脱氧合金化的加入原则_脱氧合金化

1 影响钢水氧含量的因素有哪些?

吹炼终点钢水氧含量也称为钢水的氧化性。钢水氧化性对钢的质量、合金吸收率以及对沸腾钢的脱氧，都有重要的影响。

影响钢水氧含量的因素主要有：

(1)钢中氧含量主要受碳含量控制。碳含量高，氧含量就低；
碳含量低时，氧含量相应就高；
它们服从碳-氧平衡规律。

(2)钢水中的余锰含量也影响钢中氧含量。在wc<0.1％时，锰对氧化性的影响比较明显，余锰含量高，钢中氧含量会降低。

(3)钢水温度高，增加钢水的氧含量。

(4)操作工艺对钢水的氧含量也有影响。例如高枪位，或低氧压，熔池搅拌减弱，将增加钢水的氧含量，当wc<0.15％时，进行补吹会增加钢水氧含量；
拉碳前，加铁矿石或氧化铁皮等调温剂，也会增加钢水氧含量。因此，钢水要获得正常的氧含量，首先应该稳定吹炼操作。

2 什么是脱氧，什么是合金化?

向钢中加入脱氧元素，使之与氧发生反应，生成不溶于钢水的脱氧产物，并从钢水中上浮进入渣中，钢中氧含量达到所炼钢种的要求，这项工艺称为脱氧。

为了调整钢中合金元素含量达到所炼钢种规格的成分范围，向钢中加入所需的铁合金或金属的操作是合金化。

通常，锰铁及硅铁既作为脱氧剂使用，又是合金化元素。有些合金只是作为脱氧剂使用，如硅钙合金，硅铝合金及铝等。冶炼含铝的钢种，铝也是合金化元素。另有一些合金只用于合金化，如铬铁、铌铁，钒铁、钨铁、钼铁等。在一般情况下，脱氧与合金化的操作是同时进行的。

3 由于脱氧工艺不同，脱氧产物的组成有何不同，怎样才有利于脱氧产物的排除?

钢包脱氧合金化后，钢中的氧[O]溶形成氧化物，只有脱氧产物上浮排除才能降低[O]夹，达到去除钢中一切形式氧含量的目的。

脱氧工艺有3种。

(1)用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物可能有：固相的纯Si02；
液相的MnO·Si02；
固溶体MnO-FeO。

通过控制合适的w(Mn)/w(Si)比，能得到液相的MnO·Si02产物，夹杂物易于上浮排除。

(2)用Si+Mn+A1脱氧，形成的脱氧产物可能有蔷薇辉石(2MnO·A1203·5Si02)；
硅铝榴石(3MnO·A1203·3Si02)；
A1203(wA1203>30％)。

控制夹杂物成分在低熔点范围，为此钢中w[Al]≤0．006％，钢中[O]溶可达0.0020％(2 0ppm)而无A1203沉淀，钢水可浇性好，不堵水口，铸坯不会产生皮下气孔。

(3)用过量铝脱氧。对于低碳铝镇静钢，钢中酸溶铝[Al]s含量为0.02％～0.04％，则脱氧产物全部为A1203。A1203熔点高达2050℃，在钢水中呈固态；
若A1203含量多钢水的可浇性变差，易堵水口。另外，A1203为不变形夹杂物，影响钢材性能。

通过吹氩搅拌加速A1203上浮排出，或者喂入Si—Ca线、Ca线的钙处理，改变A120 3性态。

[Al]s含量较低，钙处理生成低熔点2CaO·A1203·Si02；

[Al]s较高，钙处理应保持合适的w(Ca)/w(Al)比，以形成12CaO·7 A1203。

对于低碳铝镇静钢，通过钙处理，产物易于上浮排除纯净了钢水，改善了可浇性。

4 什么是合金元素的吸收率，影响合金元素吸收率的因素有哪些?

