脫氧是包(bāo)管(guǎn)鋼錠和鋼材(cái)質量的一項主要操作。煉(liàn)鋼是一個氧化精辟過程,鋼液中不行避免地溶(róng)有必(bì)然量的(de)氧。1600時,氧在鋼液中的消融度可達0.23%(見Fe-O狀況圖)。氧化精辟末期,鋼液含(hán)氧量依煉鋼方式、鋼種規格而有所分(fèn)歧,普通約在0.02~0.08%規模內,而氧在固態(tài)鐵中的消融度卻(què)很低(例(lì)如在[kg2]-Fe[kg2]中消融度最大(dà)為0.0082%)。在鋼液(yè)凝固過程中,氧以FeO形(xíng)態析出,分布在晶界上,降低鋼的塑性。晶界上的FeO和FeS還會形成(chéng)低熔點(910)物質,使鋼在熱加工時(shí)發生熱脆。未充(chōng)實脫氧的(de)鋼液在鋼錠模內凝固過程(chéng)中,因為固體鋼中消融的氧很低(dī),氧在(zài)鋼液內逐漸(jiàn)富集(jí),高出碳氧均(jun1)衡值的過剩(shèng)氧將與碳繼續發生反映,生成CO氣(qì)體,使鋼錠內部發生氣泡,嚴重時(shí)會發生“冒漲”現象。是以,在煉鋼的最後階段必需脫氧。方式首要有三種:沉澱脫氧,擴散脫(tuō)氧和(hé)真空脫氧。 沉澱脫氧(yǎng)向鋼液中插足對氧親合力(lì)比鐵大的元素(脫氧劑),使(shǐ)之與鋼中消(xiāo)融的(de)氧連係成不溶於鋼液的氧化物或複(fù)合氧化物而析出,其反映是: [160-01](1)式中[kg2][M]、[O]分辨代表(biǎo)溶於鋼中(zhōng)的脫氧元素和氧;、分辨(biàn)代表鋼中[M]和[O][kg2]的活度;是脫氧(yǎng)反映的(de)均衡常數,其倒數稱為脫氧常數,值越小,則該(gāi)元素(sù)的脫氧能力越強。各元素的(de)脫氧(yǎng)常數見表[各元素的脫氧反映及(jí)脫氧常數]。各元素脫氧能力(lì)由強到弱的按(àn)次是:鈰、鋯、鋁、鈦、硼、矽、碳、釩、錳、鉻。出產中多采用比力廉價的錳、矽、鋁作脫氧劑(jì)。而且以其鐵(tiě)合金(如錳鐵、矽鐵)的形式插足鋼中。 沉澱脫氧產品如不實時破除,就會(huì)成為(wéi)固態鋼中的非金屬同化物,影響鋼的(de)質量。脫氧產品的密度(普通為3~5克/厘米)比鋼液(7.1克/厘米)小,或許上(shàng)浮破除,其上(shàng)浮速度(厘米/秒)可按斯托克斯(Stokes)公式近似求得: [160-02](2)式中為重力加快度(981厘(lí)米/秒);為鋼液的(de)粘度(dù)(泊);為(wéi)脫氧產品的半徑(jìng)(厘米);[160-100]、[160-101]分辨為鋼液和脫氧產品的密度(克/厘米)。由(2)式可知(zhī),半(bàn)徑增大,上浮速度明明增大。假如采用“複合脫氧劑”如Si-Mn、Si-Ca、Si-Mn-Al、Mn-Si-Ca等來脫氧,脫氧產品(pǐn)將是這些元素(sù)氧化物的夾雜(zá)體,其熔點比單一元素氧化(huà)物的熔點更低,易於(yú)聚合成大顆(kē)粒,可更快地上浮破除。在出產上已經采(cǎi)用這些複合脫氧劑(jì)。 70年月以(yǐ)來成長的用噴(pēn)槍過程載氣(氬或氮)將(jiāng)粉狀脫氧劑(jì)(如鈣、鎂、稀土金屬、鋁(lǚ)、矽鐵等)直接引入鋼液的方(fāng)式(shì),可使氧脫除到更低程度(ppm量級)。吹入的(de)鈣(沸點約1484)在煉鋼溫度下釀成氣泡上升(shēng),在氣泡-鋼液界(jiè)麵上亦(yì)發生脫氧反映。這種脫氧又稱為噴粉脫(tuō)氧,其本色仍然(rán)屬於沉澱脫氧(見噴射冶金)。 擴散脫(tuō)氧(yǎng)在電弧爐(lú)煉鋼還原期(qī),渣中含(hán)[kg2]FeO[kg2]很少,鋼液中的氧會按下列反映進入渣(zhā)中: [160-03]這稱為(wéi)擴散脫(tuō)氧(yǎng)。要使(shǐ)擴散脫氧不息(xī)進行,就要分(fèn)期分批向(xiàng)渣中插足(zú)脫氧劑(常用矽鐵粉、碳粉、電石粉,某些合金鋼還用鋁粉、矽鈣粉等強脫氧劑)使渣中連結很低的(de)[kg2]FeO[kg2]含量。擴散脫氧的產品(pǐn)不沾汙鋼液,因而是冶煉優質鋼中較好的脫氧方式。其錯誤是反映速度(dù)慢,需時候較長,致使爐襯受高溫爐渣侵蝕(shí)較嚴重。 以上兩種脫(tuō)氧方式各有利弊,為充實闡揚它們各自的長處,還普遍采用沉澱與擴散綜合脫氧(yǎng)。即在電爐還原(yuán)期之初,先用沉澱脫氧敏捷削減鋼液中(zhōng)氧含量。當稀薄渣(zhā)形成後,再用擴散脫氧。在擴散脫氧時代,沉澱脫氧產品有充實時候上浮(fú),最後(hòu)在還原期末再插鋁脫氧。如許既可提高鋼(gāng)的質量,又縮(suō)短了冶煉時候。 真空脫氧是在低(dī)壓下使鋼(gāng)液中碳(tàn)氧反映加倍完全而進行的脫氧反映: [161-01]溫(wēn)度必(bì)然(rán)時,在真空下(xià),降低,則(zé)[%C][%O]積亦降低(dī),碳的脫氧能力加(jiā)強。真空脫氧現實上是低壓下用鋼液中含有的碳脫氧。其長處是:脫氧產品是氣體,不(bú)會形成非金屬同化物,CO氣泡上浮,攪(jiǎo)拌熔池,有利(lì)於去氮去氫。在常壓下不及再進行碳氧反映的鋼水,在真空下則可繼續進行碳氧反映,使氧削減到(dào)更(gèng)低的數值,而碳的削減值則為氧的下降值的3/4。真空脫氧在真空熔煉(liàn)或鋼液真空處理過(guò)程中進行。 爐外精(jīng)辟用氬氣吹入(rù)鋼包使鋼液脫氧、脫碳、除氣及去同化物的工藝,是(shì)因為氬氣泡(pào)中CO分壓極低,促使碳氧反映進行得更完(wán)全,因而也能(néng)起到與真空脫氧相近似的(de)感化(見真空(kōng)冶(yě)金)。 |