含钡、镁新型炼钢脱氧剂的开发分析

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1、东北大学硕士学位论文声明声明本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人签名:王厚听日期:2003.08东北大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1引言1.1.1炼钢中的脱氧脱氧是利用脱氧元素降低钢液氧含量的过程，包括与氧有强亲和力的脱氧元素和氧发生的脱氧反应及反应过程中产生的脱氧产物的上浮和排除。钢中氧含量的高低

2、直接影响到最终钢材的质量和性能。高的氧含量会导致在钢液冷凝过程中，由于碳和氧偏析浓聚，将使碳再次发生氧化，使钢中产生气泡，而影响到钢材的质量;另外，氧还会以FeO.Fe304及其它氧化物形式析出，分布于晶界表面上，使钢的塑性、机械性能下降，并产生热脆、冷脆，对特殊用途钢的产品质量带来一系列的危害。近年来，随着科学技术的高速发展，国内外一些冶金研究工作者[11提出了“纯净钢”、“超纯净钢”和“零夹杂”等概念以适应对钢材质量日益严格的要求。这就更加突出了炼钢过程中脱氧的重要作用和本课题的研究意义。1.1.1.1氧在铁液中的溶解度

3、氧是具有明显的非金属性质的元素，对铁有着强烈的亲和力，能很好地溶解于铁液中，并且能与铁形成三种化合物:浮氏体(Fe.0),磁铁矿(Fe304)和赤铁矿(Fe203)。究竟生成哪一种铁的氧化物，则决定于同铁相接触的气相的氧势。在1873K时，氧的最大溶解度为。16%[21。据已有的研究结果，认为氧在铁液中的溶解形式为带电的口一离子分布于铁离子Fe2+中，彼此靠自由电子结合(Fe2十一OZ-)，并且统计平均组成接近于FeO,FeO在843K以上才是稳定的，在该温度以下将按下式分解为Fe3氏和Fe.4FeO=Fe3伍+Fe(1.1

4、)在1868-1973K范围内时，随着温度的增高，氧的溶解度与温度的关系为近似直线关系而增大。其溶解度随温度变化可由下式表示[3].lg[%O]=6329+2.734T(1.2)不论何种炼钢方法，在操作过程中初期熔池含硅、锰和碳等元素相当高时，氧的含量是不高的，但随着这些元素的氧化，氧含量逐步升高，至碳最低时氧含量达到最大值。东北大学硕士学位论文第一章绪论1.1.1.2炼钢常用的脱氧方式现代炼钢生产中，常用脱氧方法主要有三种:扩散脱氧、真空脱氧和沉淀脱氧。(1)扩散脱氧法扩散脱氧法是依分配定律原理，把脱氧剂加入到精炼渣中还原

5、精炼渣中的氧化铁降低渣中的氧化铁含量，使钢液中的氧化铁逐渐转移到精炼渣中来，从而降低钢中溶解氧含量的方法。氧在精炼渣和钢液之间的平衡服从分配定律:Lo=即【%0]=Lo-a,,(1.3)由上式可见，如果人为降低(FeO)，则钢液中的【FeO]就会扩散进入精炼渣。扩散脱氧又分为炉内脱氧和精炼渣洗两种方法。在采用炉内扩散脱氧时，加入精炼渣中的脱氧剂一般为铝和电石粉(CaC2)。炉内扩散脱氧的优点是钢液被脱氧产物污染的机会较少，而且加入的合金元素和脱氧剂的烧损也较少。这种方法的缺点为扩散速度慢，生产率低，增加了脱氧剂的损耗量。在钢

6、包内的扩散脱氧克服了炉内扩散脱氧的缺点，采用精炼渣洗的方法，使钢液与精炼渣发生搅拌作用而增加接触面积，提高反应速度。国内外的许多钢铁厂采用精炼渣洗的办法，取得了较好的脱硫、脱氧效果。(2)真空脱氧法真空脱氧则是将钢液处于真空密闭状态，以降低CO分压为手段加强碳脱氧能力的降低钢中氧含量的方法。在根本改善钢的质量方面，应用真空脱氧有很大意义。因为使用其它脱氧方法完全去除钢中的夹杂物是不可能的，真空碳脱氧服从以下热力学规律f41.[C]十[0]一CO，1g、二，9卫望竺-卫60一2.003(1.4)a[cl‘a[ol真空碳脱氧的优

7、点为脱氧产物是CO，不会污染钢液;CO气泡具有去气和吸附夹杂的作用，当气泡逸出时，还可起到搅拌钢液的作用。(3)沉淀脱氧法沉淀脱氧的原理是将含有与氧的亲和力比铁大的元素以块状脱氧剂的形式加入钢液中，脱氧剂溶解并将钢液中的氧化铁还原。可用公式表示如下:m[M]+n[FeO]=(M=,On)+nFe(1.5)东北大学硕士学位论文第一章绪论沉淀脱氧的速度比上两种脱氧速度大得多，能够快速降低钢液中的溶解氧含量，当然，它也有自身的缺点:随着氧化铁的还原，在钢液中产生了新的氧化物M.0=，如果不能及时上浮和排出将严重污染钢液。因此采用这

8、种方法脱氧时，必须创造夹杂物上浮的良好条件。这就要涉及到下面要讲述的非金属夹杂物的形态控制。在现代炼钢脱氧工艺中，扩散脱氧和真空脱氧通常作为辅助的深度脱氧方法。本课题主要利用沉淀法和沉淀法与喂包芯线相结合的两种方法进行脱氧实验研究。1.1.2非金属夹杂物的形态控制1.1.2.1非金属夹杂物