钢液中的脱氧与非金属夹杂物

1、 钢液的脱氧反应 钢中的非金属夹杂物 复合反应的解析 1 1 2 2 3 3 脱氧的必要性脱氧的必要性 直接脱氧热力学直接脱氧热力学 直接脱氧动力学直接脱氧动力学 6.1 6.1 钢液的脱氧反应 1 1 2 2 3 3 钢液的溶解氧含量钢液的溶解氧含量 固体钢中氧的溶解度变化固体钢中氧的溶解度变化 氧对钢性能的影响氧对钢性能的影响 6.1 6.1 钢液的脱氧反应脱氧的必要性 4 4 钢液的脱氧钢液的脱氧 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的溶解氧含量钢液的溶解氧含量 6 61 11 11 1 钢液的溶解氧含量钢液的溶解氧含量 n 在氧气转炉和电弧炉炼钢过程中，均采用向金属熔他供氧

2、以氧化 去除铁液中碳、硅、磷等杂质的方法。为了获得高的反应效率， 必须向熔他供入充足的氧，在冶炼临近结束时，钢液实际上处于 过度氧化状态，即钢液中含氧量高于与钢中碳、锰等元素平衡的 合氧量。 n 铁液与氧的反应可表示为： 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的溶解氧含量钢液的溶解氧含量 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的溶解氧含量钢液的溶解氧含量 n 实际炼钢炉渣的Feo1，钢液中溶解氧的含量O低于由式(67)和 (6.8)计算得到的Omax。 n 钢液中的O含量与温度、炉渣氧化性、钢液成分、炼钢供氧工艺参数 等许多因素有关。 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的

3、必要性钢液的溶解氧含量钢液的溶解氧含量 n LD:氧气顶吹转炉 n QBOP:氧气底吹转炉 n KBOP:氧气顶底复吹转炉 n 终点时的钢液中O与C含量的关系 ，从中可以看到，钢液的O含量存 在一波动范围。 n 以氧气顶底复吹转炉为例，当冶炼终 点的C含量在0.020.03之间 时，钢液的溶解氧含量O在0.03- 0.07的范围内。 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性固体钢中氧的溶解度变固体钢中氧的溶解度变 化化 6.1.1.2 6.1.1.2 固体钢中氧的溶解度变化固体钢中氧的溶解度变化 如式如式(6(68)8)所示，铁液中氧的所示，铁液中氧的溶解度随温度的降溶解度随温度的降 低而

4、减少低而减少，当达到，当达到FeFe的凝固温度的凝固温度1810K1810K时算出氧的溶时算出氧的溶 解度大约为解度大约为0.0.1616。 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性固体钢中氧的溶解度变固体钢中氧的溶解度变 化化 n由此图可知，氧的最大溶解 度在铁中约为0.008 (1800K)，在铁中约为 0.0025(1643K)，而在铁 中仅约为0.0003O.0004 (1184K)。 n这意味着在凝固以及随后的 冷却过程中,铁液中的溶解氧 几乎全部要由铁中来析出。 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性固体钢中氧的溶解度变固体钢中氧的溶解度变 化化 n 由于铁中的氧属于偏析

5、倾向严 重的元素，固体铁中析出的氧绝 大多数以铁的氧化物、氧硫化物 或其他类型的非金属夹杂物存在 于或晶粒的晶界处(图6.3)。 n 钢液和固态钢中氧的溶解度与 铁液和固态铁中的有所不同，但 与图6.2所示的氧溶解度的变化趋 势是一致的。 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性氧对钢性能的影响氧对钢性能的影响 n 氧是在钢的凝固过程中偏析倾向最严重的元素之一，其偏析偏析 系数系数(O O 固体钢 固体钢 OO钢液 钢液) )仅为 仅为0.020.02。 n 在钢液的凝固和随后的冷却过程中，由于溶解度的急剧降低， 钢中原溶解的绝大部分氧由或相中析出，并以铁氧化物铁氧化物、氧氧 硫化物等微细

6、夹杂物硫化物等微细夹杂物的形式在或晶界处富集存在。 n 这些微细夹杂物会造成晶界脆化晶界脆化，在钢的加工和使用过程中容 易成为晶界开裂的起点，并最终导致钢材发生脆性破坏。 6.1.1.6.1.1.3 3 氧对钢性能的影响氧对钢性能的影响 钢中氧含量增加钢中氧含量增加 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性氧对钢性能的影响氧对钢性能的影响 n 降低钢材降低钢材延展性、冲击韧性和延展性、冲击韧性和 抗疲劳破坏性能抗疲劳破坏性能 n 降低钢材降低钢材韧韧- -脆转换温度脆转换温度 n 降低钢材的降低钢材的耐腐蚀性能耐腐蚀性能 n 容易发生容易发生时效老化时效老化 n 钢产生钢产生热脆热脆 6.

