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沉淀脫氧（除去鋼液中氧氣的方法）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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沉淀脫氧

除去鋼液中氧氣的方法

沉淀脫氧就是將塊狀脫氧劑如硅鐵、鋁塊等，加入鋼液中，使鋼液脫氧的方法。沉淀脫氧反應(yīng)快，時(shí)間短，但在鋼液中形成非金屬夾雜物殘留量大。

基本信息

中文名	沉淀脫氧
外文名	precipitation deoxidation
定義	一種除去鋼液中氧氣的方法
目的	使鋼液脫氧
相關(guān)名詞	擴(kuò)散脫氧
拼音	chén diàn tuō yǎng

收起

定義

沉淀脫氧是指溶解于液態(tài)金屬中的脫氧劑直接和熔池中的

起作用，使其轉(zhuǎn)化為不溶于液態(tài)金屬的氧化物，并析出轉(zhuǎn)入熔渣中的一種脫氧方式。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是脫氧速度快，脫氧徹底。但脫氧產(chǎn)物不能清除時(shí)將增加金屬液中雜質(zhì)的含量。其脫氧反應(yīng)為：

。

若考察熔渣堿度

脫氧元素種類(lèi)及數(shù)量等影響，有如下關(guān)系式：

其中，

、

和

為與脫氧元素有關(guān)的常數(shù)。從上式看出，脫氧效果或金屬中的含氧量

，不僅與脫氧元素

數(shù)量和脫氧產(chǎn)物(

)數(shù)量有關(guān)，并且和熔渣堿度

有關(guān)。

越多、(

) 越少，脫氧效果越好。另外，熔渣的性質(zhì)應(yīng)與脫氧產(chǎn)物的性質(zhì)相反，這樣有利于降低脫氧產(chǎn)物在熔渣中的活度，也有利于熔渣吸收脫氧產(chǎn)物。

要實(shí)現(xiàn)沉淀脫氧，應(yīng)具備三個(gè)條件：①必須向熔池中加入對(duì)氧親和力大的元素；②脫氧產(chǎn)物應(yīng)不溶于金屬而成為獨(dú)立液相轉(zhuǎn)入熔渣；③熔渣的酸堿性質(zhì)應(yīng)與脫氧產(chǎn)物的性質(zhì)相反，以利于熔渣吸收脫氧產(chǎn)物。

錳的脫氧反應(yīng)、硅的脫氧反應(yīng)和硅錳聯(lián)合脫氧反應(yīng)是生產(chǎn)中常用的沉淀脫氧反應(yīng)。

生產(chǎn)中的反應(yīng)

錳的脫氧反應(yīng)

在液態(tài)金屬中加入適量錳，可進(jìn)行如下脫氧反應(yīng)：

式中，

為渣中

的活度系數(shù)；

為渣中的

活度；

為液態(tài)金屬中

的活度；

為液態(tài)金屬中

的活度；

為渣中氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

為平衡常數(shù)，是溫度的函數(shù)，溫度降低，

增大，有利于脫氧。

當(dāng)金屬中含

和

量少時(shí)，其活度系數(shù)近似為1，于是可得到

由公式

可以看出，增加金屬中的

含量，減少渣中的

，可以提高脫氧效果。熔渣的性質(zhì)對(duì)錳的脫氧效果也有很大的影響。在酸性渣中含有較多的

和

，它們與脫氧產(chǎn)物

生成復(fù)合物

和

從而使

的活度系數(shù)減小，因此脫氧效果較好。相反，在堿性渣中

的活度系數(shù)較大，不利于錳脫氧，且堿度越大，錳的脫氧效果越差，正是因?yàn)檫@個(gè)原因，一船造酸性渣的鋼液中可用錳鐵作為脫氫劑．而堿件渣的鋼液中不單獨(dú)用錳鐵作脫氧劑。

沉淀脫氧

根據(jù)鋼液中錳的濃度不同，其脫氧產(chǎn)物

和

既可形成液態(tài)產(chǎn)物，又可形成固態(tài)產(chǎn)物，如右圖所示。出現(xiàn)液態(tài)或固態(tài)產(chǎn)物的臨界含錳量既取決于鋼液的溫度，也與鋼液中加入的錳鐵量有關(guān)。顯然，在一定的溫度下，加入過(guò)多的錳會(huì)形成固態(tài)產(chǎn)物，易造成夾雜。此外，溫度下降使錳的刪氧能力提高，在焊接熔池尾部，由于溫度下降，有利于錳朋氧。但相對(duì)其他常用的脫氧劑

