冶金物理化学第5章熔渣-脱氧及选择性氧化

4.9钢液脱氧反应,铁,钢,随C含量的降低，钢液中溶解氧的含量会不断提高，影响：后序的合金化；在钢液冷却与凝固过程发生氧化反应，造成气孔和夹杂。氧化冶炼终了必须脱氧。脱氧的基本方法：结合成氧化物而分离去除。,1.沉淀脱氧,4.9钢液脱氧反应,1.沉淀脱氧,4.9钢液脱氧反应,1.沉淀脱氧,脱氧元素加入最适量；,脱氧产物上浮；,复合脱氧,4.9钢液脱氧反应,1.沉淀脱氧,复合脱氧,生成熔化温度低的更复杂的复合化合物，易聚集长大而上浮。如Ca-Al复合脱氧剂脱氧后形成熔点低12Ca0A1203，易于上浮。如其部分地残留在钢锭中时，因其塑性和韧性高，呈球形故不易导致钢材质量下降。用Mn脱氧时，易形成MnS，尽管其熔点较高不致造成热脆现象，但MnS很软，在轧钢时呈条状分布，将导致横向和纵向机械性能的不均匀，当用Ca一Mn一Si复合脱氧剂时可克服上述缺点。,4.9钢液脱氧反应,2.扩散脱氧,优点：脱氧剂（如Fe一Si粉）直接加入渣中使aFeO降低，不污染钢液。缺点：是氧自金属相扩散到渣，脱氧动力学条件差，脱氧过程时间长。,4.9钢液脱氧反应,3.真空脱氧,提高真空度，实现脱氧。优点：脱氧效果好。缺点：设备复杂。,4.9钢液脱氧反应,4.注意,脱氧能力最强的元素，其min不是钢液脱氧的实际要求。对同一脱氧元素，可能有不同的脱氧产物生成。例：Al脱氧,4.9钢液脱氧反应,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,一、Mn脱氧Mn是弱脱氧剂其脱氧产物不能是纯MnO,而是MnO与FeO的熔体。相当于Mn高时的脱氧产物。,一般的试验研究都是测定下列反应的平衡：,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,对反应7-4-1，公认较好的数据是：,但要利用反应（1）来求得Mn与O的平衡关系，尚须作如下处理：,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,MnO的熔化自由能为：,其中,将（4）与（3）结合，得：,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,（1）+（6）-（4）得,再由FeO的熔化自由能数据：,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,二、Si脱氧1600时，FeO与SiO2能形成熔体。,图7-10FeO-SiO2系相图,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,三、Al脱氧铝是强脱氧剂。炼钢中常用它作终脱氧，并可控制晶粒。由FeO-A1203相图。,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,当WAl(9x10-6)%时，产物是A1203。所以，一般情况下铝脱氧反应写为：1600时，WAl低于（9xI0-6），含氧超过0.06%时，脱氧产物是FeO-A1203反应为1600时，,将（a）、（b）两式取对数：,将以上两式作图，如图所示。,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,四、复合脱氧两种或两种以上的脱氧元素一起加入钢中脱氧，称为复合脱氧。常用的有Si-Mn，Si-Mn-AI，Si-Ca，Mn-AI等复合脱氧。复合脱氧产物当然更为复杂，至少包括两种氧化物。复合脱氧的特点是（1）脱氧产物复杂，熔点低，往往呈液态，易于聚集成较大颗粒而较快地上浮。（2）脱氧能力比单独脱氧有所增强。兹以硅锰复合脱氧为例讨论其热力学规律。当Si-Mn合金加入钢中脱氧时，脱氧产物是Si02-MnO-FeO熔体。此熔体中asio2，aMnO，aFeO均小于1，故钢中平衡活度比单独用Si，Mn脱氧时有所下降。,4.9.4锰、硅、铝的脱氧反应,4.10选择性氧化,不锈钢冶炼：Cr高，C低（0.12%）,使用返回料：必须吹氧脱碳,去碳保铬,吹氧脱碳；铬不氧化或少氧化。,4.10选择性氧化,去碳保铬,2Cr+3O=Cr2O3(S),4.10选择性氧化,去碳保铬,2Cr+3O=Cr2O3(S),C+O=CO(g),4.10选择