7、1.1.6.1.1.4 4 钢液的脱氧钢液的脱氧 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的脱氧钢液的脱氧 脱氧方法脱氧方法 1 1 2 2 3 3 直接脱氧法直接脱氧法 扩散脱氧法扩散脱氧法 真空脱氧法真空脱氧法 1.直接脱氧法 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的脱氧钢液的脱氧 概 念：直接脱氧是用与氧亲和力较铁与氧亲和力强的元素 做脱氧剂，脱氧剂与钢液中的氧直接作用。发生如 下式所示的脱氧反应，反应产物由钢液上浮排除， 从而达到脱氧的目的。 n 直接脱氧是目前最普遍采用的一种脱氧方法。炼钢脱氧 时，将各种脱氧剂以铁合金(锰铁、硅铁、铝铁、硅锰 合金等)的形式直接加入

8、到钢液中。 n 对某些比重较轻或较易气化的脱氧剂(例如铝、钙等)则 多采用向钢液喂丝或喂包芯线的方法加入至钢液中。 n 直接脱氧的反应速率快，操作简便，成本较低，但部分 脱氧产物会滞留在钢中成为非金属夹杂物。 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的脱氧钢液的脱氧 2.扩散脱氧法 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的脱氧钢液的脱氧 概 念：要向炉渣中加入碳粉、硅铁粉、铝粉等脱氧剂以降 低炉渣的FetO含量。由下式给出的氧在渣钢间的 分配平衡关系式可知，当渣中FetO含量不断降低时 ，钢中的氧会向炉渣中扩散以维持其在值渣钢间 的分配平衡，从而达到钢液脱氧的目的。 3.真空

9、脱氧法 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的脱氧钢液的脱氧 概 念：将钢液置于真空条件下，通过降低CO气体分压来促使钢液内 C一O反应继续进行，并利用此反应达到脱氧的目的。真 空脱氧方法的最大特点是脱氧产物CO几乎全部由钢液排除， 不3玷污钢液，但其设备投资和生产成本要高于其他脱氧工艺 。钢液内的C一O反应如下： n 图64为根据上式计算得到的温度 在1873K时对应于不同CO分压条件 下钢液中C一O的关系。 n 真空条件下，实际生产过程中碳的 脱氧能力与理论计算的平衡值相比 还有较大差距。目前炼钢真空精炼 系统的压刀可降至70 Pa以下。 n 利用真空碳脱氧，低碳钢液的溶解 0

10、含量可降至0.015以下，高碳 钢液自O含量则可降至0.002以 下。 6 61 11 1 脱氧的必要性脱氧的必要性钢液的脱氧钢液的脱氧 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学 1 1 2 2 单独元素的脱氧单独元素的脱氧 复合脱氧复合脱氧 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-单独元素的脱氧单独元素的脱氧 6.1.6.1.2 2. .1 1 单独元素的脱氧单独元素的脱氧 n K被称为脱氧常数或溶解度积，它可用来判断元素脱氧能 力的相对大小。 n 元素的脱氧能力是指一定温度下与一定浓度的脱氧元素相 平衡的钢液中含氧量的高低。由 n 从上式可以看出，脱氧常数

11、K值越大，与一定浓度脱氧元 素M相平衡的钢液中的O含量越高，元素的脱氧能力越 弱。反之，脱氧常数K值越低，元素的脱氧能力越强。 n 可用于钢液脱氧的主要脱氧元素及其脱氧常数如表61所 示。 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-单独元素的脱氧单独元素的脱氧 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-单独元素的脱氧单独元素的脱氧 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-单独元素的脱氧单独元素的脱氧 n由图65可以看到，对绝大多数脱 氧元素而言，当其含量超过0.2 0.3后，随着含量的继续增加，钢 液中O含量降低的幅度在减小。 n而对于某些脱氧

12、能力非常强的元素 (如Ba、Al)来说、当其浓度超 过一定值后，O含量随脱氧元素含 量的增加反而得到了提高。 n这主要是由于脱氧元素与O之间 的活度相互作用系数 均为负值， 钢液氧活度fO因而会随脱氧元素含 量的增加而减小。当M含量超过一 定值后由于O的减小，O含量 随M含量的增加而降低的幅度也减 小。甚至发生了生O含量随M含 量的增加而减小的情况。 M O e 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-单独元素的脱氧单独元素的脱氧 n 概 念： 用含有两种或两种以上脱氧元素的扶合金对钢液 进行的脱氧称为复合脱氧。 n 实 质：是用两种或两种以上的脱氧元素同时与钢液中溶 解的氧

13、发生反应，并使它们的脱氧产物彼此结合成互溶体 或化合物以降低脱氧产物的活度。由于脱氧产物活度降低 ，钢液的O含量也随之降低了。 n 优 点：与单独元素的脱氧相比在多数情况下，复合脱 氧能够提高脱氧元素的脱氧能力。 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧 6.1.6.1.2 2. .2 2 复合脱氧复合脱氧 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧 Si-O Mn-O 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧 假定Si

14、Mn复合脱氧产 物中MnO和SiO2的摩尔分 数分别为55和45，由 图6.7可以查到：脱氧产物脱氧产物 中中MnO的的活活度度aMnO大约为大约为 0.27，SiO2的话度的话度aSiO2： 大约为大约为0.55。将上述aMnO 和aSiO2的数值代人式(6.24)， 可以得到以下关系式： 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧 Si-O Mn-O Si单独脱氧 Si-Mn复合脱氧 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧 可以看到,锰能提高硅的脱氧 能力，但随着含硅量的增加， 其作用减弱了。例如，当Si 为0.05时，M

15、n从0增加到 0.8可使钢液中的O从 0.023降低到0.016，而 当si为0.2时，增加同样的 Mn仅使O含量从0.0104 降低到0.0094。 1873K 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧 l在一定的温度下，当SiMn2 比超过某一临界值时，锰不参加 脱氧反应，脱氧产物仅为固态的 SiO2。 l图6.10为不同温度下Si Mn2比临界值的曲线图。当金属 中硅、锰成分位于曲线下面的区 域内时，脱氧产物为熔融的硅酸 锰；当硅、锰成分位于曲线上方 时，脱氧产物是固体SiO2。 6 61 12 2 直接脱氧反应热力学直接脱氧反应热力学-复合脱氧复合脱氧