、

和

來(lái)說(shuō)，錳是一種弱脫氧劑。

硅的脫氧反應(yīng)

在鋼液中加入脫氧劑硅鐵或含硅較高的合金，可進(jìn)行如下反應(yīng)

顯然，提高熔渣的堿度和金屬中的含硅量，可以提高硅的脫氧效果。

硅的脫氧能力比錳大，但生成

的熔點(diǎn)高。通常認(rèn)為

處于固態(tài)，不易聚合為大的質(zhì)點(diǎn)，同時(shí)

與鋼液的界面張力小，潤(rùn)濕性好，不易從鋼液中分離，所以易造成雜夾。一因此，一般不單獨(dú)使用硅脫氧。

硅錳聯(lián)合脫氧反應(yīng)

把硅和錳按適當(dāng)?shù)谋壤尤胍簯B(tài)金屬中進(jìn)行復(fù)合脫氧時(shí)，其脫氧產(chǎn)物為不飽和液態(tài)硅酸鹽，它的密度小，熔點(diǎn)低，易于浮出，并易被熔渣吸收，從而減少鋼中的夾雜物和含氧量，脫氧效果十分顯著。

在熔煉鋼鐵和焊接冶金中經(jīng)常采用硅錳聯(lián)合脫氧。例如，在轉(zhuǎn)爐煉鋼時(shí)，爐內(nèi)加入一定量的硅錳合金進(jìn)行預(yù)脫氧，結(jié)果使鋼中氧含量大大降低；堿性焊條藥皮中和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊絲中常加入適當(dāng)比例的錳和硅進(jìn)行聯(lián)合脫氧，脫氧效果較好。

采用含兩種以上脫氧元素的復(fù)合脫氧劑一直被鑄造和焊接冶金工作者所重視。因?yàn)檫@種脫氧劑熔點(diǎn)低，熔化快，且各種反應(yīng)在同一區(qū)域進(jìn)行，有利于低熔點(diǎn)脫氧產(chǎn)物形成、聚合和排除，減少夾雜物的數(shù)量。例如，鈣的脫氧能力很強(qiáng)，但它的蒸氣壓高，在鋼液中溶解度低，脫氧效果變差；如果用硅鈣合金作脫氧劑，則可提高鈣的溶解度，減少蒸發(fā)損失，易生成低熔點(diǎn)的硅酸鈣，對(duì)

還起助熔作用。因此，硅鈣合金不僅是有效的脫氧劑，而且起到消除夾雜物，凈化鋼液的作用。

擴(kuò)散脫氧

擴(kuò)散脫氧是利用熔渣使鋼液脫氧，脫氧反應(yīng)發(fā)生在鋼液一熔渣界面上。

如向熔渣內(nèi)加入強(qiáng)脫氧劑（如硅鐵粉、炭粉、電石粉或鋁粉、

等），使渣中保持很低的(

)濃度，而鋼液中的

高于與熔渣平衡的

，即時(shí)

，鋼液的

經(jīng)過(guò)鋼一渣界面向熔渣內(nèi)擴(kuò)散，而使

不斷降低，直到

的平衡狀態(tài)。

擴(kuò)散脫氧可在能形成還原氣氛的電爐內(nèi)進(jìn)行，這樣渣中的(

)才易于保持在很低的值。由于脫氧劑加在渣層內(nèi)，脫氧反應(yīng)在渣一鋼液界面進(jìn)行，脫氧產(chǎn)物不進(jìn)入鋼液中，就不會(huì)污染鋼液，因而從原則上來(lái)說(shuō)是冶煉優(yōu)質(zhì)鋼較好的脫氧方法。同時(shí)，在利用高堿度及(

)量很低的爐渣時(shí)，還能深度脫硫。

但是，在一般電爐內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散脫氧有某些重大缺點(diǎn)。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(kuò)散緩慢，脫氧過(guò)程的速率很低，而且爐襯受到高溫爐渣的侵蝕嚴(yán)重。由于這些原因，擴(kuò)散脫氧僅在盛鋼桶內(nèi)用

很低的合成渣處理鋼液時(shí)才有較大的效果。

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