从热力学：增加CaO，减少S；从动力学：R过高，炉渣粘性大， 扩散速度降低，不利于脱硫。
②渣中FeO含量
FeO含量低，有利于脱S
③温度
(CaS) ( FeO) Ks= [ FeS] (CaO)
6024 lgKs=－ +1.79 T
T↑ Ls↑； 高温能促进石灰的渣化和提高炉渣的流动性，Ls↑。 ④渣量 [S]=
二、炉渣组成
（以氧化物为主）
碱性氧化物：CaO、MgO、MnO、FeO、NaO等 酸性氧化物：SiO2、P2O5、TiO2 两性氧化物：Al2O3、Fe2O3 还有CaF2、CaS、 FeO
碱性 CaO MgO MnO
中性 酸性 FeO CaF2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 SiO2 P2O5
炼钢炉的一般温度为1573~1973K，在此温度下相互化合成低 熔点化合物达到熔化的目的。
三、炉渣分类
渣 的 酸 碱 性 碱性渣（都有脱S、P）
酸性渣
渣 的 氧 化 性
氧化性（转炉、平炉） 还原性（电炉还原期）
四、炼钢炉渣的作用
（1）去除有害杂质P、S （2）向钢中传输送氧并氧化钢中C和其他杂质。 （3）保存熔化热量和减浸金属吸收有害气体H2、N2。 （4）洗涤金属，吸附金属中的非金属杂质。 不利作用：侵蚀炉衬、夹带金属、降低金属回收率。 所以炼钢经造渣，在某种意义上讲炼钢就是“造渣”，只有造好渣才能炼好钢。
四、脱碳反应
1、脱C的作用
①将C氧化脱除至钢种的要求（炼钢的基本任务之一） ②脱C反应产物——CO气体，剧烈搅动金属液与炉渣产生“沸腾”现象。加 速了传质和传热的过程，使熔化成分及温度均匀，有利于物理化学反应速率。 ③CO的剧烈搅动、沸腾有利于熔池中有害气体和非金属杂质的剔除。
2、脱C反应式
2[C]+{O2}=2{CO}（直接，少量） …① (FeO)+[C]=CO+[Fe] （间接，主要） …② [C]+[O]={CO}（主要形式，微弱的放热反应）…③
第7章 炼钢的基本原理
炼钢任务 四脱，二去除，合金化和升温。 浇注
§8.1炼钢的基本任务（包括冶炼和浇注两个环节）
脱C：通过氧化脱除原料中多余的炭 脱P、S：通过造渣把有害元素P、S去除到钢料允许的限度以下。
炼 钢 任 务
升温：依靠铁水物理热和化学热源或外加热源不断将钢液温度调整到 合适范围。
脱氧和合金化：加入脱氧剂和合金元素，脱除钢中多余的氧和调整 金属成分。
六、脱硫反应
1、硫对钢性能的影响
使钢出现热脆性（主要）；降低焊接性能、抗腐性能，延展性及韧性； 硫是易偏析元素，富集于钢锭最后凝固部分。
2、钢材对硫含量的要求
普通级：S≤0.055% ；优质级：S≤0.04%；高级优质级≤0.030~0.020% 3、脱S反应及其影响因素
脱S实质：将溶解于金属液中的硫转变为不溶于金属液的物质， 使其进入炉渣或经炉渣再成气相逸出。 主要通过炉渣脱S，气化去硫占的比例很小。
二、炼钢熔池中的氧化次序
1、纯物质的氧化顺序 仅与温度有关
①t<1400℃时 Si→V→ Mn→C→P→ Fe ②1400℃<t<1530℃ Si→C→V→Mn →P→Fe ③t>1530℃时 C→Si→V→Mn→P→Fe
2、炼钢实际熔池中元素氧化顺序
非纯物质：除与温度有关外，还与浓度有关 Fe、Si、Mn大量氧化，Si、Mn基本氧化完了， 温度升高之后，C被大量氧化（P在冶炼前期 被大量氧化，因有FeO，且钢液有一定碱度） 纯氧化物分解压与温度关系
当C<0.05%时，[C]+2[O]={CO2} 3、脱碳反应的条件（碳氧浓度积） [O]炉渣>[O]实际>[O]平衡 （？） …④
po 2 k [%C].[%Ο]
1 m [%C].[%O] k
4、脱C反应速度的决定因素
（1）反应产物CO气泡的形成，长大和排除 转炉：氧流在反应区与金属液直接接触，有大量气泡弥散于金属熔池内， [C]—[O]反应在气泡表面进行，生产CO分子立即进入气相。 平炉与电炉：CO气泡在粗糙的炉底和炉壁的耐火材料表面的形成， 长大、上升、沸腾、熔化、排出。（不利于CO气泡的形成） （2）[C]、[O]向反应区的扩散速度 实践证明：钢液含C量存在一个临界值[%C]临，0.10~0.07% 当[%C]实<[%C]临 由碳的扩散速度决定脱C反应速度 当[%C]实>[%C]临 由氧的扩散速度决定脱C反应速度 而炼钢过程中[%C]实是大于[%C]临， 所以炼钢过程中脱C反应速度，主要由供氧速度决定。
五、脱磷反应
1、脱P反应的意义（P的危害） （1）钢中含P量的增加，钢的脆性断裂倾向增大，塑形和韧性下 降， 特别在低温下更加严重，成为钢的“冷脆” （2）P对钢的焊接性能有不良作用。 （3）P造成钢的偏析（P在铁中偏析小数为0.94） 2、钢对P的要求 普通≤0.045% 优质：<0.030% 非优质≤0.020%
