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钢液的沉淀脱氧的简单介绍

发布日期:2018-11-19 作者:佛山市环亚环亚AG88集团 点击:

  下面环亚AG88集团厂家佛山市环亚环亚AG88集团给你说说钢液的沉淀脱氧:


  沉淀脱氧是将块状的脱氧剂直接加入钢液中,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。


  研究表明:一次脱氧产物具有聚集、长大和上浮的有利条件,故绝大部分能排出钢液。二次、三次脱氧产物均不能排出铸件,特别是三次脱氧产物是钢液在凝固过程中产生的,常滞留于枝晶之间,对铸钢质量具有决定性影响。铸钢中所看到的氧化物夹杂,绝大多数是三次脱氧产物。

钢液的沉淀脱氧的简单介绍

  (一)包内沉淀脱氧机理


  1、  脱氧反应 即脱氧剂与(FeO)的化学反应;


  2、  脱氧产物的形核、聚合长大、上浮和排出。


  整个过程都伴随着热力学和动力学作用。研究证明,采用强脱氧剂脱氧时,脱氧产物可迅速排出钢液,如脱氧产物Al2O3虽为固态颗粒,但其排出速度很快。


  脱氧产物的排出速度主要取决于脱氧剂的种类,而与脱氧产物的状态及其尺寸无明显关系。特别是用铝脱氧时,在出钢过程中加入铝1~2min,钢中的氧便与铝形成Al2O3并排出。其原因是,Al2O3与钢液的润湿性差和相间张力大(2N/m)。


  此外,钢液流入钢包时,有足够的搅动,使脱氧产物因碰撞而聚合长大,同时搅动也使钢液和熔渣剧烈运动,促使脱氧产物被熔渣捕获或粘附于包衬表面。


  (二)沉淀脱氧用脱氧剂介绍


  沉淀脱氧用脱氧剂应具有强的脱氧能力,其脱氧产物不溶于钢液,并易于从钢液中排出。


  1、元素的脱氧能力  研究证明:脱氧元素对氧的亲和力越大,其脱氧能力越强,钢中的溶解氧就越低。元素的脱氧能力,一般随温度的降低而提高。


  通常说钢中的含氧量是指总氧量,它包括溶解氧和化合氧。所以,元素的脱氧能力只反映其降低钢中溶解氧的能力,而降低化合氧的能力,则与脱氧产物的化学组成和物理特性、钢液温度及动力学因素等有关。


  当脱氧元素的含量为0.1%时,各元素的脱氧能力由强到弱排序为:


  Ca > RE > Zr > Al > Ti > B > Si > C > V > Cr > Mn。


  脱氧元素在一定含量范围内,随其含量的增加,与其相平衡的氧含量对应降低,但是,当脱氧元素超过这一含量后,随着脱氧元素含量的增加,相应的平衡氧含量反而增大,这说明并非脱氧剂加入愈多,钢液中的溶解氧就降低的多。


  2、单元素脱氧剂介绍


  ⑴  Mn   锰是较弱的脱氧剂,是常用的脱氧剂之一。


  ⑵  Si  硅是较强的脱氧剂,是常用的脱氧剂之一,其脱氧产物SiO2是高熔点的固体质点,能被钢液所润湿,排出较为困难。感应炉内用硅脱氧时,氧的降低速度是较快的,硅加入后5~10min,氧含量便可降至最低值。包内用硅脱氧的速度与炉内基本相同。


  ⑶  Al  铝是常用的强脱氧剂,感应炉熔炼时加入铝0.1%,铝脱氧后仅在3~4min内,钢中的溶解氧便降至0.01%以下,包内脱氧时,出钢前先将铝加入包内,然后出钢,出钢后2~3min内,钢液中的氧含量便可降至0.02%以下。出钢后由于钢液温度的降低,铝的脱氧能力提高,这样钢液在包内镇静时,钢液中的氧含量仍能缓慢的下降。


  ⑷  Ca  钙是很强的脱氧剂,也是强的脱硫剂,但由于钙的气化而显著降低其脱氧效果。为克服其缺点,必须降低其蒸气压,Si、Al不仅能降低钙的蒸气压,而且还可提高钙的溶解度。


  用硅钙合金脱氧,还可改善夹杂物的形态成为球状,因而改善钢的性能。此为硅钙合金脱氧的突出优点。


  ⑸  Ti  钛是较强的脱氧剂,脱氧能力强于硅而弱于铝。其脱氧产物因钛含量不同而不同。当Ti <0.2%时,脱氧产物是TiO2或Ti3O5。Ti的脱氧产物尺寸为16~18μ,近似球状,并均匀地分布在晶粒内部。


  另外,Ti在钢液中还可形成高度弥散的TiN,其尺寸为4~14μ,可作为非自发结晶核心,而细化晶粒。TiN还可防止铸钢件产生脆性断口。


  当Ti含量为0.06%时,沿晶界会形成片状共晶硫化物而降低钢的冲击韧性。因此,钛脱氧时,钢中适宜的钛含量为0.02~0.06%。


  通常为防止AlN对铸钢件性能的不良影响而采用钛代替铝终脱氧。


  ⑹  Zr  锆是极强的脱氧剂,在1650℃时,锆的脱氧能力强于铝,只需加入少量的锆终脱氧,便可获得氧含量极低的钢。锆的脱氧产物为直径3μ的小球。


  Zr脱氧时形成的ZrN,可作为非自发结晶核心,细化晶粒,同时还可防止脆性断口。


  ⑺  RE  也是良好的脱氧剂。 稀土金属通常是镧(La)系元素的总称。La、Ce、Pr、Nd四个元素与铸钢生产较为密切,稀土的脱氧能力强于Zr、Al、Ti,接近于Be,而稍低于Ca、Mg。


  采用稀土脱氧有如下特点:


  ① 脱氧反应的同时伴随有脱硫反应。RE能同时与O、S反应,生成稀土氧化物、稀土硫化物和稀土氧硫化物,同时降低钢中的氧和硫。


  ② 稀土氧化物、硫化物熔点高、密度大、质点小,不易排出而滞留于钢中。


  ③ 稀土金属的突出优点是,使钢中夹杂物球化,而有利于提高钢的性能。


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