【正文】 64 （ 2） 脫氧的目的及對脫氧劑的要求 1） 脫氧的目的 ? 將鋼液中氧 脫 至需求的程度 （ 保證鋼液在凝固時能得到合理的凝固組織結(jié)構(gòu) ， 如鎮(zhèn)靜鋼＜ 30～ 80ppm，半鎮(zhèn)靜鋼 50～ 200ppm， 沸騰鋼 100～ 450ppm） ； ? 排 除脫氧產(chǎn)物 ， 如 SiO MnO、 Al2O3 ； ? 得 到細晶粒結(jié)構(gòu) ——細化晶粒 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 65 2） 脫氧原理 用與氧的親合力比鐵大的元素 脫氧劑 ， 奪取鋼中多余的氧 。 3） 對脫氧劑的要求 依 脫氧原理及脫氧目的 可知 ， 脫氧劑應(yīng)具有如下性能： ? 有一定的 脫氧能力 （ 即與氧的親合力要比鐵的大 ） ； ? 脫氧產(chǎn)物易于 排 除 （ 即要求產(chǎn)物熔點低 、 密度小 ） ； ? 改善鋼的性能 ， 如產(chǎn)物不能排除或不能徹底排除 ， 應(yīng)對鋼的危害小 ， 得 到細晶粒結(jié)構(gòu)； ? 來源廣 ， 價格合適 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 66 常用脫氧劑： FeMn、 FeSi、 Al、 V和復(fù)合脫氧劑MnSi、 CaSi、 AlMnSi 等 ， 脫氧能力依次增加 。 其中 復(fù)合脫氧劑 是使用兩種或多種脫氧元素制成的脫氧劑 ， 例如硅錳 、 硅鈣 、 硅錳鋁等復(fù)合脫氧劑 ， 復(fù)合脫氧劑有以下優(yōu)點： ? 可以提高脫氧元素的脫氧能力； ? 有利于形成液態(tài)的脫氧產(chǎn)物 ， 便于產(chǎn)物的分離與上??； ? 有利于提高易揮發(fā)元素在鋼中的溶解度 ， 減少元素的損失 ， 提高脫氧元素的脫氧效率 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 67 （ 3） 脫氧方法 常用的有三種：沉淀、擴散、真空脫氧法。 1）沉淀脫氧（直接脫氧） ～是將塊狀脫氧劑加入鋼液中，直接進行鋼液脫氧。 沉淀脫氧反應(yīng)式： x[M]塊 ＋ y[O]＝ (MXOY) 常用的脫氧劑有： FeMn、 FeSi、 Al、 V和復(fù)合脫氧劑 MnSi、 CaSi等，脫氧能力依次增加。 沉淀脫氧法的特點： ? 操作簡單，脫氧迅速； ? 脫氧產(chǎn)物易留在鋼中（當(dāng)上浮時間短時）。 此法常用在出鋼前的終脫氧及電爐還原前的預(yù)脫氧。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 68 2）擴散脫氧（間接脫氧） 擴散脫氧是將粉狀脫氧劑加在渣中，使?fàn)t渣脫氧，鋼中氧再向渣中擴散，間接脫出鋼中氧。 擴散脫氧反應(yīng)式： x(M)粉 +y(FeO)＝ (MxOy)+y[Fe] [FeO] → (FeO) 粉狀脫氧劑有： C 、 FeSi、 CaSi、 CaC、 Al粉等。 與沉淀脫氧法比較，擴散脫氧法的特點： ? 反應(yīng)在渣中進行，產(chǎn)物不進入鋼中，鋼質(zhì)好； ? 脫氧速度慢，時間長。 此法常用在電爐的還原期及鋼包爐的精煉期。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 69 3）真空脫氧法 利用 [C]＋ [O] =CO↑ , ～是將鋼包內(nèi)鋼水置于真空條件下 ， 通過抽真空打破原有的碳 氧平衡 ， 促使碳與氧的反應(yīng) ， 達到通過鋼中碳去除氧的目的 。 此法的優(yōu)點是脫氧比較徹底 ， 脫氧產(chǎn)物為 CO氣體 ，不污染鋼水 ， 而且在排出 CO氣體的同時 ， 還具有 脫氫 、脫氮及夾雜物排除 的作用 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 70 4） 綜合脫氧 綜合脫氧是沉淀脫氧與擴散脫氧的綜合應(yīng)用 。 傳統(tǒng)電爐煉鋼就是采用沉淀與擴散法交替進行的綜合脫氧法 ， 即氧化末 、 還原前采用沉淀脫氧 ， 進行預(yù)脫氧；還原期采用擴散脫氧 ， 出鋼前采用沉淀脫氧 ， 進行終脫氧 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 71 氣體和非金屬夾雜物的去除 （ 1） 氣體的去除 1） 來源與危害 氣體 （ H、 N） 的主要來源： ? 