煉鋼用新型復(fù)合脫氧劑等輔料有效成分檢測(cè)技術(shù)研究項(xiàng)目立項(xiàng)建議書-wenkub
2023-02-15 12:12:09 本頁面
【正文】 鋼中主要是做為合金元素使用，其加入量一般 %。 鋼中加入適量的鋁除了做脫氧劑外，還會(huì)起到下列作用：（ 1）鋁能與氮形成穩(wěn)定的 AlN，因而可以防止氮化鐵的生成，降低鋼的時(shí) 效傾向性；（ 2）用鋁脫氧在鋼中生成細(xì)小而高度彌散的 AlN和 Al2O3，它們作為結(jié)晶核心，可使晶粒細(xì)化。摩爾 1) lgKAl=lg a(al2O3)/[%Al]2[%O]3=63685/ 與 %Al平衡存在的鋼中氧含量為 %，與 %Al平衡存在的鋼中氧含量為 %，可見鋁的脫氧能力之強(qiáng)。 鋁 鋁是煉鋼中常用的極強(qiáng)的脫氧元素，氣脫氧反應(yīng)如下： 2[Al]+3[O]=Al2O3(s) ΔG176。隨著 [%Si]的增加，脫氧產(chǎn)物組成將循下列順序而變化： FeO+2 FeO例如，在 1600℃ ，與 %Si相平衡的鋼液氧含量為 %，與 %Si相平衡的鋼液氧含量為 %，而與 %Si相平衡的鋼液氧含量低至 %。=+ 千焦 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。摩爾 1) lgKMn=lg a(MnO)/[%Mn][%O]=12760/ 錳的脫氧能力隨溫度的降低而增大。 錳 錳是最常用的脫氧元素，它的脫氧反應(yīng)為 [Mn]+[O]=(MnO) ΔG176。 根據(jù)以上原則，在生產(chǎn)實(shí)際中常用的脫氧劑為鋁、硅、錳及它們組合的硅錳、硅鋁合金等，其脫氧能力次序是 AlSiMn[3]。FeS 的低熔點(diǎn)共晶物，使鋼錠晶界在軋制時(shí)發(fā)生熱脆現(xiàn)象。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(duì)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)。（ 3）當(dāng)鋼的氧含量和硫含量都很高時(shí)，有害作用尤其嚴(yán)重。這些多余的氧在鋼液中凝固時(shí)將逐漸從鋼液中析出，形成夾雜物或氣泡，嚴(yán)重影響鋼的性能，其具體表現(xiàn)是： （ 1）氧在固體鋼中的溶解度很小，例如，在 γ鐵中氧的溶解度低于 % 。能用來是鋼液脫氧的元素或合金叫脫氧劑。 氧的危害 各種煉鋼方法中，都是利用氧化法來除去鋼中的大部分雜質(zhì)元素和有害物質(zhì)。所以，如不進(jìn)行脫氧，在鋼的凝固過程中，氧將會(huì)以氧化物的形式大量析出，這就會(huì) 嚴(yán)重降低鋼的力學(xué)性能，尤其是塑性和韌性 。 FeO和 FeS在鋼的凝固過程中，以共晶的形式存在于晶界上，其熔點(diǎn)僅為 940℃ ，在其后的加熱、軋制過程中，將會(huì)造成 “熱脆 ”。 脫氧原則 氧在液態(tài) 鋼水中溶解度較大，而在固態(tài)鋼中溶解度很小。 在實(shí)際鋼水中， CO 反應(yīng)沒有達(dá)到平衡，使鋼水中的實(shí)際氧含量高于與碳平衡時(shí)的碳含量，其差值 Δ[O]=[O]實(shí)際 [O]平衡 稱為鋼水的氧化性。 脫氧劑種類及脫氧機(jī)理 脫氧劑可分為單元素脫氧劑和復(fù)合脫氧劑。=+ 千焦 但是，即使在低溫下 ，錳的脫氧能力還是微弱的。冶煉沸騰鋼時(shí)，只用錳脫氧。摩爾 1 (或 ΔG176。與錳相同的是硅的脫氧能力隨溫度的降低而增強(qiáng)；和錳不同的是硅的脫氧能力在堿性操作中可以得到充分的發(fā)揮。SiO2→FeO=+ 千焦 由于鋁的脫氧能力幾乎強(qiáng)于所有脫氧元素的脫氧能力，所以它常被用為終脫氧劑，以便達(dá)到徹底脫氧的目的。