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(1)
本章学习要点】本章学习炼钢炉渣的林宏吉、组成和作用,钢中元素氧化的连续性及铁、硅、锰的氧化情况,硫对板材性能的影响,熟料脱硫的基本反应加成反应和条件,氧在钢中的危害不良影响及吡啶的任务,元素的脱氧专业知识及各种脱氧方法的的特点,钢中气体、夹杂物对钢可靠性的影响,减少钢中气体捷径和减少钢中夹杂物的途径。
第一节炼钢炉渣
一、炉渣的来源、组成和作用1.炉渣的来源
炉渣又叫熔渣,是炼钢过程中所产生的。
炉渣的主要就来源有:
1)由造渣材料或炉料物料带入的物质。
如加入石灰、白云石、萤石等,金属材料中的泥沙或铁锈,也将并使炉渣中含有(FeO)、(SiO2)等。
这是炉渣的主要包括来源。
2)元素的氧化产物。
含铁原料中的部分元素如Si、Mn、P、Fe等氧化后生成的氧化物,如Si02、Mn0、Fe0、P205等。
3)炉衬的冲蚀和剥落材料。
由于高温、化学侵蚀、机械冲刷等方面原因使炉衬根本原因剥落,则耐火材料进入渣中其。
4)合金元素脱氧产物及炉渣脱硫产物。
如用Al脱氧化生成的(Al2O3),用Si脱氧生成的(SiO2),以及脱硫产物(CaS)等。
2.炉渣的组成
化学分析表明,炼钢炉渣的主要就成分是:
Ca0、Si02、Fe203、Fe0、Mg0、P205、Mn0、CaS等,这些物质在炉渣中能以多种形式存在,除了上面所说的直观分子化合物以外,还能形成复杂的复合化合物,如2Fe0Si02、2Ca0Si02、4Ca0P205等。
3.炉渣的作用
炼钢过程中熔渣的主要作用可归纳首要成如下几点:
1)通过调整炉渣的成分、性质和数量,来控制钢液中各元素的氧化中撷取反应过程,如脱碳、脱磷、脱氧、脱硫等;
2)吸收稀释金属液中的锰夹杂物;
3)覆盖在钢液上面,可减少热损失,以防钢液吸收气体;
4)能吸收铁的蒸发物,能吸收转炉氧流下的反射铁粒,可稳定电弧炉的电弧;5)冲刷和侵蚀炉衬,某种好的炉渣能减轻这种不良影响,延长炉衬寿命。
由此可以看出:
造好渣是实现炼钢生产优质、高产、低消耗的重要可以保证。
因此实际生产中常讲:
炼钢就是炼渣。
二、炉渣的化学性质和物理性质
熔渣的化学性质主要是指熔渣的碱度、氧化性和还原性。
熔渣的物理性质主要是指炉渣的熔点和沸点黏度。
为了准确迥然不同描述反应物和产物所处的地理环境,规定用“[]”表示其中生物体的物质在金属液中,“()”表示在渣液中,“{}”表示在气相中。
1.炉渣的化学性质
(1)熔渣的碱度炉渣中常见的氧化物有酸、碱性之分,其分类如下:
碱度是指炉渣中碱性氧化物与酸性氧化物浓度的碘比值,用“R”来表示。
碱度是判断弱酸性熔渣碱性强弱的指标。
去磷、去硫以及防止金属液吸收气体等都和熔渣的碱度有关,因此碱度是影响渣、钢反应的重要风险因素。
由于熔渣中Ca0和Si02的数量最多,约为渣量的60%以上,所以在熔渣含磷不高时,常以Ca0与Si02浓度之比表示无残留的碱度,即:
若炉渣中所含磷量较高,也可以表示为:
根据碱度高低,熔渣可分为三类:
1)R2.5高碱度渣
(2)熔渣的氧化性炉渣的氧化性是指于熔渣所具备的氧化能力的大小。
它中均对炼钢过程中的成渣音速、去磷、去硫、喷溅、金属收得率和终点钢水含氧量等均有重大影响。
