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1、引言：引言：炉外精炼的含义 8.1 钢液的真空处理钢液的真空处理 8 钢液的炉外精炼原理钢液的炉外精炼原理8.1引言：引言：炉外精炼的含义返回1 炉外精炼的含义2 炉外精炼的方法3 炉外精炼在要完成的任务4 精炼手段1 炉外精炼返回 就是将在转炉或电炉内初炼的钢液倒入钢包或专用容器内进行脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属夹杂物和调整钢液成分及温度以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺，即将在常规炼钢炉中完成的精炼任务，如去除杂质(包括不须要的元素、气体和夹杂)、调整和匀整成分和温度的任务，部分或全部地移到钢包或其他容器中进行，变一步炼钢法为二步炼钢，即把传统的炼钢过程分为初炼和精炼两步进行。(1)初炼
2、时炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳、去除杂质和主合金化，获得初炼钢水；(2)精炼则是将初炼的钢水在真空、惰性气体或还原性气氛的容器内进行脱气、脱氧、脱硫、去除夹杂物和成分微调等。2 炉外精炼的方法返回第一类：单元操作内容少，功效单一，处理时间短，是用 于生产节奏快的状况。真空处理：真空室处理（VD）、真空浇注、滴硫式处 理、循环脱气（RH）、提升脱气（DH）等；喷粉处理：SL、TN、KIP、RH-IJ等；吹氩：吹氩搅拌、罩下吹氩（CAS）、CAS-OB、IR-UT等。其次类，有较多的单元操作，功效较全面，处理时间长，成本较高。例如：不锈钢脱碳：AOD、VOD、RHOB等；加热精炼；V
3、AD、ASEA-SKF、LF等。3 炉外精炼要完成的任务返回（1）降低钢中氧、硫、氢、氮和非金属夹杂物含量，变更夹杂物形态，以提高钢的纯净度，改善钢的机械性能。（2）深脱碳，满足低碳或超低碳钢的要求。在特定条件下，把碳脱到极低的水平。（3）微调合金成分，把合金成分限制在很窄的范围内，并使其分布匀整，尽量降低合金的消耗，以提高合金收得率。（4）调整钢水温度到浇注所要求的范围内，最大限度地减小包内钢水的温度梯度。4 精炼手段下页有六种：渣洗、真空、搅拌、喷吹和加热(调温)、过滤等（1）渣洗下页 获得干净钢并能适当进行脱氧、脱硫的最简便的精炼手段。将事先配好(在特地炼渣炉中熔炼)的合成渣倒入钢包内，
4、借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂等精炼任务。在电弧炉冶炼中，还有在出钢前限制调整还原渣的成分、流淌性和温度，出钢时钢渣混出，借此使钢液与还原渣充分混合，以进步利用还原渣的精炼作用脱氧脱硫，称同炉渣洗，这种工艺也是利用了渣洗原理。（2）、（）、（3）、（）、（4）、（）、（5）、（）、（6）（2）真空：将钢水置于真空室内，由于真空作用使反应向生成气相方向移动，达到脱气、脱氧、脱碳等目的。真空是炉外精炼中广泛应用的一种手段。（3）搅拌：通过搅拌扩大反应界面，加速反应物质的传递过程，提高反应速度。搅拌方法：吹气搅拌和电磁搅拌。（4）加热：调整钢水温度的一项
5、重要手段，使炼钢与连铸更好地连接。加热方法：电弧加热法和化学加热法。（5）喷吹：用气体作载体将反应剂加入金属液内的一种手段。喷吹的冶金功能取决于精炼剂的种类，它能完成脱碳、脱硫、脱氧、合金化和限制夹杂物形态等精炼任务。（6）过滤：利用陶瓷过滤器将中间包内钢液中的氧化物夹杂等过滤掉。真空应用最广而且效果明显。吹氩时的氩气泡也可看作小的真空因为其中CO、H2、N 2的分压均很小。返回8.1钢液的真空处理钢液的真空处理1 真空冶金的一般规律真空冶金的一般规律压力对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响2 金属的真空脱氧金属的真空脱氧3 钢液的真空脱气钢液的真空脱气返回1真空冶金的一般规律真空冶金的一般规
6、律 压力对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响（1）依据麦克斯韦关系式，吉布斯自由能随压力的变更，确定于该物质在该温度下的摩尔体积。气体物质的摩尔体积大，压力的变更明显地影响气态物质的吉布斯自由能。n摩尔气体在温度不变而气体压力变动的状况下，吉布斯自由能的变更关系可用下式表达。式中n为气体摩尔数；R为气体常数；T为确定温度；P1和P2分别为反应的始态与终态时的气体压力。返回分析分析1）当反应生成物为气体时，降低系统的压力，反应仍具有自发进行的趋势，也就是提高真空度可使已达到平衡的反应向产生气体的方向接着进行。2）在常压下适用的物理化学基本规律在高真空条件下（如1Pa）照旧是适用的。3）压力的变更
7、使冶金物理化学理论分析增加了一个变量。在常压下往往将相律公式简化为F=C-P+1，但当压力变更时，相律公式仍应复原为F=C-P+2下页以液态Fe-C合金和由CO与CO2组成的气体混合物之间的相互作用为例，探讨：当温度为1600时，=-97853.5JK=535.3平衡常数：返回分析（假设钢液含碳0.2%，碳的活度系数为1.067，碳在钢液中的活度，与此相应气体混合物的压力比为：当气体混合物的压力为0.1MPa时，可以求出CO和CO2的平衡分压：开启真空泵，使气体压力降至原来的 ，炉内两种气体的分压也分别下降 ，则明显，混合气体压力比也随之变更，但是，平衡常数不变，在1873K时，K=535.3
8、，由此得出：结论结论（1）当抽真空时会引起平衡向碳的活度）当抽真空时会引起平衡向碳的活度降低的方向移动，即起到脱碳的效果。降低的方向移动，即起到脱碳的效果。（2）规律推广：在有气体参与的全部冶规律推广：在有气体参与的全部冶金反应当中应用真空，当过程中有气相金反应当中应用真空，当过程中有气相参与，并且反应生成物中气体摩尔数大参与，并且反应生成物中气体摩尔数大于反应物中气体摩尔数时，便可利用真于反应物中气体摩尔数时，便可利用真空引起的反应平衡移动来达到精炼的目空引起的反应平衡移动来达到精炼的目的。如真空脱氧、真空脱碳等。的。如真空脱氧、真空脱碳等。2 金属的真空脱氧金属的真空脱氧（1）真空条件下碳
9、的脱氧实力在常压下进行冶炼时，碳的脱氧实力较低，必需运用强脱氧剂进行终脱氧。碳的脱氧产物是CO气体，在降低压力后，平衡向产生CO气体方向移动，使碳的脱氧实力提高。图8-1表示不同压力下碳的脱氧实力与几种元素脱氧实力的比较。分析图真空条件下，碳的脱氧实力可以达到和硅、铝相近的水平，碳脱氧的反应式如下：当钢液中C、O含量不高时，可用浓度代替活度，即在T=1873K，时，求得m=0.0024。因为K和m在确定温度下是常数，所以真空可以使碳的脱氧实力提高。在实际状况下，碳的脱氧实力并不能达到热力学计算的那样强的水平，提高真空度不能使碳的脱氧实力无限提高。在生产实践中不管接受哪一种真空熔炼或处理装置，钢液在真空下由碳脱氧后，其残存的氧含量总是大于按热力学计算的值。真空碳脱氧的动力学