方法也是一种常用的脱氧方法。

锰作为一种强还原剂，能够有效地脱氧，并且可以提高钢的塑性、焊接性和冷加工性，改善钢的机械性能。

最后是铝硅脱氧方法。

铝硅脱氧是将铝和硅同时添加到炼钢中进行脱氧处理。

这种脱氧方法可以综合发挥铝和硅的优点，脱氧效果显著，能够有效地改善钢的性能。

炼钢常用的脱氧方法有多种选择，每种方法都有其独特的优点和适用范围，可以根据具体的钢材要求和生产工艺选取合适的脱氧方法。

通过合理的脱氧方式，可以有效地控制钢中的氧含量，提高钢的质量和性能，满足不同工程领域的需求。

炼钢常用的脱氧方法-回复炼钢是指将铁矿石转化为钢铁的过程，其中一个重要的步骤是脱氧，即从钢液中去除杂质氧气。

脱氧可以提高钢的质量和性能，并减少钢制品在使用过程中的氧化和腐蚀。

在现代炼钢生产中，有多种常用的脱氧方法，包括铝脱氧、硅脱氧、钙脱氧等。

本文将一步一步回答“炼钢常用的脱氧方法”的问题。

第一步：铝脱氧铝脱氧是一种常用的脱氧方法，可以有效去除钢中的氧气。

铝与氧气反应生成氧化铝，并通过气体的形式排出钢液。

铝脱氧的过程主要通过添加含有铝元素的合金到钢液中来完成。

首先，将铝合金加入到炉中的钢液中。

通常使用的是含有一定比例的铝的合金，如硅铝合金、铝镇静剂等。

添加铝合金的过程中需要注意合金的质量和配比，以确保脱氧效果的稳定和可靠。

随后，将钢液进行搅拌和搅炉，以保证铝合金与钢液均匀混合。

搅炉的过程通常采用钢液的自然对流或机械搅拌的方式，确保合金溶解和混合的充分。

最后，通过加热的过程，将溶解了铝的钢液进行冷却和凝固。

在凝固过程中，氧化铝会随着钢液的上浮而从钢液中逸出，从而达到脱氧的目的。

最终，得到脱氧效果良好的钢坯。

第二步：硅脱氧硅脱氧也是一种常用的脱氧方法，通过添加含有硅元素的合金来去除钢液中的氧气。

硅脱氧的原理与铝脱氧类似，硅与氧气反应生成氧化硅，并通过气体的形式排出钢液。

与铝脱氧类似，首先将硅合金加入到钢液中。

常用的硅合金有硅铁合金和硅镇静剂等。

硅合金的添加过程需要注意合金的质量和配比，以确保脱氧效果的稳定和可靠。

随后，进行搅拌和搅炉过程，确保硅合金与钢液充分混合。

搅炉的方式与铝脱氧类似，通常采用钢液的自然对流或机械搅拌的方式。

最后，将溶解了硅的钢液进行冷却和凝固。

在凝固过程中，氧化硅会随着钢液的上浮而从钢液中逸出，达到脱氧的目的。

得到脱氧效果较好的钢坯。

第三步：钙脱氧钙脱氧是一种常用的脱氧方法，通过添加含有钙的合金来去除钢液中的氧气。

根据钙的溶解度较低和氧化钙的化合特性，钙脱氧可以在较低的温度下进行。