钢水的脱氧工艺

钢水脱氧工艺
不管是哪种炼钢方法,都需要在熔池中供氧去除C、Si 、Mn、P
等杂质元素,氧化精炼结束后,钢液达到了一定成分和温度,其含量一般超过C-O平衡线。
如果钢水不进行脱氧,连铸坯就得不到正确的凝固组织结构。
钢中氧含量高,还会产生皮下气泡、疏松等缺陷,并加剧硫的危害作用。而且还会生成过多的氧化物夹杂,降低钢的塑性、冲击韧性等力学性能。因此,必须除去钢中的过剩氧。
在出钢或浇铸过程中,加脱氧剂适当减少钢液含氧量的操作称之为脱氧。
一、脱氧的方式按脱氧原理分:脱氧方法有三种,即沉淀脱氧法,扩散脱氧法和真空脱氧法。
沉淀脱氧法是指将脱氧剂加到钢液中,它直接与钢液中的氧反应生成稳定的氧化物,即直接脱氧。沉淀脱氧效率高,操作简单,成本低,对冶炼时间无影响,但沉淀脱氧的脱氧程度取决于脱氧剂能力和脱氧产物的排出条件。
扩散脱氧是根据氧分配定律建立起来,一般用于电炉还原期,
萎凋机或钢水炉外精炼。随着钢水中氧向炉渣中扩散,炉渣中(FeO)逐渐增多,为了使(FeO)保持在低水平,需在渣中加脱氧剂,还原渣中的(FeO),这样可以保证钢水中的氧不断向渣中扩散。扩散脱氧的产物存在于熔
渣中,这样有利于提高钢水的洁净度,但扩散脱氧的速度慢,时间长,可以通过吹氩搅拌或钢渣混冲等方式加速脱氧进程。另外,进行扩散
脱氧操作前,需换新渣,以防止回磷。
真空脱氧法:将钢包内钢水置于真空条件下,通过抽真空打破原有的碳氧平衡,促使碳与氧的反应,达到通过钢中碳去除氧的目的。此法的优点是脱氧比较彻底,脱氧产物为co气体,不污染钢水,而且在排出co气体的同时,还具有脱氢、脱氮的作用。
二、脱氧剂和脱氧能力
炼钢常用的脱氧元素有: Si、Mn 禾口Al。
硅:硅的脱氧生成物为SiO2或硅酸铁(FeO・ SiO2)。硅脱氧反
应为:
[Si]2[O] SiO2(s)
576440218.2T,J/mol
K f& [% Si ]. f°2[% O ]2
在[Si]<2% , fSi fo值接近1,于是可得
[% Si] [%O]2 a Si a O
炉渣碱度越高,SiO2的活度越小,残余氧量越低,硅的脱氧效果越好。各种牌号的Fe-Si是常用的脱氧剂。
锰:锰是弱脱氧剂,常用于沸腾钢脱氧,其脱氧产物并不是纯
MnO而是MnC与FeO的熔体。
[Mn] [O] (Mn O)(l )
G 244300 107.6T
Fe (i )[O] (FeO)
[Mn] (FeO) (MnO) Fe (l)
实验测得上述反应的平衡常数为:
当金属含Mn 增加时,与之平衡的脱氧产物中的
N MnO 也是随之增大。当NMnO 增加到一定的浓度时,脱氧产物开始 有固态的FeO-MnOB 现。
铝:铝是强脱氧剂,常用于镇静钢的终脱氧,铝脱氧反应为: 2[Al] 3[O] Al 2O 3(l)
G 1242400 394.93T
复合脱氧剂:使用两种或多种脱氧元素制成的脱氧剂,如硅锰、 硅钙、硅锰铝等.其优点:
1)可以提高脱氧元素的脱氧能力;
N lg K MnO lg  N FSO .[%M n] lg N MnO(l)    5.62 [%M n].a 。 T
lg K Mn  MnO(l)
MnO(l) 沁 2.95 T
2)利于形成液态脱氧产物,便于分离与上浮;
3)利于提高易挥发元素的溶解度,减少元素的损失,提高脱氧元素的脱氧效率。
三、脱氧反应动力学
脱氧反应可分以下几个步骤:
1)脱氧剂加热熔化,溶解到钢水;
2)脱氧元素[Mn]和钢水中[0]反应生成脱氧产物,有时在渣,钢界面和渣中(0反应生成;
3)脱氧产物上浮至渣中。
对于上述三个步骤对于脱氧过程来讲是交错进行,并不能截然分开,但如果具体到一个脱氧元素质点,则存在三个步骤。
首先固体脱氧剂加入到钢水中发生吸热熔化。熔化时间与脱氧剂熔化的吸热量和钢水的供热量有关。脱氧元素的熔解速度与扩散元素有关,扩散系数大,熔解速度快,出钢过程中钢水的搅动,能加速脱氧元素的熔解。
其次,在沉淀脱氧过程中,脱氧元素和钢水中氧反应生成脱氧产物,是一个在钢水中产生新相的过程,脱氧产物的生成在实际生产中并未遇到困难,因为钢水中有夹杂物,未熔脱氧剂吸附耐材等现成表面,而且脱氧剂能在局部达到饱和。
最后就是脱氧产物的聚合、长大和上浮。在炼钢温度下,脱氧产物为液态是其聚合长大的最基本条件。影响脱氧产物上浮速度的因
素有:脱氧产物颗粒大小,钢水粘度,钢水和脱氧产物的密度差,钢水与
脱氧产物之间的界面张力等。淀粉牙签
四、脱氧合金化
目前冶炼和连铸的钢种主要是镇静钢,各种牌号的合金钢、高碳钢、中碳钢和低碳钢优质钢都属于镇静钢。镇静钢脱氧比较完全,一般脱氧后的钢水含氧量小于0.002%。镇静钢的脱氧可分为两种类型:钢包内脱氧;炉内预脱氧,钢包内终脱氧。
脱氧和合金化操作不能截然分开,而是紧密相联,合金化操作的关键问题是合金化元素的加入次序,一般的原则:电视升降机
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脱氧元素先加,合金化元素后加;
脱氧能力比较强,而且比较贵重的合金,应在钢水脱氧良好的情况下加入;
熔点高,不易氧化的元素,可加在炉内。
脱氧元素被钢水吸收的部分与加入总量之比,称为脱氧元素收得率。在生产碳素钢时,如知道终点钢水成分、钢水量、钢合金成分及其收得率,可根据成品钢成分,计算脱氧加入量。
[M ]规格中限[% M ]终点残余出钢量
脱氧剂加入量二[% M ]脱氧剂消声室制作
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准确判断和控制脱氧元素收得率,是达到预期脱氧程度和提高成品钢成分命中率的关键。
冶炼一般合金钢和低合金钢时,合金加入量的计算方法和脱氧剂基本相同,而
[M
]规格中限[%M ]残余[%M ]其它合金带入出钢量
冶炼高合金钢时,合金加入量大,必须考虑加入的合金量对钢水重量和钢水终点成分的影响。
合金加入量二[%M]合金

本文发布于:2024-09-22 03:39:52,感谢您对本站的认可!

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