炼钢的基础理论（中国钢铁论坛）.ppt

第二章炼钢的基础理论,第一节钢液的物理性质第二节熔渣的物理化学性质第三节硅、锰的氧化和还原反应第四节碳的氧化反应第五节钢液的脱硫第六节钢液的脱磷第七节钢液的去气、去夹杂,第一节钢液的物理性质,一、钢的密度单位体积钢液所具有的质量，常用符号ρ表示，单位通常用kg/m3。影响钢液密度的因素主要有温度和钢液的化学成分。总的来讲，温度升高，钢液密度降低，原因在于原子间距增大。固体纯铁密度为7880kg/m3，1550℃时液态的密度为7040kg/m3，钢的变化与纯铁类似。,,钢液密度随温度的变化ρ8523-0.8358T273成分对钢液密度的影响ρ1600℃ρ01600℃-210[C]-164[Al]-60[Si]-550[Cr]-7.5[Mn]43[W]6[Ni],,铁碳熔体的密度（kg/m3）,,二、钢的熔点指钢完全转变成均一液体状态时的温度，或是冷凝时开始析出固体的温度。钢的熔点是确定冶炼和浇铸温度的重要参数，纯铁的熔点约为1538℃，当某元素溶入后，纯铁原子之间的作用力减弱，铁的熔点就降低。降低的程度取决于加入元素的浓度、原子量和凝固时该元素在熔体与析出的固体之间的分配。,,各元素使纯铁熔点的降低可表示为,Mi为溶质元素i的原子量；[i]液为元素i在液态铁中的质量百分数；K为分配系数，而K[i]固/[i]液，（1-K）则称为偏析系数。,,,,,计算钢的熔点经验式,T熔1538-90[C]-28[P]-40[S]-17[Ti]-6.2[Si]-2.6[Cu]-1.7[Mn]-2.9[Ni]-5.1[Al]-1.3[V]-1.5[Mo]-1.8[Cr]-1.7[Co]-1.0[W]-1300[H]-90[N]-100[B]-65[O]-5[Cl]-14[As],,或T熔1536-78[C]-7.6[Si]-4.9[Mn]-34[P]-30[S]-5.0[Cu]-3.1[Ni]-1.3[Cr]-3.6[Al]-2.0[Mo]-2.0[V]-18[Ti],,三、钢液的黏度黏度是钢液的一个重要性质，它对冶炼温度参数的制定、元素的扩散、非金属夹杂物的上浮和气体的去除以及钢的凝固结晶都有很大影响。黏度是指各种不同速度运动的液体各层之间所产生的内摩擦力。通常将内摩擦系数或黏度系数称为黏度。,,黏度表示形式,动力黏度，用符号表示；单位为PasNs/m2，1泊0.1Pas；运动黏度，常用符号ν表示，即m2/s钢液的黏度比正常熔渣的要小得多，1600℃时其值在0.002～0.003Pas;纯铁液1600℃时黏度为0.0005Pas。,,,影响钢液黏度因素主要是温度和成分。温度升高，黏度降低。钢液中的碳对黏度的影响非常大，这主要是因为碳含量使钢的密度和熔点发生变化，从而引起黏度的变化。生产实践也表明，同一温度下，高碳钢的流动性比低碳钢钢液的好。因此，一般在冶炼低碳钢中，温度要控制得略高一些。碳含量对钢液黏度的影响见下图。,,温度高于液相线50℃时，碳含量对钢液黏度的影响,,当[C]1.0，则不利于锰的氧化。炉渣氧化性强，则有利于锰的氧化；能增加Mn元素活度的元素，其含量增加，有利于锰的氧化；炉气氧分压越高，越有利于锰的氧化。,,在碱性转炉炼钢过程中，当脱碳反应激烈进行时，炉渣中FeO大量减少，温度升高，这样使钢液中[Mn]回升，这就是产生所谓的锰还原。