扩散脱氧
扩散脱氧是指利用加在炉渣中的脱氧剂与FeO反应,减少钢液中FeO含量,破坏FeO在炉渣及钢液中的浓度平衡,使钢中FeO向渣中扩散。降低钢液氧含量目的的脱氧方法叫做扩散脱氧法。由于这一脱氧过程是通过炉渣间接完成的,所以又称为间接脱氧法。
间接脱氧的最大优点是脱氧反应在渣中进行,钢液不会被脱氧产物所玷污。但其脱氧过程依靠FeO自钢液向渣相的扩散,速度缓慢,为了把钢中氧降到较低的水平,需花费很长时间,影响炉子的生产率。1
基本信息
- 中文名
扩散脱氧
- 外文名
diffulsion deoxidation
- 别名
间接脱氧法
- 特点
钢液较为纯净、速度缓慢
- 主要方式
真空脱氧
简介
扩散脱氧是在液态金属与熔渣界面上进行的,是以FeO在两相中的分配定律为理论基础的。即FeO同时存在于熔渣和钢液中,熔渣中的FeO与钢液中的FeO能够互相转移,而且是趋于平衡。这种情况符合物理化学中的异相平衡的分配定律。
扩散脱氧通常是将脱氧剂加在熔渣中,使脱氧元素与熔渣中的FeO起作用而进行脱氧。当熔渣中的FeO含量减低时,钢液中的FeO就向熔渣中扩散。这样就间接地达到了脱去钢液中FeO的目的。另外,通过降低温度,增大氧的分配系数,也可进行扩散脱氧。扩散脱氧的优点是脱氧产物留在熔渣中,液态金属不会因脱氧而造成夹杂。缺点是扩散过程进行得缓慢,脱氧时间长。
电炉炼钢
电炉炼钢一般是采用沉淀脱氧与扩散脱氧相结合的方法,即先用锰(锰铁)进行沉淀脱氧,再用碳(炭粉)和硅(硅铁粉)进行扩散脱氧,最后再用铝进行沉淀脱氧。2
这种沉淀脱氧与扩散脱氧相结合的方法既能保证钢的质量,又不会使冶炼的时间过长。在电炉炼钢的脱氧过程中,扩散脱氧是重要环节。钢液脱氧是否良好与造还原渣(白渣或电石渣)脱氧操作有着重要的关系。脱氧的过程是在炉渣中进行的,如图1所示在白渣下的脱氧过程(钢液在电石渣下脱氧的原理与白渣下脱氧相似):
前一阶段是碳起脱氧作用C+(FeO)=CO↑ +[Fe];
后一阶段是硅起脱氧作用Si+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe];
还原生成的铁返回到钢液中,而氧化亚铁逐渐减少,这样就破坏了原来的平衡,于是钢液中氧化亚铁会自动地向炉渣中扩散转移 [FeO]→(FeO),这样就达到了脱氧的目的。
有利条件
为了使扩散脱氧过程顺利进行,需要创造适当的热力学条件和动力学条件。实现扩散脱氧的有利条件如下:
1、还原性炉气只有炉气是还原性的,才有可能造出还原性(含氧化亚铁少)的炉渣。
例如,电弧炉炼钢由于不用燃烧方法加热,因此能够关闭炉门,避免进入空气,保持还原性炉气。这是电弧炉炼钢的优点之一。
2、高的炉温高温有利于碳的脱氧。
从图2可以看出,在炉温升高的条件下,碳与氧的亲和力增大,而铁与氧的亲和力减小,因此,炉温愈高,碳的脱氧能力愈强。这与一般焊接熔池中扩散脱氧要求温度低正相反。2
3、炉渣的粘度炉渣的粘度要小。
炉渣粘度大,会使氧化亚铁的传输速度降低,因而使脱氧速度变慢,脱氧的效果差