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擴(kuò)散脫氧（擴(kuò)散脫氧）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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擴(kuò)散脫氧

擴(kuò)散脫氧是指利用加在爐渣中的脫氧劑與FeO反應(yīng)，減少鋼液中FeO含量，破壞FeO在爐渣及鋼液中的濃度平衡，使鋼中FeO向渣中擴(kuò)散。降低鋼液氧含量目的的脫氧方法叫做擴(kuò)散脫氧法。由于這一脫氧過程是通過爐渣間接完成的，所以又稱為間接脫氧法。間接脫氧的最大優(yōu)點(diǎn)是脫氧反應(yīng)在渣中進(jìn)行，鋼液不會(huì)被脫氧產(chǎn)物所玷污。但其脫氧過程依靠FeO自鋼液向渣相的擴(kuò)散，速度緩慢，為了把鋼中氧降到較低的水平，需花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，影響爐子的生產(chǎn)率。

基本信息

中文名	擴(kuò)散脫氧
特點(diǎn)	鋼液較為純凈，速度緩慢
其他	爐氣是還原性
主要方式	真空脫氧
外文名	diffulsion deoxidation
別名	間接脫氧法

收起

簡(jiǎn)介

擴(kuò)散脫氧是在液態(tài)金屬與熔渣界面上進(jìn)行的，是以FeO在兩相中的分配定律為理論基礎(chǔ)的。即FeO同時(shí)存在于熔渣和鋼液中，熔渣中的FeO與鋼液中的FeO能夠互相轉(zhuǎn)移，而且是趨于平衡。這種情況符合物理化學(xué)中的異相平衡的分配定律。

擴(kuò)散脫氧通常是將脫氧劑加在熔渣中，使脫氧元素與熔渣中的FeO起作用而進(jìn)行脫氧。當(dāng)熔渣中的FeO含量減低時(shí)，鋼液中的FeO就向熔渣中擴(kuò)散。這樣就間接地達(dá)到了脫去鋼液中FeO的目的。另外，通過降低溫度，增大氧的分配系數(shù)，也可進(jìn)行擴(kuò)散脫氧。擴(kuò)散脫氧的優(yōu)點(diǎn)是脫氧產(chǎn)物留在熔渣中，液態(tài)金屬不會(huì)因脫氧而造成夾雜。缺點(diǎn)是擴(kuò)散過程進(jìn)行得緩慢，脫氧時(shí)間長(zhǎng)。

電爐煉鋼

電爐煉鋼一般是采用沉淀脫氧與擴(kuò)散脫氧相結(jié)合的方法，即先用錳（錳鐵）進(jìn)行沉淀脫氧，再用碳（炭粉）和硅（硅鐵粉）進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，最后再用鋁進(jìn)行沉淀脫氧。

這種沉淀脫氧與擴(kuò)散脫氧相結(jié)合的方法既能保證鋼的質(zhì)量，又不會(huì)使冶煉的時(shí)間過長(zhǎng)。在電爐煉鋼的脫氧過程中，擴(kuò)散脫氧是重要環(huán)節(jié)。鋼液脫氧是否良好與造還原渣（白渣或電石渣）脫氧操作有著重要的關(guān)系。脫氧的過程是在爐渣中進(jìn)行的，如下圖所示在白渣下的脫氧過程（鋼液在電石渣下脫氧的原理與白渣下脫氧相似）：

白渣下脫氧過程示意圖

前一階段是碳起脫氧作用C+（FeO）=CO↑ +[Fe]；

后一階段是硅起脫氧作用Si+2（FeO）=（SiO）+2[Fe]；

還原生成的鐵返回到鋼液中，而氧化亞鐵逐漸減少，這樣就破壞了原來的平衡，于是鋼液中氧化亞鐵會(huì)自動(dòng)地向爐渣中擴(kuò)散轉(zhuǎn)移 [FeO]→（FeO），這樣就達(dá)到了脫氧的目的。

有利條件

為了使擴(kuò)散脫氧過程順利進(jìn)行，需要?jiǎng)?chuàng)造適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件。實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散脫氧的有利條件如下：

1、還原性爐氣只有爐氣是還原性的，才有可能造出還原性（含氧化亞鐵少）的爐渣。

例如，電弧爐煉鋼由于不用燃燒方法加熱，因此能夠關(guān)閉爐門，避免進(jìn)入空氣，保持還原性爐氣。這是電弧爐煉鋼的優(yōu)點(diǎn)之一。

2、高的爐溫高溫有利于碳的脫氧。

從下圖可以看出，在爐溫升高的條件下，碳與氧的親和力增大，而鐵與氧的親和力減小，因此，爐溫愈高，碳的脫氧能力愈強(qiáng)。這與一般焊接熔池中擴(kuò)散脫氧要求溫度低正相反。

碳的氧化反應(yīng)與鐵的氧化反應(yīng)的生成自由能圖

3、爐渣的粘度爐渣的粘度要小。

爐渣粘度大，會(huì)使氧化亞鐵的傳輸速度降低，因而使脫氧速度變慢，脫氧的效果差

真空脫氧

真空脫氧的原理實(shí)質(zhì)上是以降低CO分壓為手段加強(qiáng)鋼液中碳的脫氧能力。由于鋼液的熔化過程是在真空條件下進(jìn)行，碳的脫氧能力比在常壓下大為提高。這是因?yàn)樘嫉?/span>氧化反應(yīng)

[C]+[O]=CO↑

生成的CO不溶于液態(tài)金屬，直接被抽走，有利于反應(yīng)向右進(jìn)行得很徹底，因而鋼液脫氧良好。

研究表明，在溫度1873K、P1.0kPa的條件下，W=0.1%時(shí)W=2.5×10 %；W=0．5%時(shí)W=0.5×10 %，即當(dāng)P=1.0kPa時(shí)碳的脫氧能力高于鋁的脫氧能力。這是按理想條件計(jì)算的結(jié)果，沒有考慮鋼液同其他氧化物的接觸情況，這只有在特殊的成形工藝冶煉中（例如真空電弧爐熔煉、電子轟擊爐熔煉、真空電子束焊接等）才有可能。而在一般的真空處理時(shí)，鋼液總是同鋼包襯或爐渣接觸。在鋼液同各種氧化物接觸的條件下，碳不僅使鋼液脫氧，還能使其他氧化物還原。

例如發(fā)生（SiO2）→[Si]+2[O]反應(yīng)。這些還原反應(yīng)除了降低鋼液的脫氧程度以外，還可能使鋼液中一些成分達(dá)到不應(yīng)有的上限。因此在一般真空處理?xiàng)l件下，碳只能起到部分脫氧的作用。盡管如此，在真空條件下用碳脫氧，脫氧產(chǎn)物不留在鋼液中，所以對(duì)提高鋼液質(zhì)量有明顯的效用。

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