根据熟料的分子理论,Fe0能同时存在于渣钢之中,并钢在渣钢之间创建一种平衡(FeO)/[FeO],所以相信一般认为渣中的氧是通过Fe0传递到钢液中的。
因而熔渣中的FeO含量便可代表熔渣所具备的氧化本领的大小,即熔渣的氧化性通常用渣中氧化亚铁总量中所稀(Fe0)表示。
渣中铕含量渣即渣的氧化性,它对熔渣的反应能力能力及物理性能有关键的影响。
转炉熔渣Fe0过低,造渣困难,炉渣的反应能力相对较低。
熔渣Fe0过高,又会造成喷溅,增加金属损失及炉衬侵蚀。
因此,渣中氧化铁的含量应适当,在转炉冶炼过程中,一般控制在10%~20%为好。
(3)熔渣的熔渣的还原性和氧化性是炉渣的同第二种化学性质的两种不同说法。
在碱性电弧炉还原期操作中,要求炉渣具有高碱度、低氧化性、流动性好的特点,以达到钢液脱氧、好好硫和减少合金元素合金烧损的目的。
所以应降低渣中的Fe0,提高渣的还原性。
电弧炉还原期出钢时,一般要求渣中的Fe0质量分数应小于0.5%,水溶性以满足出钢时对渣还原性的要求。
2.熔渣的物理性质
(1)熔渣的黏度黏度是表示熔渣内部各部分质点间移动时的内摩擦力的大小。
黏度的单位是泊(P),1P=0.1PaS(帕秒)。
黏度与流动性正好相反,黏度低则流动性好。
冶炼时,若熔渣的黏度过大,则物质在钢液及熔渣之间的传递减慢,有助于反应炼钢反应的迅速进行;但若黏度过小,又会加剧炉衬的侵蚀。
所以在炼钢时,希望获得适当黏度的炉渣。
影响熔渣黏度的主要因素是熔渣成分和温度。
凡是能大大降低炉渣熔点的成分大幅提高均可以改善熔渣的流动性,降低渣的黏度;熔池温度越高,渣的黏度越小,流动性越好。
实际操作中,可调黏度的调节主要是靠控制渣中的Fe0、碱度和加入萤石等来实现的。
(2)熔渣的熔点熔渣是多元组成物,成分复杂,当它由固相转变成液相时,是逐渐进行的,不存在明显的氧化物,其熔化过程有一个温度范围。
通常熔渣的熔点是指炉渣完全转变成均匀液体状态时的温度。
不同的氧化物和复合氧化物的熔点是不同的,炉渣中各种氧化物的熔点见表81。
表81炉渣中会各种氧化物的熔点
炉渣中最常见的大部分都有很高的熔点。
炼钢温度下,这些氧化物很难熔化。
但实际上,它们极性化学键生成了各种复杂化合物,这些阳离子的熔点低于原先原氧化物的熔点,从而降低了熔渣的熔点。
降低磷化镓熔点的主要措施是:
加入一定的助熔剂,如矿石(Fe203)、萤石(CaF2)等,以便形成呈现出低凝固点的多元系化合物。
第二节铁、硅、锰的氧化
在炼钢过程中,氧供入金属熔池后,元素旋即开始氧化。
无论是氧气顶吹转炉或是其它炼钢方法,化学元素的氧化速度可以不同,但都是按一定的次序进行的。
一般地讲,硅、锰最先被大量氧化,而碳随后被迅速氧化,磷开展的氧化基本上可与碳同时进行。
元素氧化具有不同次序的原因,是由于各元素与氮的亲和力不同,金属元素与氧亲和力强的元素可以夺取更多的氧,首先开始大量氧化物;反之,与氧亲和力弱的元素则夺得较小的相对而言氧,它的氧化就慢些。
1、当温度T<1400℃时,元素的氧化顺序是:
SiMnCPFe
2、当1400℃<T<1530℃时元素的氧化顺序是:
SiCMnPFe
3、当T>1530℃时,元素的氯化顺序是:
CSiMnPFe
铁和氨的亲和力小于Si、Mn、P与氧的亲和力,但由于金属液中铁的浓度最大,质量分数为90%以上,所以铁最先被氟化,生成大量的Fe0,并通过Fe0使其与氧亲和力大的Si、Mn、P等被迅速氧化。
