【正文】 碳 氧反應(yīng) 、 一氧化碳?xì)馀莸纳细?， 使熔池產(chǎn)生激烈沸騰 ，促進(jìn)氣體和夾雜的去除 、 均勻成分與溫度 。SiO 2FeOTiO2等氧化物夾雜聚合長(zhǎng)大而上浮； ? CO氣泡上升過(guò)程粘附氧化物夾雜上浮排除。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 47 鋼液的脫磷 一般說(shuō)來(lái) ， 鋼中雜質(zhì)元素主要包括 磷 、 硫和氧 。 ? 它降低鋼的塑性 、 韌性 ， 在冷加工時(shí) ， 易產(chǎn)生裂紋 ，即 “ 冷脆 ” 現(xiàn)象 ， 使鋼的機(jī)械性能下降； ? 易在鋼中形成偏析 ， 加劇磷在鋼中危害 。 煉鋼過(guò)程的脫磷反應(yīng)是渣 鋼界面上進(jìn)行的 ，首先是 [P]被氧化成 （ P2O5） ， 而后與 （ CaO） 結(jié)合成 穩(wěn)定的磷酸鈣 ， 其反應(yīng)式如下： 按熔渣的分子理論： 2[P]+5（ FeO） +3（ CaO） =（ 3CaOP2O5） +5[Fe] 按熔渣的離子理論： 2[P]+5[O]+3（ O2） =2（ PO43） 或 2[P]+5[Fe2＋ ]+8（ O2） =2（ PO43）＋ 5 [Fe] 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 50 2） 脫磷反應(yīng)與條件 脫磷反應(yīng)主要在渣 鋼界面上進(jìn)行： 2[P]+5（ FeO） +3(CaO)=(3CaO 因?yàn)槊摿追磻?yīng)是可逆的 ， 在冶煉后期溫度升高時(shí) ，有回磷現(xiàn)象 ， 所以要盡量扒凈高磷氧化渣或使渣 鋼分離 。 爐渣的堿度低 、 氧化鐵含量降低 ， 或石灰化渣不好 ，或溫度過(guò)高等均會(huì)引起回磷現(xiàn)象；出鋼過(guò)程中由于脫氧合金加入不當(dāng) ， 或出鋼下渣 ， 或合金中磷含量較高等因素 ，也會(huì)導(dǎo)致成品鋼中磷高于終點(diǎn) [P]含量 。 否則 ， 就需要二次氧化脫磷 ——重新回爐 ！ 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 53 4）還原脫磷 初煉鋼水出鋼后 ， 進(jìn)入還原精煉發(fā)現(xiàn)鋼液磷高時(shí) ， 也可以 加入比鋁更強(qiáng)的脫氧劑 ， 使鋼液達(dá)到深度還原 ——還原脫磷 。 因上述操作麻煩 ， 且要用價(jià)格較高的強(qiáng)還原劑 ， 故一般情況不采用 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 55 鋼液的脫硫 1） 硫在鋼中的危害及其存在形式 硫與磷一樣 ， 對(duì)大多數(shù)鋼種是有害的 ， 因?yàn)榱蚧F在液體鋼中能無(wú)限溶解 ， 而在固體鋼中幾乎不能溶解 ， 所以在鋼液凝固過(guò)程 聚集 、 析出 ， 對(duì)鋼造成危害 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 56 因此 ， 鋼對(duì)硫含量的要求十分嚴(yán)格 ， 僅在個(gè)別鋼中 ， 硫才作為合金元素加入 ， 如易切削鋼中 ， 以改善加工性能 ， 含硫 ％ ～ ％ 。液態(tài) Fe與FeS可以無(wú)限互溶，但在固熔體中的溶解度很小，僅為%～ %。 如果鋼中的氧含量較高 ， 則 FeS與 FeO形成的共晶體的熔點(diǎn)更低 （ 940℃ ） ， 加劇了鋼的 “ 熱脆 ” 現(xiàn)象 的發(fā)生 。 在一般煉鋼操作條件下 ， 爐渣脫硫占主導(dǎo) ，如電爐的還原期及鋼包爐的精煉過(guò)程 。 按熔渣的分子理論： [FeS]+（ CaO） =（ CaS） +（ FeO） 按熔渣的離子理論： [S]+（ O2－ ） =（ S2－ ） +（ O） 在酸性渣中幾乎沒(méi)有自由的 O2－ ， 因此酸性渣脫硫作用很小 ， 而堿性渣則不同 ， 具有較強(qiáng)的脫硫能力 。 2） 減少渣中的氧化亞鐵 ， 創(chuàng)造強(qiáng)還原氣分 。 