在酸性渣中，锰的氧化较为完全。锰的氧化也是吹氧炼钢热源之一，但不是主要的。在转炉吹炼初期，锰氧化生成MnO可帮助化渣，并减轻初期渣中SiO2对炉衬耐火材料的侵蚀。在炼钢过程中，应尽量控制锰的氧化，以提高钢水残（余）锰量，发挥残锰的作用。,,钢液中残[Mn]的作用,◆防止钢水的过氧化，或避免钢水中含过多的过剩氧，以提高脱氧合金的收得率，降低钢中氧化物夹杂；◆可作为钢液温度高低的标态，炉温高有利于（MnO）的还原，残锰含量高；◆能确定脱氧后钢水的含锰量达到所炼钢种的规格，并节约Fe-Mn用量。,,第四节碳的氧化反应,碳氧化反应是炼钢过程中极其重要的反应，炼钢过程中的碳氧反应不仅完成脱碳任务，而且还具有以下作用◆加大钢渣界面，加速反应的进行；◆均匀熔池中成分和温度；◆有利于熔渣的形成；◆有利于非金属夹杂的上浮和有害气体的排出；◆放热升温。,,碳氧反应的三种基本形式,在吹氧炼钢过程中，金属液中的一部分碳在反应区被气体氧化，一部分碳与溶解在金属液中氧进行氧化反应，还有一部分碳与炉渣中FeO反应，生成CO。,,,,,,,温度一定，KP是定值，若令m[C][O]，fC.fO1，则,1600℃时，KP400，m0.0025，m即为碳氧浓度积。当达到平衡时，m为一常数.,,,,,常压下碳氧浓度之间的关系,,实际上m不是真正的平衡，因为碳和氧的浓度并不等于它们的活度。只有当[C]→0时，fC.fO1，此时m才接近平衡态。[C]提高时，因fC.fO减小，m值增加[C]1时，m0.0036，[C]2时，m0.0064。,,由于碳氧反应是放热反应，因此，随温度升高，m值升高，曲线向右角移动。由于在炼钢过程中存在着[Fe][O][FeO]，钢中实际氧含量比碳氧平衡时氧含量高。如果与（FeO）平衡的氧含量记作w[O],FeO，则钢中氧含量高于C-O平衡的氧，但低于w[O],FeO。,,将炼钢熔池中实际的含氧量与碳氧平衡的理论含氧量之间的差距，称之为过剩氧。出现过剩氧,m值高于理论值的原因◆与脱碳速度有关，脱碳速度大，过剩氧小;◆理论含氧量的条件为Pco1atm，而实际炉中Pco大于或小于1atm。如LD炉Pco约为1.2atm，而顶底复吹转炉中Pco约为0.7atm。◆含碳量处于低碳时，[O]实还受aFeO和温度的影响。当钢水中含碳量一定时，含氧量随温度的增加而略有增加。,,如果熔池中脱碳反应是[C][O]CO，用下式计算熔池中的氧，即与CO气泡相平衡的浓度气泡中CO分压后可近似等于外界压力，可用下式计算,,,,熔体和炉渣相平衡时，[O]取决于炉渣中的aFeO和分配常数LFeO，可表示为FeO-渣中氧化铁的质量百分数；fFeO-渣中氧化铁的活度系数；LFeO-分配系数，[O]饱和-纯氧化铁渣在铁中的最大溶解度，1600℃时为0.23。,,,,若熔体中氧的平衡浓度为已知，则可以用下式来计算渣与钢间的浓度差,,,,脱碳速率的确定,根据单位时间内氧的消耗来确立脱碳速率的计算式。单位时间内氧的消耗与供氧速度vO2、碳含量[C]、氧含量[O]以及渣中的氧量（O）存在着以下关系忽略过剩氧△[O]的变化，熔体中氧含量的变化值可确定,,,,在dt时间内渣中氧的变化值与FeO、QS之间存在以下关系式Qs为渣量与金属质量之比；而[O]（FeO）fFeOLFeO则,,,,,将d[O]和dO的表达式带入氧量平衡式可得,,,,,上述的脱碳速率方程只适用含碳比较高的情形，氧向熔池中的传输速度是控制性环节，但随着脱碳进行，机理将逐渐发生改变，当碳降到0.2-0.4时，脱碳速率受[C]由钢液内到达反应界面的传质所控制式中kc为碳的传质系数，顶吹氧时约为0.015s-1，底吹氧时为0.017s-1。