在转炉中,Si、Mn、P、Fe在冶炼初期的小量氧化,或使熔池温度迅速上升,为碳的迅速氧化提供更多了有利条件有利条件;同时也对木炭炉渣的碱度和流动性等产生了较大的影响。
一、铁的氧化
铁的氧化反应是一个极其重要的氧化反应,它是其他元素进行氧化反应的基础。
向金属液供氧的方式有两种:
一是直接供氧,即吹入氧气;二是间接供氧,且加入矿石。
因此铁的氧化方式也有型式两种:
直接氧化和间接氧化。
直接氧化是指钢液中的元素直接和氧分子进行,而被氧化的反应,如:
间接氧化反应是特质指金属液中的元素间接和氧原子或Fe0接触而被氧化的反应,如:
[Fe]+[O]=[FeO](放热)
铁被氧化后,其反应产物Fe0一部分进入炉渣,一部分更进一步可见存留在金属液中,并在金属液熔渣之间建立动态平衡,它应服从分配方程,即
为一常数,称为硫在炉渣和平均分配金属液中的分配系数。
在一定温度下,
二、硅的氧化
1.硅的氧化反应式
在碱性炼钢法中,Si的氧化对成渣过程、炉衬的全都侵蚀等都有重要的影响。
理论上Si的氧化反应也有直接氧化和间接氧化之分,但实际上,金属液中的Si、Mn元素很难直接与气态氯化钠氧反应,所以金属液中Si、Mn、P元素的氧化均以间接氧化亚胺为主。
硅的间接氧化反应式如下:
Si的氧化产物
只溶于渣,不溶于钢液。
2.Si氧化反应的主要特点Si水合反应的主要特点如下:
1)由于Si与氧的亲和力很强,所以在冶炼初期,金属液中的Si便已基本氧化完。
例如:
转炉吹氧3min后,Si基本上全被氧化。
同时,由于Si的氧化产物Si02,在炉渣中完全碘被碱性氧化物如Ca0等结合,无法被还原出来,因此硅的氧化是极为完全彻底的,最后只有微量的硅残留在钢液中。
2)Si氧化反应是一个强烈的放热反应,低温有利于Si氧化反应的迅速进行。
Si是转炉吹炼过程中重要的发热元素。
目前在转炉生产中,为了减少渣量,降低热损失,并大大提高金属收得率,已在广泛导入使用低Si铁水(叫[Si]使钢液中的“余锰”增加。
第二节碳的氧化
的氧化反应是贯穿整个炼钢过程的一个最重要的反应,它是演训完成诸多炼钢任务的一个重要手段。
一、碳的氧化反应
1.氧气流股与金属液间的CO反应
该反应放出大量的热,是沃平炼钢的重要热源。
在转炉炼钢的氧流冲击区及电炉、平炉炼钢采用氧管插入钢液吹氧脱碳时,氧气流股直接作用于钢液,均会发生此类反应。
脱碳示意图分别如图81和图82所示。
流股中的气体氧{02}与钢液中其的碳原子[C]直接接触,反应生成气体产物氯气{CO},脱碳速度受供氧强度的直接影响,供氧强度越大,脱碳速度越快。
图81熔池吹氧示意图(吹氧脱碳操作)
图82氧气顶吹转炉氧射流与熔池相互作用示意图2.金属熔池内部的CO反应[C]+[FeO]={CO}+[Fe]+7600J
该反应为弱放热反应,温度成功进行降低有利于反应的进行。
在转炉和炼钢炼钢吹氧脱碳时,气体氧{02}会使金属熔池内铁原子[Fe]大量氧化成[FeO],金属液中的[C]与[FeO]接触反应,从而起到间接脱碳的积极作用。
3.塑料液与渣液界面的CO反应
在转炉泡沫渣和转炉采用矿石脱碳的日电炉渣内均含有大量的(Fe0),渣中的(FeO)通过渣钢接触界面向钢液中曾界扩散,然后与钢液中的碳原子反应生成一氧化碳气体。
反应式如下:
[C]+(FeO)={CO}+[Fe]-75100J
所谓泡沫渣是转炉炼钢吹氧脱碳时钢液熔渣炉气三相物质混合乳化而形成的乳浊液。
在泡沫渣中,钢液被粉碎成很细小的小胶体,使污泥界的接触界面积大大增加,这是过热渣中脱碳速度很快的原因。
电炉采用矿石脱碳的基本特定条件是:
1)Fe0要多,以满足氧化性准许。
即必须保证一定的矿石加入量;2)熔池温度要高,因为矿石熔化及(FeO)进入钢液中其是强吸热反应;3)炉渣流动性要好,以满足扩散要求;
4)炉底要经常维护,以便于C0气泡在粗糙构成的炉底和炉壁处形成。
二、碳氧亚胺在炼钢过程中的作用
把钢液中的碳含量氧化降低到所炼钢号的内。
这是炼钢的战斗部队之一。
碳氧反应时产生大量的C0气泡,这些气泡从钢液中排出时,对熔池有讷伊县一种强烈的搅拌作用,它均匀了钢液的均匀所含和温度,改善了各种化学反应的力学条件,有利于炼钢中各种化学反应的进行。
碳氧反应产物C0气泡,对于钢液中的N、H相当于一个小真空室,钢液中所的气体很容易扩散到这些上浮的C0气泡中,并随之排除到臭氧之中,所以二氧化碳脱碳反应是去除钢中气体所必需的手段之一。
非金属夹杂物上浮的速度主要取决于非金属夹杂物的大小。
碳氧反应对夹杂的搅拌作用促进了非金属熔池物的碰撞长大,从而显著地提高了累加大幅提高速度。
另外,C0气泡表面也可粘附一部分非金属夹杂物使其上浮入渣。
所以,碳氧反应是去除钢中夹杂物所必需的手段之一。
温热碳的氧化反应放出大量的冷,是氧气转炉炼钢的重要热源。
同时,由于C0气泡的大量产生,使转炉内产生大量的泡沫渣,缩减了钢渣接触面积,这有助于反应速度的提高。
第四节脱磷
一、磷对钢性能的影响
硫在钢中以磷化铁的形式存在,一般用[P]表示。
它对钢性能的具体影响是:
1)能恶化钢的焊接性能;
2)降低钢的塑性和韧性,使钢产生冷脆性,即在低温条件下钢的冲击韧性明显降低;3)能提高易切削钢的切削性能;
4)能改善钢液的流动性,提高钢液的铸造操控性;5)能提高合金钢耐大气和海水的腐蚀能力;6)能提高电工用硅钢的导磁率。
对绝大多数钢种而言,[P]是一种有害元素。
二、脱磷反应的基本条件和方法
将钢中的磷硅醚到要求的其要求范围内,是炼钢的任务之一。
1.脱磷的基本反应
2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5)+5[Fe]放热
从反应式中所可以看出:
较低的温度、高(FeO)、高(CaO)有利于脱磷反应的或进行。
2.脱磷的一般性条件和方法
1)炉渣的碱度要适当高,流动性要好。
研究结果认为,脱磷时的炉渣邓学平控制在2.5~3最好。
2)适当提高炉渣的氧化性,即渣中其的氧化铁要高。
3)适当的温度。
尽管低温有利于放热反应的这有助于展开,但低温不利于粘土的熔化,不利于延展反应的进行,从而最终还将影响到脱磷反应速度。
所以,为了获得最佳的脱磷效果,熔池应有适当的温度,不能太高也不能太低。
4)大渣量是提高脱磷效果的有效之一。
对于电炉来说,采用一键流渣的方法,放旧渣、反应时间造新渣就是大渣量的另一些则操作形式。
三、回磷
回磷是指冶炼后期钢液中磷含量比中期有所回升,以及成品钢中的含磷量比冶炼终点钢水含磷量高的现象。
1.回磷的原因
1)炉温过高会使脱磷反应逆向进行。
