铸钢冶炼基本知识

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1、铸钢冶炼基本知识第一章铸钢脱氧理论第一节铸钢液的脱氧一、氧对铸钢质量的有害影响氧对铸钢的有害影响，是由于氧在液态和固态钢中的溶解度相差悬殊而造成的。主要有害影响有：1、氧是形成铸钢件气孔的原因之一。在钢液凝固过程中，由于氧的溶解度随温度的下降而显著降低，因此，析出的氧便与钢液中的碳发生反应，产生的CO气泡若滞留于钢中便成为气孔。2、氧促使铸钢热裂的形成。钢液含氧量过高时，会加剧铸钢热裂倾向，原因是FeO与FeS相遇时形成低熔点（940℃）共晶体（FeO·FeS），并以薄膜状分布于晶界上，因而易造成热裂。3、氧是形成非金属夹杂物的主要元素之一。氧可与多种元素发

2、生氧化反应，形成氧化物夹杂，这些夹杂若滞留于钢中，将降低铸钢的性能。二、钢液的扩散脱氧利用氧在钢液中的扩散行为，使钢液中的氧转入渣中而达到降低钢液含氧量的方法，称为扩散脱氧。具体做法是，在熔炼还原期稀薄渣造好后，将粉状脱氧剂撒于渣面上，首先降低渣中的含氧量，破坏氧在熔渣与钢液溶解度的平衡，钢液中的氧必然向熔渣中扩散。因此，不断降低渣中的氧，钢液中的氧就不断地向渣中扩散，从而降低钢中的含氧量。扩散脱氧常用的粉状脱氧剂有；碳粉、硅铁粉、硅钙粉、铝粉、碳化钙粉等。这些脱氧剂中的C、Si、Al、Ca等元素进入渣层后便于（FeO）发生还原反应，如：（FeO）＋C→〔F

3、e〕＋CO↑2（FeO）＋Si→2〔Fe〕＋（SiO2）3（FeO）＋2Al→3〔Fe〕＋（Al2O3）脱氧产物进入炉气或被熔渣吸收，因此，扩散脱氧不污染钢液。但由于50扩散脱氧是在渣与钢液界面上进行，氧由钢液中向渣中扩散需要的时间较长，因此，生产效率低，能耗高。三、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

4、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。（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

5、，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

6、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，50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

7、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⑴Mn锰是较弱的脱氧剂，是常用的脱氧剂之一。⑵Si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。⑶Al铝是最常用的强脱氧剂，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

8、由于钢液温度的降低，铝的脱氧能力提高，这样钢液在包内