,,,第五节钢液的脱硫,钢液的脱硫主要是通过两种途径来实现，即炉渣脱硫和气化脱硫。在一般炼钢操作条件下，炉渣脱硫占主导。从氧气转炉硫的衡算可以得出，氧化渣脱硫占总脱硫量的90，气化脱硫占10左右。,,1、渣钢间的脱硫反应,[S]CaOCaS[O]△G098474-22.82T[S]MnOMnS[O]△G0133224-33.49T[S]MgOMgS[O]△G0191462-32.70T硫在金属液中存在三种形式即[FeS]、[S]和S2-。FeS它既溶于钢液，也溶于熔渣。渣钢间的脱硫反应首先钢液中硫扩散至熔渣中即[FeS]→FeS，进入熔渣中的（FeS）与游离的CaO或MnO结合成稳定的CaS或MnS。,,根据熔渣的离子理论，脱硫反应为[S]（O2-）（S2-）[O]在酸性渣中几乎没有自由的O2-，因此酸性渣脱硫作用很小，而碱性渣则不同，具有较强的脱硫能力。上式反应的平衡常数可写为,,,里查森（Richardson定义硫容,表达了炉渣容纳硫的能力。将硫分配比定义为,,,,,影响钢渣间脱硫反应的因素,炼钢温度的影响。钢渣间的脱硫反应属于吸热反应，吸热在108.2-128kJ/mol之间，因此，高温有利于脱硫反应进行。温度的重要影响主要体现在高温能促进石灰溶解和提高炉渣流动性。炉渣碱度的影响。炉渣碱度高，游离CaO多，或（O2-）增大，有利于脱硫。但过高的碱度，常出现炉渣粘度增加，反而降低脱硫效果。,,炉渣中FeO的影响。从热力学角度可以看出，FeO高不利于脱硫。当炉渣碱度高时、流动性差时，炉渣中有一定量的FeO，可助熔化渣。金属液成分的影响。金属液中[C]、[Si]能增加硫的活度系数f[S]，降低氧活度，有利于脱硫。脱硫的有利条件高温，高碱度，低（FeO），好流动性。,,2、气化脱硫,气化脱硫是指金属液中[S]以气态SO2的方式被去除，反应式可表示为在炼钢温度下，从热力学角度上述反应理应能进行。但在钢水中含有[C]、[Si]、[Mn]的条件下，则要直接气化脱硫是不可能实现。钢水气化脱硫的最大可能是钢水中[S]进入炉渣后，再被气化去除.,,,,在顶吹氧气转炉熔池的氧流冲击区，由于温度很高，硫以S、S2、SO和COS的形态挥发是可能的。在电弧炉炉气中已证明有COS存在，所以发生下列的脱硫反应是可能的，即S22CO2COSSO23CO2CO2COS,,3、脱硫反应动力学,在炼钢过程中，脱硫反应和脱磷反应相同，都是渣、钢界面反应，脱硫反应的速率方程可表示为当钢水中硫的传质系数km很大时，此时硫的传质阻力集中于炉渣,,,,,如Ls一定，ks很大，即硫的传质阻力集中于钢水时，即，则脱硫速率方程为,,,,4、提高脱硫速率的措施,反应界面积A越大，脱硫速率就越快。熔池沸腾程度，渣钢间的乳化状况，喷吹搅拌的程度等均对渣、钢界面的大小产生影响。炉渣粘度低、熔池活跃、钢水和炉渣的含硫量差值大时，km、ks大，脱硫速率快。炉渣碱度、炉渣氧化性和熔池温度等操作工艺条件均在Ls产生影响，一切旨在提高Ls的措施均可促进脱硫反应。