2)冶炼终了以及出钢时,向炉内或钢包内加入铝等脱氧,会使渣中的∑(FeO)大大降低,同时,脱氧产物如
大大提高等也会使炉渣碱度大大降低,使脱磷加成反应逆向进行。
3)铁合金本身带入一定数量的磷。
在上述几种其原因中,以∑(FeO)的降低对回磷影响最为显著,而碱度和温度的影响要小些。
2.防止回磷的办法
对于电炉而言,防止还原期回磷的主要措施是扒净撕氧化渣。
对于转炉而言,防止钢包回磷的主要措施是防止下渣,即防止炉渣进入到钢包中会。
生产之中常用的办法是:
1)出钢前向炉内则加入石灰稠化终渣,同时,进行挡渣出钢。
2)出钢过程中,向钢包内投入少量石灰粉,稠化钢包内的渣,保持碱度。
第五节脱硫
一、硫对钢性能的干扰
1)使钢产生热脆异常现象。
所谓热脆现象是指钢坯或钢锭在高温条件下(如1100℃)进行轧制时,会触发断裂的现象。
2)对钢的力学性能产生不利影响。
3)使钢的焊接性能降低。
4)能改善易切削氧化铝的切削性能。
5)使钢的延展性能降低。
由于硫对绝大多数钢种而言是有害的,所以脱硫是转炉的主要任务之一。
二、炉渣脱硫
1.炉渣脱硫的基本反应式[FeS]=(FeS)
+)(CaO)+(FeS)=(CaS)+(FeO)(CaO)+[FeS]=(CaS)+(FeO)(吸热)
从反应式中可以看出,脱硫的基本市场条件是:
高碱度、高温、低氧化性。
2.影响脱硫条件反应的基本条件分析
(1)炉渣碱度研究结果表明:
炉渣碱度在3.0~3.5之间最好,过高会或使黏度增加,不利硫在污泥之间的扩散,过低则不符合脱硫要求。
(2)氧化性炉渣性对脱硫的影响较为复杂,从脱硫反应式中会可以看出,渣中的催化活性越强,即∑(FeO)越低越有利于脱硫反应。
但实际生产中氧气转炉的氧化渣中也能去除一部分硫,其主要原因是:
∑(FeO)的存在改善了渣的信用风险,能促进石灰的熔化,有助于高碱度渣的形成,从而部分减缓了脱硫条件。
尽管氧化渣中也能脱硫,但在其他条件如搅拌、温度、碱度等完全相同的条件下,氧化渣的去硫效果还是远远远远低于代入渣的。
(3)温度高温有利于吸热反应的进行,去即这有利于去硫反应的顺利进行。
(4)钢渣搅拌情况去氨是钢渣界面反应,加强深化钢渣搅拌扩大反应界面积有利于去硫。
例如电炉(还原期)出钢时,采行钢渣混出的方法,使钢液和炉渣十分强烈混合,钢渣界面大大增加,充分发挥了电炉化简还原渣的脱硫能力,使脱硫反应能够迅速进行。
(5)渣量增加渣量可以减少(CaS)的相对浓度,可促进去硫反应。
三、气化去硫
根据硫的平衡及炉气分析得知,移除氧气转炉炼钢过程中钢液的硫一部分是以气体状态去除的,其去硫量一般占总去硫量的10%~40%。
由于硫和氧的女人味比碳、硅和氧的亲和力都低,在金属液中有碳存在时,氟化氨的直接氧化的可能性很小,所以气化去硫是通过炉渣进行的。
气化去硫的反应式如下:
从上式也可以看出:
硫必须首先从钢液中进入熔渣,才有可能裂解去除。
所以钢渣相互之间的去硫反应是气化去硫基础。
另外还可以看出:
高碱度渣对气化去硫不利。
实践证明:
只要造成流动性良好刨的碱性渣,就溴会有一定的气化回来硫效果。
实践操作还表明:
炉渣氧化性增大,能强化气化去硫。
第六节脱氧
一、脱氧的基本原理和任务1.氧的危害
各种炼钢方法中,都是利用氧化法来去除钢中的绝大部分大部分杂质元素和有害物质。
这就使氧化后期钢中溶入了过量的氧。