16、 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学 脱氧剂的溶解与均匀化脱氧剂的溶解与均匀化 1 脱氧元素和钢中氧的化学反应脱氧元素和钢中氧的化学反应 2 脱氧反应产物的形核脱氧反应产物的形核 3 脱氧反应产物的长大脱氧反应产物的长大 4 脱氧产物的去除脱氧产物的去除 5 研究脱氧反应动力学的目的是弄清反应的限制性环节反应的限制性环节，以 便针对性地采取对策加快脱氧反应的速度。直接脱氧反应可分为 以下几个环节： n 以往大多数研究者都认为，脱氧剂加入钢液后会立即均匀 溶解。但后来发现，在溶解初期即使在熔池受到强烈搅拌 的情况下，加入钢液的脱氧剂周围也保持着相当高的浓度 梯度。因此在讨论

17、脱氧过程的最初阶段应该首先考虑脱 氧剂的溶解及其均匀化问题。 n 在大多数情况下。脱氧剂在钢液中溶解和均匀化的时间长 短取决于脱氧合金的块度和钢液中脱氧元素的扩散速度。 n 为了加速脱氧剂的溶解和脱氧元素在钢液内均匀化的过程 ，通常可以来用搅拌钢液、提高钢液的温度、减小脱氧剂 块度以及用液体脱氧剂等措施。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧剂的溶解与均匀化脱氧剂的溶解与均匀化 6.1.6.1.3.13.1 脱氧剂的溶解与均匀化脱氧剂的溶解与均匀化 n 钢液中铝的溶解分布 图6.11所示为用0.12 的固态或液态铝脱 氧的动力学曲线。 n 由图可见，用固态铝 脱氧时，O

18、下降得 较慢；而用液态铝脱 氧时，O能很快降 到最低值。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧剂的溶解与均匀化脱氧剂的溶解与均匀化 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧元素和钢中氧的化学反应脱氧元素和钢中氧的化学反应 n 脱氧反应是在高温下进行的化学反应，其反应速 度很快，通常不会成为过程的控制环节。 n 脱氧研究：首先需要在实验中提取钢液试样并分 析测定其总氧含量(O)，接着用放射性同位素 Si31，测定钢液中的溶解Si含量，最后再根据 SiO反应热力学数据计算出钢液中的溶解氧 含量O。钢液总氧与溶解氧含量之差即为钢液中 以SiO2形式存在的氧

19、当量OMXOY。 6.1.6.1.3.23.2 脱氧元素和钢中氧的化学反应脱氧元素和钢中氧的化学反应 n 铁液中加入Si后，溶解氧含 量迅速下降，而以脱氧产物 SiO2形态存在的含氧量迅速 上升，这说明化学反应速率 很快。OMXOY达到最高点后， 由于脱氧产物的排除而又开 始下降，总氧含量O的下降 速率与脱氧产物从铁液中排 出的速率相接近。约10 15min后脱氧产物几乎完全消 失，之后剩余的氧绝大多数 以溶解氧状态存在，且和铁 液中的脱氧元素Si保持平衡 。对于铝、钛等的脱氧研究 也可以得到同样的结果。 n 由此可以断定，化学反应不 是脱氧过程的限制性环节。 6 61 13 3 直接脱氧反应

20、动力学直接脱氧反应动力学脱氧元素和钢中氧的化学反应脱氧元素和钢中氧的化学反应 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 体积自由能变化 脱氧产物新相表面能 6.1.6.1.3.33.3 脱氧产物的形核脱氧产物的形核 n 钢液中形成的脱氧 产物核心越小，需 要的能量越小，但 脱氧产物只有达到 一定的尺寸后，核 心才能够稳定存在 并继续长大。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 脱氧产物新相表面能 体积自由能变化 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 6 6

21、1 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 脱氧产物脱氧产物体积自由能体积自由能变化变化 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 脱氧产物与钢液脱氧产物与钢液面面的界面张力的界面张力的值越大，的值越大， 形核所需要的过饱和度形核所需要的过饱和度S的值也越大。的值也越大。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 自发地生成脱氧产物自发地生成脱氧产物 需要满足的条件需要满足的条件 减小钢

22、液与脱氧产物间的界面张力减小钢液与脱氧产物间的界面张力 1 增加脱氧产物的密度或减小脱氧产物的比容增加脱氧产物的密度或减小脱氧产物的比容 2 提高反应物的过饱和度提高反应物的过饱和度 3 脱氧剂入钢液后的溶解过程中，脱氧剂周边的局部 浓度很高，可以满足均质形核所需要的过饱和度，因此 均质形核有可能发生。 n 脱氧反应产物依附在钢液中巳存在的第二相粒子 上形核，这被称为非均质形核。非均质形核生成 稳定核心所需要的临界自内能变化为： 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 n 非均质形核过程中脱氧产物核心与钢液中第二相粒子在 构造上的差异越小，形核越容

23、易。 n 实际脱氧过程的钢液中总是存在着非均质生成脱氧产物的 条件，如脱氧前的钢液中存在的非金属夹杂物可以作为析 出脱氧产物的核心，另外铝和合金的表面氧化物膜也可以 作为核心。 n 因此，实际脱氧过程不需用太大的过饱和度，钢液就可析 出液体或固体的脱氧产物。 n 非均质形核在实际脱氧过程中占主导地位，脱氧产物的形 核一般不会成为脱氧反应的限制性环节。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的形核脱氧产物的形核 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的长大脱氧产物的长大 长大机理的解长大机理的解 释释 扩扩 散散 长长 大大 1 不同尺寸脱氧产