,,第六节钢液的脱磷,磷在钢中是以[Fe3P]或[Fe2P]形式存在，为方便起见，均用[P]表示。炼钢过程的脱磷反应是在金属液与熔渣界面进行的，首先是[P]被氧化成（P2O5），而后与（CaO）结合成稳定的磷酸钙，其反应式可表示为2[P]5FeO4CaO4CaOP2O55[Fe]2[P]5FeO3CaO3CaOP2O55[Fe],,从CaO-P2O5相图中可以看出3CaOP2O5为最稳定，4CaOP2O5次之。可以认为存在于碱性渣中的应是3CaOP2O5。由于3CaOP2O5和4CaOP2O5的反应生成自由能值很相近，在热力学分析时，有两种磷酸盐得出的结论基本上是一致的。在实验室条件下，达到平衡时的反应产物通常是4CaOP2O5。,,脱磷反应平衡常数可表示为,,,,,,,,,,,表示的是炉渣中某成分的摩尔分数。将[P]，[O]分别代替、,可得,,,,,,,,磷的分配系数,,,,LP主要取决于熔渣成分和温度。不管LP采用何种表达，均表明了熔渣的脱磷能力，LP越大说明脱磷能力越强，脱磷越完全。,,Wagner的炉渣磷容,2[P]5[O]3O2-2PO43-,,,,,,,取样分析炉渣和钢水中的含磷量，可得到LP，应用氧浓度电池直接测定a[O]，再根据钢水成分和相互作用系数，可求出f[P]，从而最终得到CP，这样就简化了热力学的计算，用CP进行定量讨论。因此，CP也可以理解为炉渣容纳磷的能力。,,,影响脱磷反应的因素,炼钢温度的影响。脱磷反应是强放热反应，如熔池温度降低，脱磷反应的平衡常数KP增大，LP增大，因此，从热力学观点，低温脱磷比较有利。但是，低温不利于获得流动性良好的高碱度炉渣。,,炉渣成分的影响。主要表现为炉渣碱度和炉渣氧化性的影响。P2O5属于酸性氧化物，CaO、MgO等碱性氧化物能降低它的活度，碱度越高，渣中CaO的有效浓度越高，LP越大，脱磷越完全。但是，碱度并非越高越好，加入过多的石灰，化渣不好，炉渣变粘，影响流动性，对脱磷反而不利。,,终点熔渣碱度与[P]的关系,,熔渣中FeO含量对脱磷反应具有重要作用，渣中FeO是脱磷的首要因素。因为磷首先氧化生成P2O5，然后再与CaO作用生成3CaOP2O5或4CaOP2O5。作为磷的氧化剂，FeO可增大aFeO，而作为碱性氧化物可降低γP2O5，因此，随着炉渣FeO含量增加，LP增大，促进了脱磷，但作为炉渣中的碱性氧化物FeO脱磷能力远不及CaO，当炉渣中的FeO含量高到一定程度后，相当于稀释了炉渣中CaO的浓度，这样会使炉渣的脱磷能力下降。,,终点熔渣（TFe）和[P]的关系,,金属成分的影响。首先钢液中应有较高的[O]，如果钢液中[Si]、[Mn]、[Cr]、[C]含量高，则不利于脱磷，因此，只有与氧结合能力高的元素含量降低时，脱磷才能顺利进行。此外，钢液中各元素含量对[P]的活度有影响，但通常影响不太大。采用溅渣护炉技术，渣中MgO含量较高，要注意调整好熔渣流动性，否则对脱磷产生不利影响。脱磷的条件高碱度、高氧化铁含量（氧化性）、良好流动性熔渣、充分的熔池搅动、适当的温度和大渣量。,,回磷现象要保证钢水脱磷效果，必须防止回磷现象。回磷现象就是磷从熔渣中又返回到钢中。成品钢中磷含量高于终点磷含量也属回磷现象。熔渣的碱度或氧化铁含量降低，或石灰化渣不好，或温度过高等均会引起回磷现象。