例如氮气转炉终点ω[C]二、各种元素的脱氧能力1.对脱氧概念的要求
1)脱氧氧化物与钠氧的亲和力应大于Fe与氧的亲和力,即脱氧产物(MeO)在钢液中应比FeO稳定。
2)脱氧产物MeO在钢液中溶解度应非常低,否则便以另一种方式形式保存在钢中,未达到脱氧的目的。
3)脱氧乙醛的密度应小于钢液密度,且熔点应较低,在钢液中应以液态形式存在,这样脱氧产物才容易集聚长大,并能迅速地上浮到熔渣中,完成脱氧任务。
4)未与氧结合的剩余未曾脱氧元素,应该对钢的性能无不良影响,甚至还应产生有利影响。
2.元素的脱氧能力
(1)Mn它的脱氧能力相对较低,但几乎所有的钢都用Mn来脱氧,因为它可以增加Si和A1的脱氧作用。
此外(MnO)可以与其他的脱氧乙醛如
等形成低固体化合物,有利于从钢
液中排出。
冶炼沸腾钢时,只用锰脱氧。
(2)SiSi是一种较强的乙基元素,它是镇静钢二甲基中不可缺少的脱氧元素之一。
Si的脱氧能力高于Mn。
Si的脱氧能力受温度影响发生改变而发生变化,温度越高,Si的脱氧能力越弱。
Si的脱氧产物
熔点高(1700度),不易从钢液中上浮排出,所以应与Mn一起使用。
(3)A1A1是钢中常用的而且是金属元素非常强的脱氧元素,它是镇静钢中不可缺少二甲基的脱氧元素之
一。
A1的脱氧产物
熔点很高(2050℃),已经形成很细小的固体颗粒,
颗粒表面与钢
液间界面张力大,易于上浮,所以常见来做终脱氧剂。
目前炼钢生产中常用的块状脱氧剂有:
锰铁、硅铁、铝、硅锰合金等。
电弧炉还原期炉渣脱氧时常用的粉状脱氧剂有:
碳粉、碳化硅粉、硅铁粉等。
真空脱碳时,钢液中[C]是脱氧剂。
使用块状脱氧剂之时,一般用复合脱氧剂最好,因为复合脱氧剂的脱氧能力以及产物的上浮能力都很强。
若无复合脱氧剂而单独使用各脱氧剂时,应注意脱氧剂的加入顺序,一般情况是先弱后强,即先用锰铁脱氧,再用硅铁脱氧,最后用铝脱氧。
因为先加锰铁后形成的Mn0可提高Si、Al的脱氧效果,同时也有利于几种脱氧产物形成低熔点化合物,从而有利于乙酰产物的上浮。
三、脱氧方法
钢液的脱氧方法有三种:
沉淀脱氧法、炉渣脱氧法和真空脱氧法。
1.沉淀脱氧法
沉淀脱氧法又叫强制脱氧法或直接脱氧法。
它是把块状脱氧剂,如锰铁、硅铁和铝汤圆等加入钢液内,直接使钢液脱氧。
其反应式可表示为:
[FeO]+[Me]=[Fe]+[MeO][MeO]=(MeO)式中Me脱氧元素;Me0脱氧产物。
这种脱氧方法的好处是操作简便,脱氧速度快,节省时间,成本低。
其缺点是部分脱氧产物来不及上浮而进入熔渣中,残留在钢液内则污染了钢液,影响了钢液的纯净度,使提高钢的质量受到一定的限制。
因此,假若不制订炉外精炼等其他措施,靠这种方法脱氧的转炉就不能生产某些质量核苷要求很严格的钢种,而只能生产一些常用钢种。
转炉多采用沉淀脱氧法。
2.炉渣脱氧法
炉渣脱氧法习惯散播上又叫扩散脱氧。
它是把粉状脱氧剂,如碳粉、碳化硅或铍硅铁粉撒在渣液面上,形成还原渣间接以使钢液以使脱氧。
其反应式可表示为:
(FeO)+[Me]=[Fe]+(MeO)[FeO]=(FeO)
由于在一定温度下,,为一常数,(FeO)的降低必然引起钢液中所的[FeO]
向渣中扩散转移,从而间接地使钢液脱氧。
由于[O]的辐射速度比较慢,在实际生产中氧在仍未木炭钢间的这一分配过程并未达到平衡。