24、物间的扩散长大不同尺寸脱氧产物间的扩散长大 2 由于布朗运动碰幢凝集长大由于布朗运动碰幢凝集长大 3 由于上浮速度差而碰撞凝集长大由于上浮速度差而碰撞凝集长大 4 由于钢液运动而碰撞凝集长大由于钢液运动而碰撞凝集长大 5 6.1.6.1.3.43.4 脱氧产物的脱氧产物的长大长大 n 概 念：脱氧产物晶核长大机构是脱氧反应的反应物向已生成的脱氧 产物核心表面进行扩散、反应生成的产物沉积在已生成的核心上的过 程。 n 在加入脱氧剂时，假定脱氧反应产物的晶核均匀分布于钢液中，晶核 数就是钢液单位体积中的颗粒数Z，每个颗粒都以自己为中心形成一个 球形扩散区，并与大小相等的相邻球形扩散区相切 n 另外

25、，可进一步假定钢液中正在长大的脱氧产物粒子与钢液的界面存 在着局部平衡，单位体积钢液中存在着半径相等的脱氧产物颗粒数， 各个颗粒在自己的扩散区域长大，则长大的速度与颗粒初始半径、颗 粒数以及钢液氧的浓度有关，即存在以下关系： 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的长大脱氧产物的长大 1.扩散长大 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的长大脱氧产物的长大 图614为Turkgogan得出的 脱氧产物颗粒半径随时间的变 化关系，可以看到，单位体积单位体积 内脱氧产物颗粒数越多，最终内脱氧产物颗粒数越多，最终 脱氧产物的尺寸愈小。脱氧产物的尺寸

26、愈小。当颗粒 数z105cm3时，脱氧产物 颗粒的长大过程约在数秒钟内 就能完成；而当z103cm3 时，要完成颗粒的长大需要 67min。在脱氧过程的初期， 由于钢液氧的浓度差大，生成 的脱氧产物颗粒多，扩散长大 有一定的重要性 除极个别情况外，脱氧产物的扩散长大不会成为脱除极个别情况外，脱氧产物的扩散长大不会成为脱 氧反应的限制性环节氧反应的限制性环节 n 脱氧产物核心的临界半径越小，其周围钢液的过饱和度越 大，因此，氧在小颗粒脱氧产物周围的浓度比在大颗粒脱 氧产物周围的高。当颗粒大小不同的脱氧产物在距离上接 近时，由于浓度差形成的扩散可使小颗粒消失，同时使大 颗粒长大。 n 然而，计算表

27、明:在用硅脱氧时，脱氧产物平均半径由0长 到2.5m，或由2.5m长到3.0m，相互扩散所需时间约 为30 min。可以认为，在脱氧的初期，相互扩散凝集长大可以认为，在脱氧的初期，相互扩散凝集长大 不起重要的作用。不起重要的作用。 2.不同尺寸脱氧产物间的扩散长大 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的长大脱氧产物的长大 n 布朗运动对于胶体凝集现象的出现非常重要。由于它是以非常 细微的颗粒为对象的，因而布朗运动碰撞长大机理只能适用于布朗运动碰撞长大机理只能适用于 脱氧产物尺寸非常小的场合脱氧产物尺寸非常小的场合。若钢液内脱氧产物的长大符合布 朗运动规律，脱氧产物尺

28、寸的变化可表示为： 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学由于布朗运动碰撞凝集长大由于布朗运动碰撞凝集长大 3.由于布朗运动碰撞凝集长大 n 由于钢液与脱氧产物之间存在着密度差，脱氧产物颗粒因而会在钢液 中上浮。脱氧产物颗粒越大，其上浮的速度越快，因此在上浮过程中 ，大颗粒与小颗粒相碰撞的机会很多，可以凝集长大。 n 若钢液中脱氧产物颗粒的上浮服从Stokes定律，上浮速度可表示为 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的长大脱氧产物的长大 4.由于上浮速度差而碰撞凝集长大 n 单个脱氧产物颗粒上浮与此体积钢液内脱氧产物颗粒碰撞凝集后的 体积变化为：

29、 n 脱氧产物碰撞凝集长大后的颗粒尺寸 与颗粒的初始尺寸、单位体积钢液中 脱氧产物的总体积、颗粒在钢液内停 留的时间、钢液黏度等因素有关。 n 图615所示为根据式(645)得出的 脱氧产物颗粒的碰撞凝集尺寸变化与 时间的关系。可以看到，较大尺寸的 脱氧产物颗粒在技Stokes定律上浮的 过程中将吸收其他较小的脱氧产物颗 粒而急速长大。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的长大脱氧产物的长大 n 钢液剧烈运动时，其速率分布极端不均匀，悬浮在其中的脱氧产物产 生了很大的速率差，这造成了碰撞凝集机会的增多，其长大速度可能 达到静止熔池内的数十倍。 n 脱氧产物的扩散凝

30、集长大和上浮过程的凝集长大都是作为互相独立进 行的模型用来解析静止熔池中脱氧产物的长大现象的。实际上，脱氧 产物在扩散长大的同时也在熔池中上浮，并在上浮过程中碰撞凝集长 大。 n 佐野信雄等对照理论计算与实验中观察到的脱氧产物大小随时间的变 化情况得出如下结论：在静止的熔池中，除了在硅脱氧时，由于SiO2 粒子之间不容易凝集而使脱氧产物主要依靠扩散来长大以外，在其他 大多数的脱氧反应中，脱氧产物在依靠扩散长大的同时，主要是通过 上浮过程中的碰撞凝集而长大的。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的长大脱氧产物的长大 5.由于钢液运动而碰撞凝集长大 6 61 13 3

