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硅铁硅锰在炼钢时用作脱氧剂,是如何发挥脱氧作用的?

发布时间:2023-07-26        浏览次数:139        返回列表
前言:为什么炼钢是要用硅铁硅锰来脱氧,不脱氧有哪些危害?
硅铁硅锰在炼钢时用作脱氧剂,是如何发挥脱氧作用的?

炼钢过程中,为了去除铁水中的碳、硫等有害杂质,需要在冶炼过程中用吹氧或添加氧化剂的方法,来向铁水中加入氧分子。

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笼统的来说:吹入氧气的作用就是与铁水中的碳,硅,锰,磷,硫等元素氧化反应,形成气体、或熔点较高的氧化物,降低这五项对钢水成分有害的杂质,并利用其氧化反应时放出的化学热来提高铁水温度。

但是这个过程中,钢液中的氧含量逐步增加,并以 FeO 的形式存在于钢液中。如钢中氧不去除,浇铸成的钢坯力学性能不好。

因此,在去除铁水中的杂质后,还需要进行脱氧,不进行脱氧处理,铸钢的品质会大打折扣。

此外,氧气本身对于炼钢也有多方面坏处的。

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。

氧气对炼钢主要有害影响有

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。

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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FeOFeS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。

脱氧需要添加一些与氧结合,并易于从钢液中排除进入炉渣的元素。而按照钢水中各种元素对氧的结合强度,从弱到强的顺序如下:铬、锰、碳、硅、钒、钛、硼、铝、锆、钙。所以,炼钢脱氧常用的是由硅、锰、铝、钙组成的铁合金。

为什么说炼钢中硅铁是必不可少的脱氧剂呢?

由于硅与氧的亲和力强,炼钢中加入硅铁后,即发生如下脱氧反应:

2FeO+Si=2Fe+SiO?

二氧化硅是脱氧后的产物,它比钢水轻,浮在钢铁表面进入渣中,从而脱掉钢中的氧,能显著提高钢的强度、硬度和弹性,提高钢的磁导率,降低变压器钢的磁滞损耗。

球墨铸铁.png

钢水脱氧有哪些方法

脱氧方法一:扩撒脱氧

利用氧在钢液中的扩散行为,使钢液中的氧转入渣中而达到降低钢液含氧量的方法,称为扩散脱氧。具体做法是,在熔炼还原期稀薄渣造好后,将粉状脱氧剂撒于渣面上,首先降低渣中的含氧量,破坏氧在熔渣与钢液溶解度的平衡,钢液中的氧必然向熔渣中扩散。因此,不断降低渣中的氧,钢液中的氧就不断地向渣中扩散,从而降低钢中的含氧量。

扩散脱氧常用的粉状脱氧剂有;碳粉、硅铁粉、硅钙粉、铝粉、碳化钙粉等。这些脱氧剂中的CSiAlCa等元素进入渣层后便于(FeO)发生还原反应,如:

脱氧产物进入炉气或被熔渣吸收,因此,扩散脱氧不污染钢液。但由于扩散脱氧是在渣与钢液界面上进行,氧由钢液中向渣中扩散需要的时间较长,因此,生产效率低,能耗高。

钢水脱氧.jpg

脱氧方法二:沉淀脱氧

沉淀脱氧是将块状的脱氧剂(硅铁块等)直接加入钢液中,脱氧剂与(FeO)发生沉淀反应而脱氧。沉淀脱氧又称强制脱氧,沉淀脱氧法脱氧产物的排除,影响脱氧效果。按脱氧产物的形成时间划分,脱氧产物可分为:

一次脱氧产物——在炉内或包内加入脱氧剂后立即形成的脱氧产物;

二次脱氧产物——已脱氧的钢液在其冷却至液相线之前所形成的脱氧产物;

三次脱氧产物——在液相线与固相线之间凝固时所形成的脱氧产物。

这三类脱氧产物统称为内生脱氧产物。







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