炼钢中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：♦加大钢一渣界面，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:1[C ] + - O = CO2 2AG 0 二—139394 - 41.274 T,(J/mol)[C ] + [ O ] = COA G 0 =— 22186 - 38.386 T,(J /mol )[C ] + (FeO ) = [ Fe ] + CO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COPK = co P w . w[C ] [ O ]ww[C ] [O]1f • f •[%C]•[%O] co温度一定，KP是定值，若令 m=[%c]・[%O], fC.fO=l，则 m=l/kp,1600°C时，KP=400, m=0.0025, m即为碳氧浓度积当达到 平衡时，m为一常数.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]f 0时，fC.fO=l，此时m才接近平衡态[%C]提髙时，因fC.fO减小，m值增加：[%C]=1 时，m=0.0036，[%C]=2 时，m=0.0064由于碳氧反应是放热反应，因此，随温度升髙，m值升髙，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 碳氧平衡时氧含量髙如果与（FeO）平衡的氧含量记作w[O],FeO，则钢中氧含量髙于 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值髙于理论值的原因：♦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Pco=latm,而实际炉中Pco大于或小于 latm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，[%0]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：[% O ] = co—平 [% C ]气泡中CO分压后可近似等于外界压力，可用下式计算:P u 101325 + 98066 - p - h + 98066 - p - h + 98066 -CO 金 金 渣 渣 rCO熔体和炉渣相平衡时，[%0]取决于炉渣中的aFeO和分配常数[% O ] = a - L = (% FeO ) - f - LLFeU, 可表示为： 渣平 FeO FeO FeO FeO(%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，览 LFeo = lg[% O ]饱和=2-734 一丁[%O]饱和-纯氧化铁渣在铁中的最大溶解度，16001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：A [% O ] = [% O ] - [% O ]渣钢 渣平衡 平均=a • L - [% O ]FeO FeO 平均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[%0]以及渣中的氧 量(％0)存在着以下关系：16v • dt 二-—d [% C ] + d [% O ] + d (% O ) O 2 12忽略过剩氧△ [O]的变化，熔体中氧含量的变化值可确定：'mP \ mPd [% O ]二 d ―» =-———• d [% C ]I [% C ]丿 [% C ]2在dt时间内渣中氧的变化值与(FeO)、QS之间存在以下关系式:d (% O) = d (% FeO ) •1672Qs 为渣量与金属质量之比；d (% FeO)二d [% O ]f .LFeO FeO而[%0]= (%FeO)・ fFeO ・ LFeO 则mP - d [% C ]co—[% C]2 • f • LFeO FeOd (%O)=—•d[%C]16m.P .QCO "s72[%C]2.f .LFeO FeO将d[%O]和d(%0)的表达式带入氧量平衡式可得d[%C] 0.75v― = 02dt 1 + a /[%C ]2…厂仁 0.222Q )a = 0.75mP 1 + "sCO [FeO FeO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-l，底吹氧时为0.017s-1。
—d [% C ' k [% C ] dt C。