洁净钢的脱氧分析课件.ppt

1、洁净钢的脱氧分析洁净钢的脱氧分析一，碳氧平衡间接氧化：2O 2C 2CO 2O C CO2C的氧化产物绝大 多数是CO而不是CO2。C含量高时，CO2也是脱碳反应的氧化剂。C?O乘积：C+O=CO?G?2048238.94T1,2036.21070loglog?TOCPKCO取PCO1 atm,036.2107010?TOC1Reed Thomas,Free Energy of Formation of Binary Compounds,MIT Press,19712J.F.Elliott,Thermochemistry for Steelmaking,Vol.2,Addison-Wesley

2、1963温度温度 CC?OO 1500K 0.001781 1600K 0.001974 1700K 0.002161 1800K 0.002342 1900K 0.002517 2000K 0.002685 0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.50.60.60 00.20.20.40.40.60.60.80.81 1CC，wt%wt%O，wt%16501650C+O=CO?G?2048238.94T1,2036.21070loglog?TOCPKCO036.2107010?TCOPOC1Reed Thomas,Free Energy of Formation of

3、 Binary Compounds,MIT Press,19712J.F.Elliott,Thermochemistry for Steelmaking,Vol.2,Addison-Wesley1963真空碳脱氧真空碳脱氧RH真空脱碳时，C、O反应生成CO气体，降低真空中CO分压，使C和O的反应生成CO气体的方向进行:C+O=CO(g)其反应的平衡常数为:K=pco/(aCaO)=pco/(fC%CfO%O)当钢液中碳和氧的浓度很小时fC和fO可以看做1，则:K=pco/(%C%O)脱碳反应的热力学由上式可以看出，当降低钢液上气相压力pco时，C与O的积也相应减少。不同压力条件下的碳氧平衡曲线

4、如图所示。随着系统压力的降低，形成一氧化碳的反应物C和O的含量也相应减少，从面达到脱碳目的。温度为1600时不同分压pCO条件下的碳氧平衡等压曲线二、硅氧、锰氧平衡二、硅氧、锰氧平衡脱氧反应式：?yxOMOyMx?平衡常数式：yxmOOMM1K?当脱氧产物为纯氧化物或呈饱和态时，aMxOy1，钢液中MM、OO活度系数取为1，yOOxMMMxOymaaaK?yxmOM 1K?取Km的倒数，yxOMK?K称为脱氧常数，用以判断元素的脱氧能力。元素的脱氧能力：一定温度下与一定浓度的脱氧元素相平衡的氧含量的高低。?与一定浓度脱氧元素M相平衡的钢液O含量愈高，元素的脱氧能力愈弱。?与一定浓度脱氧元素M相

5、平衡的钢液O含量愈低，元素的脱氧能力愈强。?在1600元素含量为0.1时，各种元素的脱氧能力顺序为：Ca、Al、Ti、B、C、Si、V、Cr、Mn 依次减小。?随着温度下降，平衡发生移动，使脱氧反应不断进行。yxOMK?脱氧反应式 log K 1873K时的K 2Al3OAl2O3(s)64000/T20.57 2.5110-14 2B3OB2O3(l)10-8 BaOBaO(s)10000/T1.8 7.2610-8 COCO 1160/T2.003 0.00239 CaOCaO(s)8.3210-10 2Ce3OCe2O3 7.9410-18 2Cr3OCr2O3 44040/T19.42

6、 8.0710-5 Mn OMnO(l)12950/T5.53 0.0413 Nb2ONbO2(s)32780/T13.92 0.000262 Si2OSiO2(s)30110/T11.40 2.1110-5 2Ta5OTa2O5(s)63100/T21.90 1.6210-12 3Ti 5OTi3O5(s)7.9410-17 2V3OV2O3(s)43490/T17.60 2.4010-6 ZrO2(s)Zr 2O 57000/T21.8 2.3310-9 硅氧平衡硅氧平衡根据前面所述计算公式可求得不同温度下的硅氧平衡如右表：温度（）Si?O215801.4110-515901.7310-5

7、16002.1110-516102.5710-516203.1210-5锰氧平衡锰氧平衡根据前面所述计算公式可求得不同温度下的锰氧平衡如右表：温度（）Mn?O15800.034815900.037916000.041316100.044916200.0489三、单独元素的脱氧能力在1650、脱氧产物活度为1的条件下，元素脱氧能力：Ca Al Ti C Si V Cr Mn?yxOMOyMx?锰的锰的脱氧脱氧Mn+O=MnO(l)?G?=285025126.84 T 00.20.40.60.811.21.41.61.8200.511.52Mn,%O,%1650?脱氧能力很低；?局部锰含量高，可局

8、部脱氧；?随温度降低，锰脱氧能力增强；?与硅、铝同时使用，增强硅、铝的脱氧能力。硅的硅的脱氧脱氧Si+2O=SiO2(s)?G?=585700226.86 T00.010.020.030.040.050.0600.511.52Si,%O,%1650?具有较强的脱氧能力；?随温度降低，脱氧能力增强；铝的铝的脱氧脱氧2Al+3O=Al2O3(s)?G?=1243660394.7 T?非常非常强的脱氧能力；?随温度降低，脱氧能力增强；?为大多数钢种采用。0102030405000.020.040.06Al,%O,ppm165000.020.040.060.080.100.020.040.060.080.1AlCSi%C、%Al、%Si%O真空条件下 C、Al、Si成分的氧化趋势00.020.040.060.080.100.0010.0020.0030.0040.005AlC%C、%Al%O