31、 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 脱氧产物的去除脱氧产物的去除 静止钢液中脱氧产物的上浮分离静止钢液中脱氧产物的上浮分离 1 搅拌钢液条件下脱氧产物的上浮分离搅拌钢液条件下脱氧产物的上浮分离 2 脱氧产物上浮与界面张力的关系脱氧产物上浮与界面张力的关系 3 炉衬、包衬材料的影响炉衬、包衬材料的影响 4 熔熔 渣渣 的的 影影 响响 5 6.1.6.1.3.53.5 脱氧产物的脱氧产物的去除去除 n 在静止钢液条件下，钢液中脱氧产物的去除主要依赖于其在钢液中的 上浮速度，而脱氧产物粒子的上浮速度传统上认为应服从Stokes定律 。 n 根据流体力学原理，球形固体

32、颗粒在液体中上浮(或沉淀)的速度服从 式(641)表示的Stokes定律，即上浮速度与固体颗粒和液体之间的 密度差成正比，与液体的黏度成反比，与颗粒半径的平方成正比。 n 由于钢液的黏度、钢液和脱氧产物的密度差不会有很大的变化，长期 以来，人们认为主要应靠增加夹杂物的颗粒半径才能有效地去除钢液 中的脱氧产物。由于液态脱氧产物的颗粒容易凝集长大，人们研究了 多种复合脱氧剂，目的之一就是为了得到液态的脱氧产物。 1.静止钢液中脱氧产物的上浮分离 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 n 颗粒为球形； n 颗粒和流体的相对速度较低，即雷诺数要在2以下；

33、 n 颗粒与流体分子之间没有滑移。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 Stokes定律应用条件定律应用条件 n当雷诺数在当雷诺数在500以上时，颗粒在液体中的上浮速度服从牛顿定律；以上时，颗粒在液体中的上浮速度服从牛顿定律； n当雷诺数在当雷诺数在2500之间时，颗粒在液体中的上浮速度符合之间时，颗粒在液体中的上浮速度符合Stokes 定律和牛顿定律之间过渡区域的规律。定律和牛顿定律之间过渡区域的规律。 n 在钢液熔池搅拌条件下，脱氧产物粒子从钢液分离去除的速度较 Stokes定律快得多，脱氧产物粒子的分离去除速度与脱氧剂种类、脱 氧剂用量、

34、钢液温度、炉衬初料等因素有关。 n 钢液熔池在搅拌条件下的脱氧速率一般可用下式来表示 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 2.搅拌钢液条件下脱氧产物的上浮分离 n k值与脱氧剂的加入量、钢液温度、容量、钢液搅拌强度等因素有关 ，它的大小可以用来评价脱氧产物去除的速率评价脱氧产物去除的速率。 n 表6.3给出了不同运动状态下的钢液中SiO2类和A12O3类脱氧产物的去 除率，可以看到加强钢液搅拌后，对应于湍流状态钢液的A12O3类脱氧 产物去除率高。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 n A12

35、O3夹杂物在钢液中虽然不能成为液态的颗粒，但是它的去除速度也 很快。关于铝脱氧产物A12O3，上浮速度快的原因，现在大都认为主要 应归因于表面现象的作用。 n 表面现象对于脱氧产物的去除有以下两方面的影响： 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 3.脱氧产物上浮与界面张力的关系 n 钢液与脱氧产物间的界面张力，m-s越大脱氧产物颗粒自发聚集的 趋势就越大。因A12O3与钢液的界面张力大，所以A12O3颗粒容易聚集 。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 n Tiekink等对钢包吹氧处理过程中钢液

36、在加入铝后不同时间、不同深 度处所含夹杂物的类型和数量进行了研究，结果发现，在未向钢液加 入铝进行脱氧前，钢中溶解氧含量在0.04左右；当加入铝后，钢液 中生成了大量大尺寸簇群状A12O3夹杂物，它们由钢液内上浮去除得很 快，吹氧处理结束时仍滞留在钢液中的主要是尺寸小于30m的簇群 状A12O3和较小的块状A12O3夹杂物(见图6.16). 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 n 簇群状A12O3脱氧产物在二维上观察似乎是独立颗粒的集合体，而在三 绝上看则是连成一体的。在上浮过程中，可将这种族群状脱氧产物作 为整体来看待。由于簇群状脱氧产物颗粒

37、问存在着钢液，所以应当考 虑颗粒间钢液所占比例及其对簇群状脱氧产物颗粒密度的影响。 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 4.炉衬、包衬材料的影响 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 n 钢液表面存在的熔渣的物理、化学性质对脱氧产物的去除有很大的影 响，由于熔擅的物理和化学性质不同，它们有时能吸收脱氧产物，有 时反而合形成附加的夹杂物。 n 脱氧产物进入熔渣过程的自由能变化可由下式来表示： 6 61 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 5.熔渣的影响 6 6

38、1 13 3 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学脱氧产物的去除脱氧产物的去除 图6.19所示为脱氧产物进入熔渣并被吸收溶解过程的示 意图。从图中可见，脱氧产物在钢液熔渣界面完全进入熔 渣前，其与熔渣之间被钢液薄膜包裹。 1 1 2 2 3 3 非金属夹杂物的种类非金属夹杂物的种类 夹杂物对钢材性能的影响夹杂物对钢材性能的影响 减少和去除钢中非金属夹杂物减少和去除钢中非金属夹杂物 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物 非金属夹杂物和析出物非金属夹杂物和析出物 在晶界处偏析在晶界处偏析 形成间隙固溶体形成间隙固溶体 钢中钢中S、P、 O、C、N等等 杂质组元