出钢过程中由于脱氧合金加入不当，或出钢下渣，或合金中磷含量较高等因素，也会导致成品钢中磷高于终点[P]含量。,,由于脱氧，炉渣碱度、（FeO）含量降低，钢包内有回磷现象，反应式如下2FeO[Si]SiO22[Fe]FeO[Mn]MnO[Fe]2P2O55[Si]5SiO24[P]P2O55[Mn]5MnO2[P]3P2O510[Al]5Al2O36[P],,避免钢水回磷的措施挡渣出钢，尽量避免下渣；适当提高脱氧前的炉渣碱度；出钢后向钢包渣面加一定量石灰，增加炉渣碱度；尽可能采取钢包脱氧，而不采取炉内脱氧；加入钢包改质剂。炼钢过程的脱磷反应是渣-金界面反应，对于脱磷反应的效果而言，除了磷容量、磷分配系数表述外，还有一个时间的概念，即脱磷速率。脱磷过程速率主要取决于[P]向反应界面的传质和产物由界面向渣中的传质。,,双膜传质理论表示脱磷速率方程,km和ks分别是磷在金属和熔渣中的传质系数，Oeter计算出km3.9010-5m.s-1，ks1.1510-5m.s-1;A是反应界面积;Vm为钢液体积;K以物质的量浓度表示的磷分配比;LP以质量百分数表示的磷分配比。,,,若取K300，则，则上式可简化为在氧气顶吹转炉炼钢初期，用统计方法分析脱磷过程得到的脱磷速率方程,,,,,,还原脱磷要实现还原脱磷，必须加入比铝更强的脱氧剂，使钢液达到深度还原。通常加入Ca，Ba或CaC2等强还原剂。3[Ca]2[P]3（Ca2）2（P3-）3[Ba]2[P]3Ba22P3-3CaC2s2[P]3Ca22P3-6[C],,还原脱磷加入强还原剂的同时，还需加入CaF2，CaO等熔剂造渣。还原脱磷一般是在金属不宜用氧化脱磷的情况下才使用，如含铬高的不锈钢，采用氧化脱磷会引起铬的大量氧化。还原脱磷后的渣应立即去除，否则渣中的P3-又会重新氧化成PO43-而造成回磷。,,第七节钢液的去气去夹杂,不管是哪种炼钢方法，都需要在熔池中供氧去除C、Si、Mn、P等杂质元素，氧化精炼结束后，钢液达到了一定成分和温度，其含量一般超过C-O平衡线。如果钢水不进行脱氧，连铸坯就得不到正确的凝固组织结构。钢中氧含量高，还会产生皮下气泡、疏松等缺陷，并加剧硫的危害作用。而且还会生成过多的氧化物夹杂，降低钢的塑性、冲击韧性等力学性能。因此，必须除去钢中的过剩氧。在出钢或浇铸过程中，加脱氧剂适当减少钢液含氧量的操作称之为脱氧。,,顶吹转炉吹炼终点中碳和氧的关系,,一、脱氧的方式,按脱氧原理分脱氧方法有三种，即沉淀脱氧法，扩散脱氧法和真空脱氧法。沉淀脱氧法是指将脱氧剂加到钢液中，它直接与钢液中的氧反应生成稳定的氧化物，即直接脱氧。沉淀脱氧效率高，操作简单，成本低，对冶炼时间无影响，但沉淀脱氧的脱氧程度取决于脱氧剂能力和脱氧产物的排出条件。,,扩散脱氧是根据氧分配定律建立起来，一般用于电炉还原期，或钢水炉外精炼。随着钢水中氧向炉渣中扩散，炉渣中FeO逐渐增多，为了使FeO保持在低水平，需在渣中加脱氧剂，还原渣中的FeO，这样可以保证钢水中的氧不断向渣中扩散。扩散脱氧的产物存在于熔渣中，这样有利于提高钢水的洁净度，但扩散脱氧的速度慢，时间长，可以通过吹氩搅拌或钢渣混冲等方式加速脱氧进程。另外，进行扩散脱氧操作前，需换新渣，以防止回磷。,,真空脱氧法将钢包内钢水置于真空条件下，通过抽真空打破原有的碳氧平衡，促使碳与氧的反应，达到通过钢中碳去除氧的目的。