原材料 、 設(shè)備帶入； ? 電弧高溫區(qū)氣體的分解 。 后者是 電爐鋼 H、 N含量高于轉(zhuǎn)爐 原因 。 主要危害： ? 氫使鋼脆性增加 ， 常在鋼材的縱斷面出現(xiàn) “ 白點 ” ，橫斷面出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象 ， 嚴重者報廢； ? 氮使鋼韌性降低 ， 能使鋼材出現(xiàn) “ 時效硬化 ” 現(xiàn)象 ，即隨著時間延長 ， 強度和硬度提高 ， 塑性 、 韌性下降 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 72 鋼對氣體等含量的要求 成分 /ppm C S P H N O 傳統(tǒng)工藝鋼種 300 100 100 4～ 5 60～ 100 30～ 50 潔凈鋼 /Σ100 30 20 20 20 10 超潔凈鋼 /Σ40 10 5～ 10 10 1 10 5～ 7 “潔凈鋼 ” 是指鋼中有害元素少 ， 非金屬夾雜的數(shù)量少 、尺寸小 、 分布均勻的鋼 。 “ 潔凈度 （ 化 ） ” 的含義：一是最大限度的去除鋼中 S、 P、 O、 N、 H（ 有時包括 C） 等雜質(zhì)元素的含量；二是嚴格控制鋼中夾雜物的數(shù)量 、 成分 、尺寸 、 形態(tài)及分布 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 73 2） 脫氣 傳統(tǒng)電爐鋼液的脫氣是在氧化期的脫碳同時進行的（ 或者說只有在脫碳過程 ， 才能進行脫氣 ） 。 一定溫度下 ， 氣體的溶解度與該氣體在氣相中的分壓的平方根成正比 ， 即西華特定律： ? ? 2HH PKH ＝％ ? ? 2NN PKN ＝％2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 74 由西華特定律：溫度 T一定時 ， 凡是能減少氫或氮氣分壓的均有利于鋼中氣體的去除 ， 而 CO反應(yīng)生成的 CO氣泡對氫或氮來說相當(dāng)于真空 ， 因而有利于氫或氮氣向 CO氣泡中擴散或轉(zhuǎn)移 ， 而且脫碳速度越快 ，去氣速度就越快 。 也就是說 ， 凡是有利于脫碳的條件均有利于去氣 。 另外 ， 爐底吹氬氣 、 鋼包吹氬及真空處理等去氣效果明顯 。 目前 ， 鋼的 潔凈度 已達到 50～ 100ppm。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 75 （ 2） 非金屬夾雜物的去除 鋼材中非金屬相物質(zhì)稱非金屬夾雜物 。 1） 來源與危害 鋼中非金屬夾雜物按來源分為 外來與內(nèi)生 夾雜： ? 原材料 、 設(shè)備帶入的雜質(zhì)； ? 混入的爐渣和耐材； ? 脫氧產(chǎn)物 ， 脫氧后的鋼液在出鋼 、 澆注過程的二次氧化產(chǎn)物 ， 以及凝固過程中的反應(yīng)產(chǎn)物 。 危害：鋼中非金屬夾雜的存在 破壞金屬的連續(xù)性 ，無論其數(shù)量 、 大小 、 形態(tài)及分布如何等均不同程度影響鋼的性能 ， 應(yīng)最大限度地減小 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 76 2） 減少夾雜物的措施 減少夾雜物的措施主要從兩個方面 ， 一是堵住外來夾雜；二是強化去除內(nèi)在夾雜 ， 后者包括： ? 保持爐內(nèi)良好沸騰 ， 利用 CO反應(yīng)最大限度去除夾雜物； ? 強化脫氧操作 ， 保證脫氧充分 ， 夾雜物上浮充分； ? 減少二次氧化； ? 鋼包中鎮(zhèn)靜充分； ? 采取無氧化澆注 ， 等等 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 77 課后思考題 鋼液的物理性質(zhì)主要有哪些 ， 溫度 、 成分有何影響 ？ 煉鋼過程中殘錳含義 ， 有什么作用 ? 脫碳反應(yīng)的作用及脫碳的有利條件 ， 鋼中Ｃ Ｏ的關(guān)系 ， 何謂碳氧積； 1 磷 、 硫在鋼中的危害 ， 寫出脫 P、 S反應(yīng)方程式 ， 分析脫 P、 S的有利條件 （ 影響因素 ） ； 1 指出氧在鋼中的危害 ， 脫氧方法及其各自特點； 1 鋼中氣體 （ Ｈ 、 Ｎ ） 來源及危害 ， 降低鋼中氣體的途徑；減少鋼中非金屬夾雜物的措施 。