合金元素的吸收率又称收得率或回收率(η)，是指进入钢中合金元素的质量占合金元素加入总量的百分比。所炼钢种、合金加入种类、数量和顺序、终点碳以及操作因素等，均影响合金元素吸收率。

吸收率=(合金元素进入钢中质量/合金元素加入总量)×100％(4-18)

不同合金元素吸收率不同；
同一种合金元素，钢种不同，吸收率也有差异。影响合金元素吸收率的因素主要有：

(1)钢水的氧化性。钢水氧化性越强，吸收率越低，反之则高。钢水氧化性主要取决于终点钢水碳含量，所以，终点碳的高低是影响元素吸收率的主要因素。

(2)终渣TFe含量。终渣的TFe含量高，钢中氧含量也高，吸收率低，反之则高。

(3)终点钢水的余锰含量。钢水余锰含量高，钢水氧含量会降低，吸收率有提高。

(4)脱氧元素脱氧能力。脱氧能力强的合金吸收率低，脱氧能力弱的合金吸收率高。

(5)合金加人量。在钢水氧化性相同的条件下，加入某种元素合金的总量越多，则该元素的吸收率也高。

(6)合金加入的顺序。钢水加入多种合金时，加入次序不同，吸收率也不同。对于同样的钢种，先加的合金元素吸收率就低，后加的则高。倘若先加入部分金属铝预脱氧，后继加入其他合金元素，吸收率就高。

(7)出钢情况。出钢钢流细小且发散，增加了钢水的二次氧化，或者是出钢时下渣过多，这些都降低合金元素的吸收率。

(8)合金的状态。合金块度应合适，否则吸收率不稳定。块度过大，虽能沉人钢水中，但不易熔化，会导致成分不均匀。但块度过小，甚至粉末过多，加入钢包后，易被裹入渣中，合金损失较多，降低吸收率。

5 对终点钢水余锰含量应如何考虑?

终点钢水余锰含量是确定含锰合金加入量的重要数据。终点余锰与铁水锰含量、终点碳、炉渣氧化性及终点温度有关。铁水锰含量高，终点温度高，终点碳含量高，钢中余锰含量高；
后吹次数多、喷溅大钢中余锰含量低。此外，凡影响终渣TFe增高的因素，钢中余锰含量都会降低，相反余锰含量会增高。目前转炉用铁水均为低锰铁水，终点钢中余锰很低。表4-17是余锰含量占铁水锰含量的百分比，根据钢水终点碳含量确定，可供参考。

钢中余锰占铁水锰含量的比

终点w[C]/%

余锰量占铁水锰含量的比/%

终点w[C]/%

余锰量占铁水锰含量的比/%

0.21-0.28

40

0.08-0.10

25-30

0.14-0.20

40

0.05-0.07

20

0.11-0.13

35

0.02-0.04

10-20

6 合金加入的顺序和原则是怎样的?

在常压下脱氧剂加入的顺序有两种。

(1)先加脱氧能力弱的，后加脱氧能力强的脱氧剂。这样既能保证钢水的脱氧程度达到钢种的要求，又利于脱氧产物上浮，质量合乎钢种的要求。因此，冶炼一般钢种时，脱氧剂加入的顺序是：Fe-Mn→Fe-Si→Al。

(2)对拉低碳工艺，脱氧剂的加入顺序是：先强后弱，即Al→Fe-Si→Fe-Mn。实践证明，利于Al203上浮，减少钢中夹杂物，同时可以大大提高并稳定Si和Mn元素的吸收率，相应减少合金用量：但必须采用相应精炼措施。

一般合金加入顺序应考虑以下原则：

(1)以脱氧为目的的元素先加，合金化元素后加。

(2)易氧化的贵重合金应在脱氧良好的情况下加入。如Fe-V、Nb-Fe、Fe-B等合金应在Fe-Mn、Fe-Si、铝等脱氧剂全部加完以后再加，以减少其烧损。为了成分均匀，加入的时间也不能过晚。微量元素还可以在精炼过程中加入。

(3)难熔的、不易氧化的合金，如Fe-Cr、Fe-W，Fe-Mo，Fe-Ni等可加在精炼炉或转炉内。其他合金均加在钢包内。

7 合金加入时间应如何掌握?

大多数钢种均在钢包内完成脱氧合金化。这种方法简便，大大缩短冶炼周期，而且能提高合金元素的吸收率。合金加入时间，一般在钢水流出总量的1/4时开始加入，流出3/4时加完。为保证合金熔化和搅拌均匀，合金应加在钢流冲击的部位或同时吹氩搅拌。