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如何选用脱氧剂?钢液脱氧都有哪些方法是比较适用的?

2023-11-08

长城铸钢, 一兵个人图书馆,铸造工业网


氧对铸钢的有害影响,是由于氧在液态和固态钢中的溶解度相差悬殊而造成的。

氧对铸钢的有害影响,是由于氧在液态和固态钢中的溶解度相差悬殊而造成的。主要有害影响有:

1、氧是形成铸钢件气孔的原因之一

在钢液凝固过程中,由于氧的溶解度随温度的下降而显著降低,因此,析出的氧便与钢液中的碳发生反应,产生的CO气泡若滞留于钢中便成为气孔。

2、氧促使铸钢热裂的形成

钢液含氧量过高时,会加剧铸钢热裂倾向,原因是FeO与FeS相遇时形成低熔点(940℃)共晶体(FeO·FeS),并以薄膜状分布于晶界上,因而易造成热裂。

3、氧是形成非金属夹杂物的主要元素之一

氧可与多种元素发生氧化反应,形成氧化物夹杂,这些夹杂若滞留于钢中,将降低铸钢的性能。

 

 

如何选用脱氧剂?钢液脱氧都有哪些方法是比较适用的?

脱氧的原理和任务

炼钢过程中脱氧的原理是:利用对氧的亲和力比Fe大的元素,如Mn、Si、Al等,把钢液中的氧夺走,形成不残留在钢液中的脱氧产物如Mn0、SiO2、Al2O3等并上浮到渣中。能用来对钢液脱氧的元素或合金叫脱氧剂。

脱氧的目的在于降低钢中的氧含量,脱氧的任务是:

1)降低钢液中溶解的氧,把氧转变成难溶于钢液的氧化物如Mn0、SiO2等。

2)将脱氧产物排出钢液之外。否则钢液中的氧只是改变了存在形式,总含氧量并没有降低,氧对钢的危害依然存在。

3)脱氧时还要完成调整钢液成分和合金化的任务。

各种元素的脱氧能力

1.对脱氧元素的要求

1)脱氧元素与氧的亲和力应大于Fe与氧的亲和力,即脱氧产物(MeO)在钢液中应比FeO稳定。

2)脱氧产物MeO在钢液中溶解度应非常低,否则便以另一种形式保留在钢中,未达到脱氧的目的。

3)脱氧产物的密度应小于钢液密度,且熔点应较低,在钢液中应以液态形式存在,这样脱氧产物才容易集聚长大,并能迅速地上浮到熔渣中,完成脱氧任务。

4)未与氧结合的剩余脱氧元素,应该对钢的性能无不良影响,甚至还应产生有利影响。

元素的脱氧能力

元素的脱氧能力是指在一定温度和一定浓度的脱氧元素呈平衡的钢中溶解的氧含量。显然和一定浓度的脱氧元素呈平衡的氧含量越低,这种元素的脱氧能力越强。在1600℃时,元素的脱氧能力按以下顺序增强:Cr、Mn、V、P、Si、C、B、Ti、Al、Mg、Ca。其中最常用的是Mn、Si、Al。

 

 

如何选用脱氧剂?钢液脱氧都有哪些方法是比较适用的?

常用的脱氧剂

(1)Mn  它的脱氧能力较低,但几乎所有的钢都用Mn来脱氧,因为它可以增加Si和A1的脱氧作用。此外(MnO)可以与其他的脱氧产物如SiO2等形成低熔点化合物,有利于从钢液中排出。冶炼沸腾钢时,只用锰脱氧。

(2)Si  Si是一种较强的脱氧元素,它是镇静钢中不可缺少的脱氧元素之一。Si的脱氧能力高于Mn。

Si的脱氧能力受温度影响而发生变化,温度越高,Si的脱氧能力越弱。

Si的脱氧产物SiO2熔点高(1700度),不易从钢液中上浮排出,所以应与Mn一起使用。

(3)A1  A1是钢中常用的而且是非常强的脱氧元素,它是镇静钢中不可缺少的脱氧元素之一。

A1的脱氧产物Al2O3熔点很高(2050℃),形成很细小的固体颗粒,Al2O3颗粒表面与钢液间界面张力大,易于上浮,所以常用来做终脱氧剂。

目前炼钢生产中常用的块状脱氧剂有:锰铁、硅铁、铝、硅锰合金等。电弧炉还原期炉渣脱氧时常用的粉状脱氧剂有:碳粉、碳化硅粉、硅铁粉等。真空脱碳时,钢液中[C]是脱氧剂。

使用块状脱氧剂时,一般用复合脱氧剂最好,因为复合脱氧剂的脱氧能力以及脱氧产物的上浮能力都很强。若无复合脱氧剂而单独使用各脱氧剂时,应注意脱氧剂的加入顺序,一般情况是先弱后强,即先用锰铁脱氧,再用硅铁脱氧,最后用铝脱氧。因为先加锰铁后形成的Mn0可提高Si、Al的脱氧效果,同时也有利于几种脱氧产物形成低熔点化合物,从而有利于脱氧产物的上浮。

钢液脱氧现在主要有三种方法,大多数都是采用这三个方法来操作的,即:直接脱氧、扩散脱氧、真空脱氧。

1、直接脱氧是用和氧气亲和力比较铁而且强的元素作为脱氧剂,脱氧剂与钢液中的氧是可以直接产生作用,随即发生了脱氧的反应,而反应出来的产物,会从钢液上浮排出去,从而达到脱氧的目的。这个也叫做沉淀脱氧,是目前使用比较广泛的脱氧方法。

2、扩散脱氧主要是从向炉渣之中加入了碳粉、硅铁粉还有铝粉等相应的脱氧剂,可降低炉渣中FeO的含量。因为氧在渣还有钢之间的分配关系中就可以得知,渣中的FeO含量逐渐降低时,钢中的氧气含量就会向炉渣中扩散而去,以此来维持两者之间的分配平衡,可达到钢液脱氧的目的。

3、真空脱氧是指钢液处于真空的条件下,可以通过降低CO的气体分压,来促使钢液中两者之间的反应进行,也就可以利用[C]-[O]反应达成了脱氧。

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