3、脱P反应（P的氧化在炉渣—金属液界面进行） 2[P]+5(FeO)=(P2O5)+5Fe (P2O5)+3(FeO)=(3FeO· P2O5) （高温下不稳定，分解产生P2O5，而P2O5也易分解） 有效脱P: (3FeO· P2O5)+3(CaO)=(3CaO· P2O5)+3(FeO) 或(3FeO· P2O5)+4(CaO)=(4CaO· P2O5)+3(FeO) 脱P总反应式：2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO· P2O5)+5[Fe]+1034139KJ
渣中氧化铁形式：FeO和Fe2O3。将Fe2O3折合成FeO 全氧法：%ΣFeO=%FeO+1.35×%Fe2O3 全铁法：%ΣFeO=%FeO+0.9×%Fe2O3
§8.2 炼钢过程的基本反应
一、供氧及熔池中传氧方式
1、供氧方式 直接供氧（氧气顶吹转炉） 间接供氧（电炉氧化期炉气，转炉） 矿石供氧（平炉、电炉、矿石作冷却剂时） 2、传氧方式 直接和间接 {O2}+2[Me]=2MeO (FeO)=[O]+Fe 间接 FeO参与传氧 2[O]+[Si]=SiO2 2FeO+ Si=2Fe+ SiO2 [O]+[Mn]=MnO FeO + Mn= Fe+ MnO 5[O]+2[P]=[P2O5] [O]+[C]={CO} 2[O]+[C]={CO2 3、氧的分布 ①熔入金属 液 ②与杂质反应 ③FeO形式入炉渣 直接
y ( FeO) x[Me]+ y ( MnO) y ( Fe2O 3) 3
( MexOy ) y[ Fe] → ( MexOy ) y[ Mn] 2 ( MexOy ) y[ Fe] 3
②脱除钢液中的氧：在钢渣界面去除钢液中的氧，x[Me]+y[O]=(MexOy) 此法特点：钢液中不会产生残存的氧化物夹杂，脱氧速度决定于钢渣界面积。 （3）渣中脱氧法（碳粉、硅粉、碳硅粉）直接脱除渣中不稳定氧化物里 的氧，增强还原能力，充分发挥炉渣界面脱氧作用，并有提高合金元素吸 收率等优点用于电炉还原期
三、硅、锰的氧化和还原（冶炼前期Si、Mn，只需3~5分钟）
1、硅、锰的氧化反应
（1）钢、渣界面反应
2(FeO)+[Si]=(SiO2)+2[Fe]+Q
（2）直接氧化 O2+Si=SiO2 O2+Mn=2MnO
[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]+Q
SiO2+2FeO=2FeO· SiO2+Q
2、脱氧的任务
①把钢中含氧量脱除到钢种要求的范围，按脱氧程度钢可以分为镇静钢、 沸腾钢和半镇静钢三种 ②排除脱氧产物，减少钢中非金属夹杂物数量，并改善存在于钢中夹杂物 的分布和形态，保证钢的性能 ③细化钢的晶粒
3、脱氧方法 (沉淀脱氧、扩散脱氧（钢渣界面脱氧）和真空脱氧)
（1）沉淀脱氧（直接脱氧） 特点：直接与溶解于钢中的氧反应生成不溶解于钢锭的脱氧产物大部分上浮 缺点：部分脱氧产物残留在钢液中，成为非金属夹杂物危害钢的质量 x[Me]+y[O]=MexOy（用于转炉和平炉） 脱氧剂：块状的硅铁、锰铁、铝 （2）扩散脱氧（钢渣界面脱氧）（间接脱氧）（渣中脱氧） 脱氧剂：粉状的硅铁、锰铁、铝 ①脱除渣中的氧（在钢渣界面去除渣中不稳定氧化物）
五、炼钢炉渣的主要性质
炼钢炉渣的主要性质：熔化性、碱度、稳定性、表面性，氧化性。
1、碱度
P低时 R= CaO%/ SiO2% (P<30%) P高时 R= CaO%/( SiO2%+ P2O5%) R=1.3~1.5 低碱性渣 R=1.8~2.0 中性碱渣 R≥2.5 高碱性渣
2、炉渣的氧化性
炉渣向金属熔池传氧的能力，以渣中FeO含量表示%ΣFeO
（1）炉渣脱 S 硫在渣中存在的三种形态：CaS、FeS、MnS。 CaS最稳 定 将钢中FeS→渣中稳定存在的CaS达到去硫的目的。 炼钢时的脱硫反应：（FeS)+(CaO)=(FeO)+(CaS)-Q
Ls=(%S)/ [%S]—脱硫指数（硫的分配系数），Ls表示炉渣的脱硫能力。
（2）影响炉渣脱硫的因素 ①碱度
2FeO· SiO2+2CaO=2CaO· SiO2+2FeO
在碱性环境下Si几乎全部被氧化， 而不会再被还原。
2、硅、锰的还原反应
(SiO2)+2[C]=[Si]+2{CO} [Mn]+(FeO)=[Fe]+较
（1）Si、Mn在初期均被大量氧化，Mn氧化程度低于Si （2）Mn在酸性渣中氧化比较完全，Si在碱性渣中氧化比较完全。 （3）升高温度有利于Mn的还原，冶炼后期有余锰。