預脫氧

《冶金學名詞》 (第二版)。 2100433B

鋼液中加入部分脫氧劑以去除一部分溶解狀態(tài)的氧，而使生成的脫氧產(chǎn)物有充裕時間上浮去除的初步脫氧操作。

擴散脫氧是利用熔渣使鋼液脫氧，脫氧反應發(fā)生在鋼液一熔渣界面上。

如向熔渣內(nèi)加入強脫氧劑（如硅鐵粉、炭粉、電石粉或鋁粉、

擴散脫氧可在能形成還原氣氛的電爐內(nèi)進行，這樣渣中的(

但是，在一般電爐內(nèi)進行擴散脫氧有某些重大缺點。由于鋼液一熔渣的比表面小及熔池的攪拌作用弱，鋼液中氧的擴散緩慢，脫氧過程的速率很低，而且爐襯受到高溫爐渣的侵蝕嚴重。由于這些原因，擴散脫氧僅在盛鋼桶內(nèi)用

脫氧的兩種最基本的方法是沉淀脫氧法和擴散脫氧法。

沉淀脫氧原理 沉淀脫氧也稱直接脫氧，將與氧的親和力強于鐵的元素以鐵合金或金屬塊等形式直接加到鋼液中，與氧生成不溶于鋼液的沉淀析出物M_xO_y，一般M_xO_y的密度小于鋼液的密度，而可上浮排除。鋼液中元素沉淀脫氧反應式一般為aM_xO_y為脫氧產(chǎn)物的活度；aM為脫氧元素的活度；a為溶解氧的活度。當脫氧產(chǎn)物為純氧化物或呈飽和狀態(tài)時，aM_xO_y=1。所以，取其倒數(shù)K=1/KM=[aM]x[ao]y，叫做脫氧常數(shù)，用以判斷元素的脫氧能力。在一定溫度、一定濃度，某一元素的脫氧常數(shù)K值越小，與該元素平衡的氧含量便越低，則該元素的脫氧能力就越強。各種元素脫氧能力的測定，現(xiàn)多采用固體電解質(zhì)定氧探頭進行電動勢法測定，1600℃時鐵液中各種元素的脫氧能力。當元素含量為0.1%時，各種元素的脫氧能力由強到弱的順序是：Al，Ti，B，Si，C，V，cr，Mn。脫氧元素含量升高時，與之平衡的氧含量下降；但脫氧元素含量達到某一數(shù)值后，隨著脫氧元素含量升高，相應的平衡氧含量反而增加。而且脫氧能力越強的元素，其平衡氧含量增高的臨界含量(轉(zhuǎn)折點)越低。在不同溫度下，與不同元素含量相平衡的氧含量，可利用表1數(shù)據(jù)進行計算。從脫氧常數(shù)K與溫度丁的關(guān)系式可知，升高溫度則脫氧常數(shù)K值增大，即升高溫度脫氧時，平衡向左移動；而降低溫度時，平衡向右移動。這意味著當鋼液溫度降低時(在鋼液凝固時)，脫氧反應將繼續(xù)進行，并形成新的脫氧產(chǎn)物，而它們往往來不及從鋼中排除出去。因此，在鋼脫氧時應加入適量脫氧劑，使鋼液中殘余氧量立即降到相當?shù)偷乃?，以減少凝固降溫時脫氧產(chǎn)物的生成。

在煉鋼和鑄造過程中降低鋼中氧含量的反應。是保證鋼錠(坯)和鋼材質(zhì)量的重要工藝環(huán)節(jié)。在鋼液中氧以溶解形式([O])或非金屬夾雜物形式(MxOy)存在。在吹氧煉鋼過程中，隨著雜質(zhì)含量的降低，鋼液中[O]含量升高。如果將未經(jīng)脫氧的鋼液出爐澆注，則鋼液中溶解的氧在冷凝過程就要與碳反應，析出Co氣泡而發(fā)生沸騰；隨脫氧的程度不同，析出氣體的特性有著顯著的差異。經(jīng)充分脫氧的鋼液，在冷凝過程中沒有Co析出，不發(fā)生沸騰，是平靜的，故稱鎮(zhèn)靜鋼；輕度脫氧的鋼液，在冷凝過程中碳氧發(fā)生反應，析出Co，有明顯的沸騰現(xiàn)象，此為沸騰鋼；部分脫氧的鋼液，在凝固一段時間后，剩余的氧與碳反應，產(chǎn)生短時間的沸騰，則為半鎮(zhèn)靜鋼。圖1表示脫氧程度不同的鋼中氧含量范圍。沸騰鋼脫氧，即輕度脫氧，只使鋼液中氧含量稍許下降，但仍超過與碳平衡所需的含量。半鎮(zhèn)靜鋼脫氧，即部分脫氧，大致可使鋼的氧含量達到與碳平衡的含量，故又稱為平衡鋼。鎮(zhèn)靜鋼脫氧，亦即充分脫氧使鋼的氧含量大大低于與碳平衡的含量。鋼液脫氧雖降低[O]的含量，但若不使脫氧產(chǎn)物MxO_y上浮排除出去，而殘留在鋼液中形成鋼中非金屬夾雜物，則影響鋼的質(zhì)量；所以，脫氧時要盡可能排除脫氧產(chǎn)物。因此，脫氧就是要降低鋼中總氧量乏∑O(∑O=[O] O_MxO_y)。但不管煉鋼技術(shù)如何發(fā)展、改進，鋼中總還殘留有夾雜物。所以脫氧時還要控制殘留夾雜物的形態(tài)、大小和分布，以保證鋼的各項性能(見鋼中非金屬夾雜物)。

脫氧程度不同的鋼中含氧量范圍：

1一鎮(zhèn)靜鋼；2一半鎮(zhèn)靜鋼；3一沸騰鋼；4一脫氧前一般含氧范圍；5一氧與碳的平衡曲線。

脫氧得當還可保證鋼的晶粒度。鋼中單獨加入或復合加入鋁、釩、鈦、鋯，則使奧氏體晶粒粗化溫度升高。脫氧時，這些元素除生成氧化物外，還生成氮化物；而釩、鈦、鈮、鋯還會生成碳化物。這三種化合物的粒子都可阻止晶粒長大，其中碳化物最為有效，而氮化鋁比氧化鋁有效。鋁是強脫氧劑又是最常用的晶粒細化劑，所以細晶粒鋼只能是鎮(zhèn)靜鋼，而沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼只能是粗晶粒鋼。但半鎮(zhèn)靜鋼加少量鈮、釩可得到細晶粒鋼。鋼的脫氧工藝通常要與鋼的合金化相配合。二者配合得當，則有利于準確控制成分，提高合金元素的收得率。