39、杂质组元存存 在方式在方式 n 缺 点：非金属夹杂物包括钢中的氧化物、硫化物和氯化 物粒子，它们的存在破坏了钢基体的连续性，对钢材的延 性、韧性、抗疲劳破坏性能、耐蚀性、加工性能等都有不 利影响。提高钢的洁净程度、去除钢中的非金属夹杂物一 直是炼钢科学研究的重要课题。 n 优 点：但另一方面，钢中非金属夹杂物也有可利用的一 面，例如：利用钢中的硫化物可以改善好材的切削性能； 在钢材热加工后的冷却过程中，可利用微细氧化物、硫化 物、氮化物粒子促进晶粒内部形成品内铁素体，以改善钢 材的强韧性和焊接热影响区的组织和性能；利用铁、锐、 钒等的氮化物可产生沉淀强化、细化钢材组织等功效。 6.6.2 2

40、钢液中的非金属夹杂物 n 分类标准：根据其化学成分、形态、变形性能、来源等分为不同的类型 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物非金属夹杂物的种类 6.6.2.12.1 非金属夹杂物的种类非金属夹杂物的种类 根据化根据化 学成分学成分 简单氧化物：简单氧化物： 复杂氧化物：复杂氧化物：各类硅酸盐、铝酸盐、尖晶石类复合氧化物各类硅酸盐、铝酸盐、尖晶石类复合氧化物 硫化物：硫化物：钢中的硫化物主要为钢中的硫化物主要为MnS、FeS、CaS等等 根根 据据 夹夹 杂杂 物物 尺尺 寸寸 分分 类类 大型夹杂物：大型夹杂物：大于大于100m，大颗粒，大颗粒(大型大型)夹杂在纯净钢夹杂在纯净钢 中的数量是

41、很少的，主要为外来夹杂物或钢水二次氧化时中的数量是很少的，主要为外来夹杂物或钢水二次氧化时 生成的夹杂物。虽然它们只占钢中夹杂物总体积的生成的夹杂物。虽然它们只占钢中夹杂物总体积的1，但，但 却对钢的性能和表面质量影响最大。却对钢的性能和表面质量影响最大。 显微夹杂物：显微夹杂物：尺寸在尺寸在1-100m显微夹杂主要是脱氧产物，显微夹杂主要是脱氧产物， 这类夹杂物对高强度钢材的疲劳性能和断裂韧性影响很大，这类夹杂物对高强度钢材的疲劳性能和断裂韧性影响很大， 其合量与钢中的氧含量有很好的对应关系。其合量与钢中的氧含量有很好的对应关系。 亚显微夹杂物：亚显微夹杂物：小于小于1m，一般认为这种微小氧

42、化物，一般认为这种微小氧化物 夹杂对钢质无害，目前对它们在钢中的作用还研究不多夹杂对钢质无害，目前对它们在钢中的作用还研究不多 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物非金属夹杂物的种类 根根 据据 夹夹 杂杂 物物 的的 变变 形形 性性 能能 分分 类类 塑性夹杂物：塑性夹杂物：在钢热加工时会沿加工方向延伸成条带状在钢热加工时会沿加工方向延伸成条带状 ，FeS、Mns以及以及SiO2含量较低含量较低(40-60)的低熔点硅酸的低熔点硅酸 盐夹杂就属于这一类。盐夹杂就属于这一类。 脆性夹杂物：脆性夹杂物：在钢热加工时不变形，但会沿加工方向破在钢热加工时不变形，但会沿加工方向破 裂成串，裂成串，A

43、l2O3、尖晶石型复合氧化物等高熔点、高硬度、尖晶石型复合氧化物等高熔点、高硬度 夹杂就属于这一类。夹杂就属于这一类。 不变形夹杂：不变形夹杂：在钢热加工时将保持原来的球状，这类夹杂在钢热加工时将保持原来的球状，这类夹杂 物有物有SiO2，SiO2含量较高含量较高(70)的硅酸盐、钙的铝酸盐、的硅酸盐、钙的铝酸盐、 高熔点的硫化物高熔点的硫化物(如如Cas)以及氮化物等。以及氮化物等。 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物非金属夹杂物的种类 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物非金属夹杂物的种类 根根 据据 夹夹 杂杂 物物 来来 源源 分分 类类 外来夹杂物：外来夹杂物： 外来非金属夹杂物是

44、由于耐火材料、熔值外来非金属夹杂物是由于耐火材料、熔值 等在钢水的冶炼、运送、浇铸等过程中进入钢液，滞留在等在钢水的冶炼、运送、浇铸等过程中进入钢液，滞留在 钢中而形成的夹杂物。与内生夹杂物相比，外来夹杂物的钢中而形成的夹杂物。与内生夹杂物相比，外来夹杂物的 尺寸大旦经常位于钢酌表层，目而其具有更大的危害。尺寸大旦经常位于钢酌表层，目而其具有更大的危害。 内生夹杂物：内生夹杂物：内生类夹杂物是指在液态或固态钢内，由内生类夹杂物是指在液态或固态钢内，由 于脱氧、钢水钙处理等各种物理、化学反应而形成的夹杂于脱氧、钢水钙处理等各种物理、化学反应而形成的夹杂 物。物。 n 图626所示为在连铸坯表层发

45、现的来源于结晶器保护渣的非金属夹 杂物，此类夹杂物对汽车、家电用优质冷轧薄板的表面质量有很大危 害，因此，防止连铸结晶器保护渣的卷入是当前连铸科学研究的重点 之一。 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物非金属夹杂物的种类 1.外来夹杂物外来夹杂物 6.6.2 2 钢液中的非金属夹杂物非金属夹杂物的种类 2.内生夹杂物内生夹杂物 钢液脱氧等化学反应的产物被称为原原生（生（或一次或一次)夹杂物夹杂物； 在浇铸凝固前由于钢液温度下降、反应平衡发生移动而生 成的脱氧反应产物被称为二次夹杂物二次夹杂物； 钢凝固过程中形成的夹杂物被称为再生再生(或三次或三次)夹杂物夹杂物， 钢凝固后发生固态相变时由于组元