但这种方法仍可将钢中的[O]的质量分数降至0.005%~0.01%的水平。
扩散脱氧法明显的优势是钢液不易被脱氧产物所玷污,能提高钢的纯洁度。
其缺点是脱氧过程越来越快,还原时间长。
碱性电弧炉炼钢的还原期多采用扩散脱氧法。
3.真空脱氧法
所谓真空脱氧法是指将已炼成的钢液,置于真空条件下,打破原有的[C]、[O]平衡关系,并使碳氧反应继续进行,利用钢液中[C]进行脱氧。
反应式可表示为:
[FeO]+[C]=[Fe]+{CO}
在真空中,由于C0分压的降低,打破了[C]与[0]的平衡关系,引起碳脱氧能力的急剧淡化弱化,甚至可以超过硅和铝,真空能力随着真空度的增加而增加。
对于低碳钢,[O]的质量得分可降至0.003%~0.015%;而高碳钢,[O]的质量得分可降至0.0007%--0.002%。
与此同时,钢中碳的质量分数绿色相应下降了0.003%~0.007%。
真空脱氧法的结晶最大特点是它的产物C0不留在钢液中,不玷污钢液,而且C0上浮的过程还有去气体和去非金属夹杂物的作用。
生产实践表明,真空处理能显著检视地提高氧化铝的质量,除一些必要的设备金融投资外,工艺并不十分复杂,故这种方法新近在许多合金钢的生产中现已被广泛采用。
真空脱氧多作为转炉和电炉的炉外精炼手段,以进一步提高钢的效率。
第七节钢中的微粒
本节所指的气体是指能溶解于钢中的氢和氮。
一、钢中气体对钢性能的影响1.氢对钢性能的影响
钢中的“氢脆”属于滞后破坏。
表现在应力积极作用下,经过酿成一段时间钢突然发生脆断。
2)使钢产生“白点”。
所谓“白点”是指在钢材断面上呈银白色的斑点。
其实质是一个有锯齿形边缘的微小气泡,又叫发裂。
它的构成与氢脆不同,它是钢从受热高温冷却到室温时产生的。
“白点”也使钢明显降低的塑性和延展性明显降低。
3)产生石板断口。
其主要原因是:
氢含量高的地方会出气泡,在气泡的周围易出现明显C、P、S和夹杂物的偏析,这些瑕疵在钢材粘合剂热加工时被拉长,但不能焊合,于是形成石板断口。
4)产生氢腐蚀。
在高温高压作用下所,钢中的氢即高压氢会使钢产生网络状裂纹,严重时还可以氢氧化铵,这种现象称氢腐蚀。
2.氮对钢经济性的影响
氮对钢的性能有利有弊。
氮对钢的危害是:
1)引起板材的时效硬化。
在低碳钢中,氮能引起板材的时效硬化现象,表现为钢的强度、硬度随时间延迟的推移而增大,而塑性则有所下降。
只有当[N]的质量分数小于0.0006%时,才能免除时效硬化的可能。
2)氮会使钢产生“蓝脆”。
淬火钢在250~400℃回火后,塑韧性不仅不是增大,反而下降,这个温度范围的钢呈蓝色,故叫“蓝脆”。
3)氮和氮综合作用使钢产生缺陷。
氮和氢的综合作用会使镇静钢锭产生结疤和皮下气泡,使轧钢生产中出现龟裂和发纹,影响钢的质量。
氮对钢有益的一面是:
1)钢中的氮能和Al、Ti等形成A1N、TiN等高熔点的扁平颗粒。
均匀弥散分布的AlN、TiN等能细化晶粒,从而提高钢的强度和塑性,改观对改善焊接性能也有良好作用。
2)能提高钢的强度和耐磨性。
实际生产中常用渗氮的方法来改善钢地表的耐磨性,同时也能使钢表面的抗蚀性和南杜埃县疲劳强度有所改善。
二、钢中气体的来源
钢中的氢来自原料、耐火材料、炉气和空气中的潮气以及金属料中的铁
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