預(yù)脫氧出處

《冶金學(xué)名詞》 (第二版)。 2100433B

鋼液中加入部分脫氧劑以去除一部分溶解狀態(tài)的氧，而使生成的脫氧產(chǎn)物有充裕時(shí)間上浮去除的初步脫氧操作。

擴(kuò)散脫氧是利用熔渣使鋼液脫氧，脫氧反應(yīng)發(fā)生在鋼液一熔渣界面上。

如向熔渣內(nèi)加入強(qiáng)脫氧劑（如硅鐵粉、炭粉、電石粉或鋁粉、

擴(kuò)散脫氧可在能形成還原氣氛的電爐內(nèi)進(jìn)行，這樣渣中的(

但是，在一般電爐內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散脫氧有某些重大缺點(diǎn)。由于鋼液一熔渣的比表面小及熔池的攪拌作用弱，鋼液中氧的擴(kuò)散緩慢，脫氧過程的速率很低，而且爐襯受到高溫爐渣的侵蝕嚴(yán)重。由于這些原因，擴(kuò)散脫氧僅在盛鋼桶內(nèi)用

脫氧的兩種最基本的方法是沉淀脫氧法和擴(kuò)散脫氧法。

沉淀脫氧原理 沉淀脫氧也稱直接脫氧，將與氧的親和力強(qiáng)于鐵的元素以鐵合金或金屬塊等形式直接加到鋼液中，與氧生成不溶于鋼液的沉淀析出物M_xO_y，一般M_xO_y的密度小于鋼液的密度，而可上浮排除。鋼液中元素沉淀脫氧反應(yīng)式一般為aM_xO_y為脫氧產(chǎn)物的活度；aM為脫氧元素的活度；a為溶解氧的活度。當(dāng)脫氧產(chǎn)物為純氧化物或呈飽和狀態(tài)時(shí)，aM_xO_y=1。所以，取其倒數(shù)K=1/KM=[aM]x[ao]y，叫做脫氧常數(shù)，用以判斷元素的脫氧能力。在一定溫度、一定濃度，某一元素的脫氧常數(shù)K值越小，與該元素平衡的氧含量便越低，則該元素的脫氧能力就越強(qiáng)。各種元素脫氧能力的測(cè)定，現(xiàn)多采用固體電解質(zhì)定氧探頭進(jìn)行電動(dòng)勢(shì)法測(cè)定，1600℃時(shí)鐵液中各種元素的脫氧能力。當(dāng)元素含量為0.1%時(shí)，各種元素的脫氧能力由強(qiáng)到弱的順序是：Al，Ti，B，Si，C，V，cr，Mn。脫氧元素含量升高時(shí)，與之平衡的氧含量下降；但脫氧元素含量達(dá)到某一數(shù)值后，隨著脫氧元素含量升高，相應(yīng)的平衡氧含量反而增加。而且脫氧能力越強(qiáng)的元素，其平衡氧含量增高的臨界含量(轉(zhuǎn)折點(diǎn))越低。在不同溫度下，與不同元素含量相平衡的氧含量，可利用表1數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。從脫氧常數(shù)K與溫度丁的關(guān)系式可知，升高溫度則脫氧常數(shù)K值增大，即升高溫度脫氧時(shí)，平衡向左移動(dòng)；而降低溫度時(shí)，平衡向右移動(dòng)。這意味著當(dāng)鋼液溫度降低時(shí)(在鋼液凝固時(shí))，脫氧反應(yīng)將繼續(xù)進(jìn)行，并形成新的脫氧產(chǎn)物，而它們往往來不及從鋼中排除出去。因此，在鋼脫氧時(shí)應(yīng)加入適量脫氧劑，使鋼液中殘余氧量立即降到相當(dāng)?shù)偷乃剑詼p少凝固降溫時(shí)脫氧產(chǎn)物的生成。

在煉鋼和鑄造過程中降低鋼中氧含量的反應(yīng)。是保證鋼錠(坯)和鋼材質(zhì)量的重要工藝環(huán)節(jié)。在鋼液中氧以溶解形式([O])或非金屬夾雜物形式(MxOy)存在。在吹氧煉鋼過程中，隨著雜質(zhì)含量的降低，鋼液中[O]含量升高。如果將未經(jīng)脫氧的鋼液出爐澆注，則鋼液中溶解的氧在冷凝過程就要與碳反應(yīng)，析出Co氣泡而發(fā)生沸騰；隨脫氧的程度不同，析出氣體的特性有著顯著的差異。經(jīng)充分脫氧的鋼液，在冷凝過程中沒有Co析出，不發(fā)生沸騰，是平靜的，故稱鎮(zhèn)靜鋼；輕度脫氧的鋼液，在冷凝過程中碳氧發(fā)生反應(yīng)，析出Co，有明顯的沸騰現(xiàn)象，此為沸騰鋼；部分脫氧的鋼液，在凝固一段時(shí)間后，剩余的氧與碳反應(yīng)，產(chǎn)生短時(shí)間的沸騰，則為半鎮(zhèn)靜鋼。圖1表示脫氧程度不同的鋼中氧含量范圍。沸騰鋼脫氧，即輕度脫氧，只使鋼液中氧含量稍許下降，但仍超過與碳平衡所需的含量。半鎮(zhèn)靜鋼脫氧，即部分脫氧，大致可使鋼的氧含量達(dá)到與碳平衡的含量，故又稱為平衡鋼。鎮(zhèn)靜鋼脫氧，亦即充分脫氧使鋼的氧含量大大低于與碳平衡的含量。鋼液脫氧雖降低[O]的含量，但若不使脫氧產(chǎn)物MxO_y上浮排除出去，而殘留在鋼液中形成鋼中非金屬夾雜物，則影響鋼的質(zhì)量；所以，脫氧時(shí)要盡可能排除脫氧產(chǎn)物。因此，脫氧就是要降低鋼中總氧量乏∑O(∑O=[O] O_MxO_y)。但不管煉鋼技術(shù)如何發(fā)展、改進(jìn)，鋼中總還殘留有夾雜物。所以脫氧時(shí)還要控制殘留夾雜物的形態(tài)、大小和分布，以保證鋼的各項(xiàng)性能(見鋼中非金屬夾雜物)。

脫氧程度不同的鋼中含氧量范圍：

1一鎮(zhèn)靜鋼；2一半鎮(zhèn)靜鋼；3一沸騰鋼；4一脫氧前一般含氧范圍；5一氧與碳的平衡曲線。

脫氧得當(dāng)還可保證鋼的晶粒度。鋼中單獨(dú)加入或復(fù)合加入鋁、釩、鈦、鋯，則使奧氏體晶粒粗化溫度升高。脫氧時(shí)，這些元素除生成氧化物外，還生成氮化物；而釩、鈦、鈮、鋯還會(huì)生成碳化物。這三種化合物的粒子都可阻止晶粒長(zhǎng)大，其中碳化物最為有效，而氮化鋁比氧化鋁有效。鋁是強(qiáng)脫氧劑又是最常用的晶粒細(xì)化劑，所以細(xì)晶粒鋼只能是鎮(zhèn)靜鋼，而沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼只能是粗晶粒鋼。但半鎮(zhèn)靜鋼加少量鈮、釩可得到細(xì)晶粒鋼。鋼的脫氧工藝通常要與鋼的合金化相配合。二者配合得當(dāng)，則有利于準(zhǔn)確控制成分，提高合金元素的收得率。