46、溶解度的变化而生成 的夹杂物被称为四次夹杂物四次夹杂物。 内内 生生 夹夹 杂杂 物物 的的 四四 个个 阶阶 段段 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 非金属夹杂物对非金属夹杂物对 钢材性能的影响钢材性能的影响 夹杂物对钢材疲劳性能的影响夹杂物对钢材疲劳性能的影响 1 非金属夹杂物对钢材延性的影响非金属夹杂物对钢材延性的影响 2 非金属夹杂物对钢材冲击韧性的影非金属夹杂物对钢材冲击韧性的影 响响 3 夹杂物对钢切削性能的影响夹杂物对钢切削性能的影响 4 夹杂物对钢材加工性能的影响夹杂物对钢材加工性能的影响 5

47、6.6.2.22.2 非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 n 疲 劳：钢材在使用过程中要承受一定的重复或交变应力 ，经多次循环后会遭到破坏，这种现象被称为疲劳。 n 影 响：钢中非金属夹杂物对钢材抗疲劳破坏性能具有很 大的影响。由于夹杂物不能传递钢基体中存在的应力，加 之其与基体的热膨胀系数不同，在夹杂物周围的钢基体中 会产生径向拉伸力，该应力与外界所施加的循环应力的共 同作用，会促使疲劳裂纹首先在靠近夹杂物的钢基体中形 成。 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 6.2.2.1 6.2.2.

48、1 夹杂物对钢材疲劳性能的影响夹杂物对钢材疲劳性能的影响 n 夹杂物尺寸 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 影响抗疲劳性能的因素影响抗疲劳性能的因素 n 夹杂物距钢材表面的距离 n 其膨胀系数 n 夹杂物的形状 n 热轧制过程中是否变形 n 夹杂物尺寸： 随夹杂物尺寸的增大，钢材疲劳 极限呈线性的下降趋势。当夹杂 物的尺寸小于临界尺寸时，其对 钢材的疲劳寿命没有影响。当夹 杂物的尺寸10m时，疲劳 裂纹容易在夹杂物周围萌生。 n 夹杂物尺寸 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂

49、物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 影响抗疲劳性能的因素影响抗疲劳性能的因素 n 夹杂物距钢材表面的距离 n 其膨胀系数 n 夹杂物的形状 n 热轧制过程中是否变形 n 夹杂物距钢材表面的距离 ：随着与表面之间距离的增加， 引起疲劳破坏的夹杂物的平均尺 寸也在增大。相对于钢材内部的 夹杂物来说，存在于表面或表层 的夹杂物的危害性更大，钢材的 大多数疲劳破坏就起源于钢材表 面或表面附近的单个夹杂物。在 这种情况下，萌生疲劳裂纹的表 面或表面附近夹杂物的尺寸就显 得不太重要了。 n 夹杂物尺寸 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金

50、属夹杂物对钢材性能的影响 影响抗疲劳性能的因素影响抗疲劳性能的因素 n 夹杂物距钢材表面的距离 n 其膨胀系数 n 夹杂物的形状 n 热轧制过程中是否变形 n 夹杂物的形状： n 夹杂物的曲率半径越小，在钢基 体中引起的应力集中就越严重。 在交变应力作用下，疲劳裂纹优 先在垂直于拉应力方向的不规则 形状夹杂物的尖角处萌生，其裂 纹扩展速率也比球状夹杂物的扩 展速率快得多。因此， n 夹杂物尺寸 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 影响抗疲劳性能的因素影响抗疲劳性能的因素 n 夹杂物距钢材表面的距离 n 其膨胀系数

51、 n 夹杂物的形状 n 热轧制过程中是否变形 n 热轧制过程中是否变形： n 如果夹杂物在轧制时发生良好变 形，其与钢基体之间就能保持很 好的结合；反之，如果夹杂物变 形很小或根本不变形，在钢基体 与夹杂物的界面上便会形成热撕 裂或带有锥形间隙的鱼尾形裂纹 ，它们在交变应力下会成为疲劳 破坏源。 n 夹杂物尺寸 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 影响抗疲劳性能的因素影响抗疲劳性能的因素 n 夹杂物距钢材表面的距离 n 其膨胀系数 n 夹杂物的形状 n 热轧制过程中是否变形 n 其膨胀系数： n 如夹杂物的线膨胀

52、系数与钢的差 别很大，则当钢由高温冷却下来 时，就会在夹杂物周围产生附加 应力。线膨胀系数小于钢的夹杂 物，在冷却过程中收缩较小，由 于它的支撑作用，在其周围的基 体中会产生附加的张应力。 n 延展性：延展性：钢材的延性通常以其在拉伸试验中发生断裂后的延伸率和断 面收缩率来表示。 n 影影 响响：钢中非金属夹杂物对钢材抵抗塑性变形能力的主要强度指标 ，如屈服强度、抗拉强度等，不会产生显著影响，但却对钢材的延性 (延伸串、断面收缩串等)影响很大。 n 非金属夹杂物对钢材延性的影响，在钢材的断面收缩率上比在延伸率 上要表现得更为显著。在热轧过程中发生良好变形的条带状夹杂物和 点链状脆性夹杂物能使钢

53、材性能带有方向性，钢材在非轧制方向(如 钢板的宽度和厚度方向)上的延性要显著低于轧制方向上的延性。 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 6.2.2.2 6.2.2.2 非金属夹杂物对钢材延性的影响非金属夹杂物对钢材延性的影响 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材延性的影响非金属夹杂物对钢材延性的影响 n 冲击韧性：冲击韧性：冲击韧性代表了钢材 n 影影 响响：非金属夹杂物对钢材韧性的影响是通过它对延性断裂过程的 影响而起作用的。金属的延性断裂过程是在不断塑性形变的基础上逐