此法的优点是脱氧比较彻底，脱氧产物为CO气体，不污染钢水，而且在排出CO气体的同时，还具有脱氢、脱氮的作用。,,二、脱氧剂和脱氧能力,炼钢常用的脱氧元素有Si、Mn、和Al。硅硅的脱氧生成物为SiO2或硅酸铁（FeOSiO2）。硅脱氧反应为在[Si]2，值接近1，于是可得,,,,,,,炉渣碱度越高，SiO2的活度越小，残余氧量越低，硅的脱氧效果越好。各种牌号的Fe-Si是常用的脱氧剂。锰锰是弱脱氧剂，常用于沸腾钢脱氧，其脱氧产物并不是纯MnO，而是MnO与FeO的熔体。,,,,,实验测得上述反应的平衡常数为当金属含Mn增加时，与之平衡的脱氧产物中的也是随之增大。当增加到一定的浓度时，脱氧产物开始有固态的FeO-MnO出现。,,,,,铝铝是强脱氧剂，常用于镇静钢的终脱氧，铝脱氧反应为复合脱氧剂使用两种或多种脱氧元素制成的脱氧剂,如硅锰、硅钙、硅锰铝等.其优点1可以提高脱氧元素的脱氧能力；2利于形成液态脱氧产物，便于分离与上浮；3利于提高易挥发元素的溶解度，减少元素的损失，提高脱氧元素的脱氧效率。,,,,三、脱氧反应动力学,脱氧反应可分以下几个步骤1脱氧剂加热熔化，溶解到钢水；2脱氧元素[Mn]和钢水中[O]反应生成脱氧产物，有时在渣，钢界面和渣中（O）反应生成；3脱氧产物上浮至渣中。对于上述三个步骤对于脱氧过程来讲是交错进行，并不能截然分开，但如果具体到一个脱氧元素质点，则存在三个步骤。,,首先固体脱氧剂加入到钢水中发生吸热熔化。熔化时间与脱氧剂熔化的吸热量和钢水的供热量有关。脱氧元素的熔解速度与扩散元素有关，扩散系数大，熔解速度快，出钢过程中钢水的搅动，能加速脱氧元素的熔解。其次，在沉淀脱氧过程中，脱氧元素和钢水中氧反应生成脱氧产物，是一个在钢水中产生新相的过程，脱氧产物的生成在实际生产中并未遇到困难，因为钢水中有夹杂物，未熔脱氧剂吸附耐材等现成表面，而且脱氧剂能在局部达到饱和。,,最后就是脱氧产物的聚合、长大和上浮。在炼钢温度下，脱氧产物为液态是其聚合长大的最基本条件。影响脱氧产物上浮速度的因素有脱氧产物颗粒大小，钢水粘度，钢水和脱氧产物的密度差，钢水与脱氧产物之间的界面张力等。,,四、脱氧合金化,目前冶炼和连铸的钢种主要是镇静钢，各种牌号的合金钢、高碳钢、中碳钢和低碳钢优质钢都属于镇静钢。镇静钢脱氧比较完全，一般脱氧后的钢水含氧量小于0.002。镇静钢的脱氧可分为两种类型钢包内脱氧；炉内预脱氧，钢包内终脱氧。,,脱氧和合金化操作不能截然分开，而是紧密相联，合金化操作的关键问题是合金化元素的加入次序，一般的原则脱氧元素先加，合金化元素后加；脱氧能力比较强，而且比较贵重的合金，应在钢水脱氧良好的情况下加入；熔点高，不易氧化的元素，可加在炉内。,,脱氧元素被钢水吸收的部分与加入总量之比，称为脱氧元素收得率。在生产碳素钢时，如知道终点钢水成分、钢水量、钢合金成分及其收得率，可根据成品钢成分，计算脱氧加入量。脱氧剂加入量准确判断和控制脱氧元素收得率，是达到预期脱氧程度和提高成品钢成分命中率的关键。,,,冶炼一般合金钢和低合金钢时，合金加入量的计算方法和脱氧剂基本相同，而合金加入量冶炼高合金钢时，合金加入量大，必须考虑加入的合金量对钢水重量和钢水终点成分的影响。,,,五、铬、钒、铌的氧化,铬是不锈钢的主要元素，其氧化还原的影响因素有炉渣碱度、温度和炉渣氧化性。