沉淀脱氧(除去钢液中氧气的方法)
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更新时间:2023-05-20
定义
沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的 起作用,使其转化为不溶于液态金属的氧化物,并析出转入熔渣中的一种脱氧方式。这种方法的优点是脱氧速度快,脱氧彻底。但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。其脱氧反应为: 。
若考察熔渣碱度脱氧元素种类及数量等影响,有如下关系式:
其中, 、和为与脱氧元素有关的常数。从上式看出,脱氧效果或金属中的含氧量,不仅与脱氧元素数量和脱氧产物( )数量有关,并且和熔渣碱度有关。越多、( ) 越少,脱氧效果越好。另外,熔渣的性质应与脱氧产物的性质相反,这样有利于降低脱氧产物在熔渣中的活度,也有利于熔渣吸收脱氧产物。
要实现沉淀脱氧,应具备三个条件:①必须向熔池中加入对氧亲和力大的元素;②脱氧产物应不溶于金属而成为独立液相转入熔渣;③熔渣的酸碱性质应与脱氧产物的性质相反,以利于熔渣吸收脱氧产物。
生产中的反应
锰的脱氧反应
在液态金属中加入适量锰,可进行如下脱氧反应:
当金属中含和量少时,其活度系数近似为1,于是可得到
由公式 可以看出,增加金属中的含 量,减少渣中的,可以提高脱氧效果。熔渣的性质对锰的脱氧效果也有很大的影响。在酸性渣中含有较多的和,它们与脱氧产物生成复合物和从而使的活度系数减小,因此脱氧效果较好。相反,在碱性渣中的活度系数较大,不利于锰脱氧,且碱度越大,锰的脱氧效果越差,正是因为这个原因,一船造酸性渣的钢液中可用锰铁作为脱氢剂.而碱件渣的钢液中不单独用锰铁作脱氧剂。
沉淀脱氧
根据钢液中锰的浓度不同,其脱氧产物和既可形成液态产物,又可形成固态产物,如右图所示。出现液态或固态产物的临界含锰量既取决于钢液的温度,也与钢液中加入的锰铁量有关。显然,在一定的温度下,加入过多的锰会形成固态产物,易造成夹杂。此外,温度下降使锰的删氧能力提高,在焊接熔池尾部,由于温度下降,有利于锰朋氧。但相对其他常用的脱氧剂、和 来说,锰是一种弱脱氧剂。
硅的脱氧反应
在钢液中加入脱氧剂硅铁或含硅较高的合金,可进行如下反应
显然,提高熔渣的碱度和金属中的含硅量,可以提高硅的脱氧效果。
硅的脱氧能力比锰大,但生成的熔点高。通常认为处于固态,不易聚合为大的质点,同时与钢液的界面张力小,润湿性好,不易从钢液中分离,所以易造成杂夹。一因此,一般不单独使用硅脱氧。
硅锰联合脱氧反应