54、 渐发生发展起来的，由于大多数夹杂物同钢基体在弹性和塑性性能上 方相当大的差别，所以在钢材的变形过程中，夹杂物和析出物不能随 基体发生相应的变形，在它们的周围会产生越来越大的应力集中并使 其本身裂开，或者在夹杂物与基体的界面处产生微裂纹。随着变形的 不断进行，微裂纹在不断发生，直至发展为显微空洞。空洞的不断扩 大以及相邻空洞间的互相连接将最终导致钢材的破裂。 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 6.2.2.36.2.2.3非金成夹杂物对钢材冲击韧性的影响非金成夹杂物对钢材冲击韧性的影响 n 切削性能：切削性能：为

55、了适应机械加工过 程中切削高速化和自动化的需要 ，同时为了延长刀具寿命降低 切削阻力，保证工件的表面光洁 度和尺寸精度，在轴类、联接、 紧固等标准件的加工中要大量使 用易切削钢。在易切削钠中一般 要加入S、Pb等元素，以使其与其 他元素相结合形成非金属夹杂物 或金属间化合物。 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 6.2.2.4 6.2.2.4 夹杂物对钢切削性能的影响夹杂物对钢切削性能的影响 n易切削钢有许多种类，目前应用较多 的是硫系易切削钢和铅系易切削钢， 其中钙处理硫系易切削钢发展得很快 。通过向易切削钢中

56、添加一定数量的 Ca，可起到如下作用： n生成较Mns夹杂硬的(Ca，Mn)S夹杂 物，在轧制后的钢材中保持较低的长 与宽之比； n(CaMn)s依附于Al2O3、夹杂表面 析出长大将坚硬的A120：夹杂物包 裹在其中； n所形成的(Ca，Mn)S夹杂物在高速 车削加工时能够在刀具表面生成一层 保护膜，这延长了刀具的使用寿命。 n如图所示为硫系钙处理易切削钢中的 非金属夹杂物的电子探针分析照片， 可以看到，在钢中形成的复合央杂物 内部核心为坚硬的Al2O3，而外围则 为较软的(Ca，Mn)S夹杂物 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹

57、杂物对钢材性能的影响 n 钢中非金属夹杂物对钢材的冲压、冷鐓、冷拉等 加工性能有重要的影响。 n 汽车、家用电器、饮料罐制作用的冷轧薄板厚度 一般在0.250.7mm，它们要求具有良好的冲压性 能和表面质量。此类钢为低碳(C：0.02 0.07)或超低碳(C：0.0015-0.0040)铝脱 氧钢，钢中的非金属夹杂物主要为内生类Al2O3夹 杂物和从连铸保护渣等混入的外来夹杂物。 6.2.2.5 6.2.2.5 夹杂物对钢材加工性能的影响夹杂物对钢材加工性能的影响 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学非金属夹杂物对钢材性能的影响非金属夹杂物对钢材性能的影响 n 在冷轧过

58、程中，钢中大尺寸的非金属夹杂物会造成钢板表面微细裂纹 缺陷的产生(见图644)。此外，较大尺寸的夹杂物还会引起易拉罐 冲制过程中上口卷边裂纹的出现。为了保证钢板的冲压性能和表面质 量，对汽车面板用冷轧钢板，要求钢中夹杂物尺寸100 m，对易 拉罐用冷轧钢板，要求钢中夹杂物尺寸40 m。 6.2.2.5 6.2.2.5 夹杂物对钢材加工性能的影响夹杂物对钢材加工性能的影响 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学减少和去除钢中的非金属夹杂物减少和去除钢中的非金属夹杂物 减少和去除钢中减少和去除钢中 的非金属夹杂物的非金属夹杂物 炼钢终点钢水的合氧量控制炼钢终点钢水的合氧量控制

59、 1 炼钢出钢防止下渣炼钢出钢防止下渣 2 超低氧钢水的炉外精炼超低氧钢水的炉外精炼 3 促进钢水中央杂物聚合、上浮、去促进钢水中央杂物聚合、上浮、去 除除 4 保保 护护 浇浇 铸铸 5 防止连铸结品器保护渣的卷入防止连铸结品器保护渣的卷入 6 n 在氧气炼钢转炉或电弧炉的冶炼终点，钢水的含氧量除与 含碳量有很大关系外，还与炉渣的氧化性、供氧参数(氧 气流量、氧枪高度等)、熔池搅拌等许多因素有关。 n 如图646所示，在氧气转炉的吹炼终点，钢水的氧含量 通常在一很大范围内波动。 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学减少和去除钢中的非金属夹杂物减少和去除钢中的非金属夹杂

60、物 6.2.3.1 6.2.3.1 炼钢终点钢水的合氧量控制炼钢终点钢水的合氧量控制 n 生产洁净钢应尽量将炼钢终点 钢水的含氧量控制在其波动范 围的下限，为此可采取的主要 措施包括： n 氧气顶底复吹转炉应保证良 好的底吹搅拌效果； n 采用炼钢终点自动控制技术 ，尽量提高终点控制的精度， 以减少过吹、后吹等。 6.2.2 6.2.2 直接脱氧反应动力学直接脱氧反应动力学减少和去除钢中的非金属夹杂物减少和去除钢中的非金属夹杂物 n 出钢带渣或下渣：出钢带渣或下渣： 在氧气转炉或电弧炉炼钢终点的炉渣中，FetO的含量通常 在15-25。在出钢过程后期，当炉内钢水降低至一定深度时，出钢口上方 的