生鐵中的各種雜質,在高溫下,在不同程度上都與氧有較大的親和力。因此可以利用氧化的方法使它們成為液體、固體或氣體氧化物,液體和固體氧化物在高溫下與爐襯和加入爐內的熔劑起作用,結合成爐渣,並在扒渣時被排除爐外,氣體也在鋼水沸騰時被CO帶到爐外。
在鍊鋼爐內,雜質的氧化主要是依靠FeO的存在而實現的。
2Fe+O2→2FeO
1、矽元素的氧化
矽與氧有較大的親和力,因此矽的氧化很迅速,它在冶煉初期就已經完全被氧化而生成SiO2:
Si+2FeO→SiO2+2Fe
同時SiO2又和FeO反應形成矽酸鹽:
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
這種鹽是爐渣中很重要的一部分,它與CaO作用生成穩定化合物2CaO·SiO2和FeO,前者牢固存在於爐渣中,後者變成了渣中的遊離成分,使渣中FeO的含量增加,對促進雜質的氧化是比較有利的。其反應如下:
2FeO·SiO2+2CaO→2CaO·SiO2+2FeO
2、錳元素的氧化
錳也是易氧化的元素,它所生成的MnO有較高的熔點,MnO在金屬液中並不溶解,但是它與SiO2形成化合物浮在液體金屬表面,成為爐渣的一部分。
Mn+FeO→MnO+Fe
2MnO+SiO2→2MnO·SiO2
矽、錳的氧化反應放出大量的熱,可以使爐溫迅速提高(這一點對轉爐鍊鋼特別重要),大大加速了碳的氧化過程。
3、碳元素的氧化
碳的氧化需要吸收大量的熱能,所以必須在較高的溫度下才能進行。碳的氧化又是鍊鋼過程中很重要的一個反應:
C+FeO→CO+Fe
由於碳氧化時生成了CO氣體,它從液體金屬中逸出時起強烈的攪拌作用,這種作用叫做“沸騰”。產生沸騰的結果,可以促使熔池成分和溫度均勻,加速金屬與爐渣介面的反應,同時也有利於去除鋼中氣體和夾雜物。
4、磷元素的氧化
磷的氧化在不太高的溫度下即可發生,去磷過程由幾個反應組合而成,其反應如下:
2P+5FeO→P2O5+5Fe
P2O5+3FeO→3FeO·P2O5
當在鹼性爐渣中有足夠的CaO時會發生如下反應:
3FeO·P2O5+4CaO→4CaO·P2O5+3FeO
所生成的4CaO·P2O5是穩定的化合物,它牢固地保持在爐渣中,因而達到了去磷的目的。
必須注意,鋼水在脫氧過程中,要加入矽鐵、錳鐵等脫氧劑,因而常常在脫氧以後,爐渣呈現酸性,而使3FeO·P2O5遭到破壞,從中還原出P2O5,而P2O5是不穩定的氧化物,它在高溫下易被碳還原,產生回磷現象。這也說明了在酸性爐內去磷是十分困難的。為了防止這種現象的產生,必須適當地增加爐渣鹼度和渣量,提高爐渣氧化性等。
生鐵中的各種雜質,在高溫下,在不同程度上都與氧有較大的親和力。因此可以利用氧化的方法使它們成為液體、固體或氣體氧化物,液體和固體氧化物在高溫下與爐襯和加入爐內的熔劑起作用,結合成爐渣,並在扒渣時被排除爐外,氣體也在鋼水沸騰時被CO帶到爐外。
在鍊鋼爐內,雜質的氧化主要是依靠FeO的存在而實現的。
2Fe+O2→2FeO
1、矽元素的氧化
矽與氧有較大的親和力,因此矽的氧化很迅速,它在冶煉初期就已經完全被氧化而生成SiO2:
Si+2FeO→SiO2+2Fe
同時SiO2又和FeO反應形成矽酸鹽:
2FeO+SiO2→2FeO·SiO2
這種鹽是爐渣中很重要的一部分,它與CaO作用生成穩定化合物2CaO·SiO2和FeO,前者牢固存在於爐渣中,後者變成了渣中的遊離成分,使渣中FeO的含量增加,對促進雜質的氧化是比較有利的。其反應如下:
2FeO·SiO2+2CaO→2CaO·SiO2+2FeO
2、錳元素的氧化
錳也是易氧化的元素,它所生成的MnO有較高的熔點,MnO在金屬液中並不溶解,但是它與SiO2形成化合物浮在液體金屬表面,成為爐渣的一部分。
Mn+FeO→MnO+Fe
2MnO+SiO2→2MnO·SiO2
矽、錳的氧化反應放出大量的熱,可以使爐溫迅速提高(這一點對轉爐鍊鋼特別重要),大大加速了碳的氧化過程。
3、碳元素的氧化
碳的氧化需要吸收大量的熱能,所以必須在較高的溫度下才能進行。碳的氧化又是鍊鋼過程中很重要的一個反應:
C+FeO→CO+Fe
由於碳氧化時生成了CO氣體,它從液體金屬中逸出時起強烈的攪拌作用,這種作用叫做“沸騰”。產生沸騰的結果,可以促使熔池成分和溫度均勻,加速金屬與爐渣介面的反應,同時也有利於去除鋼中氣體和夾雜物。
4、磷元素的氧化
磷的氧化在不太高的溫度下即可發生,去磷過程由幾個反應組合而成,其反應如下:
2P+5FeO→P2O5+5Fe
P2O5+3FeO→3FeO·P2O5
當在鹼性爐渣中有足夠的CaO時會發生如下反應:
3FeO·P2O5+4CaO→4CaO·P2O5+3FeO
所生成的4CaO·P2O5是穩定的化合物,它牢固地保持在爐渣中,因而達到了去磷的目的。
必須注意,鋼水在脫氧過程中,要加入矽鐵、錳鐵等脫氧劑,因而常常在脫氧以後,爐渣呈現酸性,而使3FeO·P2O5遭到破壞,從中還原出P2O5,而P2O5是不穩定的氧化物,它在高溫下易被碳還原,產生回磷現象。這也說明了在酸性爐內去磷是十分困難的。為了防止這種現象的產生,必須適當地增加爐渣鹼度和渣量,提高爐渣氧化性等。