由于電爐或鋼包爐精煉過(guò)程的還原氣分強(qiáng)烈 ， （ FeO）＜ ％ ～ ％ ， 對(duì)脫硫特別有利 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 61 鋼液的脫氧 煉鋼主要是氧化反應(yīng)過(guò)程 ， 為快速去除爐料中 C、 Si、Mn、 P等雜質(zhì)元素 ， 冶煉前期必須供給足夠 （ 過(guò)量 ） 的氧 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 62 （ 1） 氧在鋼中的危害 當(dāng)鋼液中溶解了過(guò)多的氧 ， 鋼液在澆注結(jié)晶時(shí) ， 隨著溫度的下降 ， 氧的溶解度減小 ， 產(chǎn)生 多余的氧 ， 這將對(duì)鋼造成危害： 1） 發(fā)生碳氧反應(yīng) ， 使鋼坯 （ 錠 ） 中產(chǎn)生氣孔 （ 皮下氣泡 、 疏松 ） ， 在軋制時(shí)開(kāi)裂； 2） 硅 、 錳等再氧化 ， 氧化產(chǎn)物來(lái)不及上浮 ， 形成鋼中夾雜； 3） 多余的氧 在鋼中 ， 使硫的危害加劇 ， 即 Fe被氧化成 FeO， FeO與 FeS形成低熔點(diǎn)共晶體 ， 分布在晶界上 ，熱加工時(shí) ， 共晶體熔化 ， 產(chǎn)生 “ 熱脆 ” 。 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 。 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 。 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(kuò)散、真空脫氧法。 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。 此法常用在出鋼前的終脫氧及電爐還原前的預(yù)脫氧。 擴(kuò)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。 此法常用在電爐的還原期及鋼包爐的精煉期。 此法的優(yōu)點(diǎn)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(shí) ， 還具有 脫氫 、脫氮及夾雜物排除 的作用 。 傳統(tǒng)電爐煉鋼就是采用沉淀與擴(kuò)散法交替進(jìn)行的綜合脫氧法 ， 即氧化末 、 還原前采用沉淀脫氧 ， 進(jìn)行預(yù)脫氧；還原期采用擴(kuò)散脫氧 ， 出鋼前采用沉淀脫氧 ， 進(jìn)行終脫氧 。 后者是 電爐鋼 H、 N含量高于轉(zhuǎn)爐 原因 。 2022/5/29 東北大學(xué) /閻立懿 72 鋼對(duì)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 。 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(shí)進(jìn)行的（ 或者說(shuō)只有在脫碳過(guò)程 ， 才能進(jìn)行脫氣 ） 。 也就是說(shuō) ， 凡是有利于脫碳的條件均有利于去氣 。 目前 ， 鋼的 潔凈度 已達(dá)到 50～ 100ppm。 1） 來(lái)源與危害 鋼中非金屬夾雜物按來(lái)源分為 外來(lái)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(guò)程的二次氧化產(chǎn)物 ， 以及凝固過(guò)程中的反應(yīng)產(chǎn)物 。 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(gè)方面 ， 一是堵住外來(lái)夾雜；二是強(qiáng)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(qiáng)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(wú)氧化澆注 ， 等等 。