在其后鋼的加熱過程中，這些細(xì)小顆粒又可以防止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，從而獲得細(xì)粒鋼，提高鋼的屈服強(qiáng)度和沖擊韌性。鈦的脫氧反應(yīng)如下： [Ti]+2[O]=TiO2(s) lgKTi=lg[%Ti][%O]=30700/T+ 用鈦氧化時(shí)，所得脫氧產(chǎn)物因 [%Ti]含量而異，隨著 [%Ti]的增大，脫氧產(chǎn)物循以下順序而變化： FeO因此，復(fù)合脫氧劑脫氧既能充分發(fā)揮強(qiáng)脫氧劑的脫氧作用，又能通過改變脫氧 產(chǎn)物組成為夾雜物析出創(chuàng)造更有利的上浮條件，從而改善鋼水流動(dòng)性和提高鋼水的純凈度。 錳鐵（ FeMn） 在煉鋼中，用作脫氧劑錳鐵是用量最多的鐵合金。高碳錳鐵通常作為脫氧劑被用于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫氧和電弧爐煉鋼的預(yù)脫氧，而中碳錳鐵則主要作為合金劑用于調(diào)整鋼液成分。為了獲得化學(xué)成分合格的鋼和保證鋼的質(zhì)量，在煉鋼的最后階段必須進(jìn)行脫氧，硅和氧之間的化學(xué)親和力很大，因而硅鐵是煉鋼較強(qiáng)的脫氧劑用于沉淀和擴(kuò)散脫氧。 根據(jù)硅含量不同，硅鐵有三個(gè)牌號(hào)，即 FeSi4 FeSi7 FeSi90。 FeSi75的塊度通常為 50～ 100mm。硅鈣合金的脫氧產(chǎn)物為球狀，且能均勻分布在鋼中。 鈣和硅與氧都有很強(qiáng)的親和力。目前硅鈣合金可以代替鋁進(jìn)行終脫氧。硅鈣合金也適合作轉(zhuǎn)爐練鋼車間用的增溫劑，硅鈣合金還可用作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的添加劑。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中沒有必要過多追求合金中的鋇；（ 3）合金中的鋇鈣比對(duì)于降低鋼液中夾雜物的尺寸至關(guān)重要，當(dāng) SiCaBa復(fù)合脫氧劑合金中 Ba／ Ca約為 ～ ，夾雜物的尺寸取得最小值 [9]。 因?yàn)槊撗醴磻?yīng)是在渣中進(jìn)行的，因此爐渣脫氧的最大優(yōu)點(diǎn)是鋼液不會(huì)被脫氧產(chǎn)物所玷污。 復(fù)合脫氧劑的脫氧潛力可用復(fù)合脫氧劑中主脫氧元素與氧化合總量的大小表示，這種表示可避免忽視元素摩爾質(zhì)量大脫氧量少，對(duì)正確估計(jì)元素的脫氧價(jià)值是有益的。 脫氧劑的應(yīng)用展望 各種系列脫氧劑均有自身上的優(yōu)勢(shì)及不足之 處。另外作為和脫氧劑配套的脫氧指示劑、各種脫氧包裝也會(huì)得到人們廣泛的注意。 二、立項(xiàng)的必要性 復(fù)合脫氧劑脫氧時(shí)不會(huì)產(chǎn)生脫氧鋁漂浮和裹渣現(xiàn)象，在反應(yīng)區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在著幾種脫氧產(chǎn)物，它們彼此接近，容易相互熔合成顆粒半徑大的硅酸鹽，具有較大的上浮速度，易于從鋼水中排出。 2 個(gè)或 2 個(gè)以上脫氧元素的存在，會(huì)提高它們單獨(dú)存在時(shí)的脫氧能力。 （ 4）脫氧效果更穩(wěn)定，有利于鑄件品質(zhì)的穩(wěn)定和提高。 （ 3） 課題研究過程中所用試驗(yàn)材料都比較容易得到，學(xué)校試驗(yàn)條件比較好，只需要添加部分設(shè)備就能夠滿足項(xiàng)目研究的硬件條件。
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1