1、炉渣碱度的影响研究表明在1600℃下，当炉渣碱度≤1.0时，随着碱度的增加，铬氧化反应平衡常数变化不大；当炉渣碱度为1.0-2.0时，CrO向Cr2O3过渡，随着碱度的增加，铬氧化反应平衡常数迅速降低，但当碱度大于2.0时，碱度增加，铬氧化反应平衡常数变化不大。可见，在炼钢过程中，当炉渣碱度大于2.0时，再通过改变炉渣碱度来控制铬的氧化，收效不大。,,2、温度的影响通过控制铬、碳的氧化转化温度来实现碳和铬的选择性氧化。转化温度指高于此温度时，碳氧化而铬不氧化，低于此温度时，铬氧化而碳不氧化。吹氧时铬的直接氧化反应,,,,,当上述反应达到平衡时，，这样可以计算出转化温度。很显然，铁水成分、炉渣成分改变，转化温度也随之变化。在相同的含碳量下，转化温度随含铬量的增加而增加；在相同的含铬量下，转化温度随含碳量的降低而增加。转化温度的理论计算有助于更好地控制冶炼操作。在一般情况下，为了达到脱铬保碳的目的，熔池温度不超过1400℃。,,在冶炼不锈钢时，应尽量避免铬损失，脱碳保铬是冶炼的中心问题。由于钢水中[Cr]18，铬氧化物为，其反应式为这样可根据上式来确定铬、碳氧化转化温度。,,,3、炉渣中（FeO）的影响温度高有利于脱碳保铬，但随着炉渣氧化性的增加。[Cr]/[C]降低，[Cr]的氧化增多，表明炉渣氧化性也是实现脱碳保铬目的所必须控制的因素。总之，炉渣碱度高，有利于渣中铬的还原，炉渣氧化性强，促进钢水中钢水铬的氧化。温度高、CO分压低，可达到脱碳保铬的目的。,,钒的氧化,含钒炉渣的岩相分析证明，渣中有钒尖晶石FeOFeV2O3，这说明钒氧化生成V2O3。为了尽量使铁水中的钒氧化进入炉渣，达到提钒保碳的目的，应控制好吹炼温度，而控制[V]、[C]氧化的转向温度。钒氧化反应可用下式反应式表示,,V2O3的熔点为1967℃，V2O5的熔点为670℃。,,,影响钒氧化的因素,低于转向温度（1420℃），有利于钒的氧化，提高提钒效率，获得高品位的钒渣。提钒后的半钢，仍适合于炼钢的技术要求，可见温度是钒选择氧化最重要的影响因素。炉渣中FeO高，有利于钒的间接氧化，在提钒过程中，铁水中[Si]也被氧化，形成FeO-V2O3-SiO2系的酸性渣，FeO与V2O3结合形成FeO.V2O3钒尖晶石。炉渣碱反应,有利于钒的氧化，生成钒尖晶石，进一步提高钒在渣、铁间的分配比。铁水中含有能增大钒活度系数的元素，有利于碳的氧化。炉气中CO越低有利于碳的氧化，而不利于提钒保碳。,,铌的氧化,含铌铁水提铌炼钢，也存在铌和碳的选择氧化问题。[Nb]、[C]氧化反应式可写为根据上式可计算出[C]、[Nb]氧化的转化温度，一般为1400℃。当温度高于1400℃时，[C]优化氧化。当温度低于1400℃时，[Nb]优化氧化。,,,,根据热力学的计算，当金属液中含硅量为0.07时，[Si]对0.01[Nb]的氧化，仍有抑制作用。因此，要提铌首先应彻底完成硅的氧化。,,六、氢、氮的反应,铁液中的氢、氮的溶解度氢在纯铁液中的溶解度是指在一定的温度下和100Kpa气压时，氢在纯铁液中的溶解的数量，它服从西华特定律，即[H]纯铁液中氢的溶解度；pH2纯铁液外面的氢气分压，kPa;KH氢分压为100kPa时，纯铁液中氢溶解度反应的平衡常数.,,,,在1600℃时，氢在纯铁液中的极限溶解度为2710-4。,,,氮在纯铁液中的溶解度