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如何選用脫氧劑?鋼液脫氧都有哪些方法是比較適用的?

2023-11-08

長城鑄鋼, 一兵個(gè)人圖書館,鑄造工業(yè)網(wǎng)


氧對鑄鋼的有害影響,是由于氧在液態(tài)和固態(tài)鋼中的溶解度相差懸殊而造成的。

氧對鑄鋼的有害影響,是由于氧在液態(tài)和固態(tài)鋼中的溶解度相差懸殊而造成的。主要有害影響有:

1、氧是形成鑄鋼件氣孔的原因之一

在鋼液凝固過程中,由于氧的溶解度隨溫度的下降而顯著降低,因此,析出的氧便與鋼液中的碳發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生的CO氣泡若滯留于鋼中便成為氣孔。

2、氧促使鑄鋼熱裂的形成

鋼液含氧量過高時(shí),會(huì)加劇鑄鋼熱裂傾向,原因是FeO與FeS相遇時(shí)形成低熔點(diǎn)(940℃)共晶體(FeO·FeS),并以薄膜狀分布于晶界上,因而易造成熱裂。

3、氧是形成非金屬夾雜物的主要元素之一

氧可與多種元素發(fā)生氧化反應(yīng),形成氧化物夾雜,這些夾雜若滯留于鋼中,將降低鑄鋼的性能。

 

 

如何選用脫氧劑?鋼液脫氧都有哪些方法是比較適用的?

脫氧的原理和任務(wù)

煉鋼過程中脫氧的原理是:利用對氧的親和力比Fe大的元素,如Mn、Si、Al等,把鋼液中的氧奪走,形成不殘留在鋼液中的脫氧產(chǎn)物如Mn0、SiO2、Al2O3等并上浮到渣中。能用來對鋼液脫氧的元素或合金叫脫氧劑。

脫氧的目的在于降低鋼中的氧含量,脫氧的任務(wù)是:

1)降低鋼液中溶解的氧,把氧轉(zhuǎn)變成難溶于鋼液的氧化物如Mn0、SiO2等。

2)將脫氧產(chǎn)物排出鋼液之外。否則鋼液中的氧只是改變了存在形式,總含氧量并沒有降低,氧對鋼的危害依然存在。

3)脫氧時(shí)還要完成調(diào)整鋼液成分和合金化的任務(wù)。

各種元素的脫氧能力

1.對脫氧元素的要求

1)脫氧元素與氧的親和力應(yīng)大于Fe與氧的親和力,即脫氧產(chǎn)物(MeO)在鋼液中應(yīng)比FeO穩(wěn)定。

2)脫氧產(chǎn)物MeO在鋼液中溶解度應(yīng)非常低,否則便以另一種形式保留在鋼中,未達(dá)到脫氧的目的。

3)脫氧產(chǎn)物的密度應(yīng)小于鋼液密度,且熔點(diǎn)應(yīng)較低,在鋼液中應(yīng)以液態(tài)形式存在,這樣脫氧產(chǎn)物才容易集聚長大,并能迅速地上浮到熔渣中,完成脫氧任務(wù)。

4)未與氧結(jié)合的剩余脫氧元素,應(yīng)該對鋼的性能無不良影響,甚至還應(yīng)產(chǎn)生有利影響。

元素的脫氧能力

元素的脫氧能力是指在一定溫度和一定濃度的脫氧元素呈平衡的鋼中溶解的氧含量。顯然和一定濃度的脫氧元素呈平衡的氧含量越低,這種元素的脫氧能力越強(qiáng)。在1600℃時(shí),元素的脫氧能力按以下順序增強(qiáng):Cr、Mn、V、P、Si、C、B、Ti、Al、Mg、Ca。其中最常用的是Mn、Si、Al。

 

 

如何選用脫氧劑?鋼液脫氧都有哪些方法是比較適用的?

常用的脫氧劑

(1)Mn  它的脫氧能力較低,但幾乎所有的鋼都用Mn來脫氧,因?yàn)樗梢栽黾覵i和A1的脫氧作用。此外(MnO)可以與其他的脫氧產(chǎn)物如SiO2等形成低熔點(diǎn)化合物,有利于從鋼液中排出。冶煉沸騰鋼時(shí),只用錳脫氧。

(2)Si  Si是一種較強(qiáng)的脫氧元素,它是鎮(zhèn)靜鋼中不可缺少的脫氧元素之一。Si的脫氧能力高于Mn。

Si的脫氧能力受溫度影響而發(fā)生變化,溫度越高,Si的脫氧能力越弱。

Si的脫氧產(chǎn)物SiO2熔點(diǎn)高(1700度),不易從鋼液中上浮排出,所以應(yīng)與Mn一起使用。

(3)A1  A1是鋼中常用的而且是非常強(qiáng)的脫氧元素,它是鎮(zhèn)靜鋼中不可缺少的脫氧元素之一。

A1的脫氧產(chǎn)物Al2O3熔點(diǎn)很高(2050℃),形成很細(xì)小的固體顆粒,Al2O3顆粒表面與鋼液間界面張力大,易于上浮,所以常用來做終脫氧劑。

目前煉鋼生產(chǎn)中常用的塊狀脫氧劑有:錳鐵、硅鐵、鋁、硅錳合金等。電弧爐還原期爐渣脫氧時(shí)常用的粉狀脫氧劑有:碳粉、碳化硅粉、硅鐵粉等。真空脫碳時(shí),鋼液中[C]是脫氧劑。

使用塊狀脫氧劑時(shí),一般用復(fù)合脫氧劑最好,因?yàn)閺?fù)合脫氧劑的脫氧能力以及脫氧產(chǎn)物的上浮能力都很強(qiáng)。若無復(fù)合脫氧劑而單獨(dú)使用各脫氧劑時(shí),應(yīng)注意脫氧劑的加入順序,一般情況是先弱后強(qiáng),即先用錳鐵脫氧,再用硅鐵脫氧,最后用鋁脫氧。因?yàn)橄燃渝i鐵后形成的Mn0可提高Si、Al的脫氧效果,同時(shí)也有利于幾種脫氧產(chǎn)物形成低熔點(diǎn)化合物,從而有利于脫氧產(chǎn)物的上浮。

鋼液脫氧現(xiàn)在主要有三種方法,大多數(shù)都是采用這三個(gè)方法來操作的,即:直接脫氧、擴(kuò)散脫氧、真空脫氧。

1、直接脫氧是用和氧氣親和力比較鐵而且強(qiáng)的元素作為脫氧劑,脫氧劑與鋼液中的氧是可以直接產(chǎn)生作用,隨即發(fā)生了脫氧的反應(yīng),而反應(yīng)出來的產(chǎn)物,會(huì)從鋼液上浮排出去,從而達(dá)到脫氧的目的。這個(gè)也叫做沉淀脫氧,是目前使用比較廣泛的脫氧方法。

2、擴(kuò)散脫氧主要是從向爐渣之中加入了碳粉、硅鐵粉還有鋁粉等相應(yīng)的脫氧劑,可降低爐渣中FeO的含量。因?yàn)檠踉谠€有鋼之間的分配關(guān)系中就可以得知,渣中的FeO含量逐漸降低時(shí),鋼中的氧氣含量就會(huì)向爐渣中擴(kuò)散而去,以此來維持兩者之間的分配平衡,可達(dá)到鋼液脫氧的目的。

3、真空脫氧是指鋼液處于真空的條件下,可以通過降低CO的氣體分壓,來促使鋼液中兩者之間的反應(yīng)進(jìn)行,也就可以利用[C]-[O]反應(yīng)達(dá)成了脫氧。

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