1.1 脱氧剂的发展
1.1.1 硅脱氧
炼钢最早采用硅脱氧,它的出现诞生了镇静钢。硅脱氧的致命弱点在于:硅的脱氧能力较弱,经硅脱氧的钢常出现脱氧不完全的现象,钢材的皮下气泡多;硅脱氧后,钢中夹杂主要为大型硅酸盐夹杂,对钢材性能有不利的影响;脱氧产物氧化硅为酸性物质,易使钢水回磷、回硫[1]。
1.1.2 铝脱氧
从炼钢用脱氧剂的历史来看,最初使用的纯铝(一般用铝饼,Al含量>95%),由于比重轻,铝饼不易深入钢液内部,从而限制了铝元素的有效利用率。后采用由Si、Al二元素组成的硅铝铁代替铝饼,因此比重增大,使Al元素的有效利用率成倍提高,炼钢用脱氧剂的消耗亦相应降低。近几年来,随着钢材由卖方到买方市场的转化,迫使企业更加注重提高钢的内在质量。复合脱氧剂因具有脱氧能力强,可明显改善钢液纯净度等优点,自然而然受到众多研究机构和钢铁企业的普遍关注,成为近期脱氧剂领域研制和开发的热点,其中尤以含碱土元素Ba、Ca的复合脱氧剂研究最为活跃[2]。
铝脱氧的缺点:
铝的密度小,致使铝在钢液中烧损严重,利用率较低。
铝脱氧后生成高熔点的A1203夹杂物引起连铸水口结瘤,导致连铸中断。
铝脱氧生成的A1203夹杂物一旦残留在钢中将对钢材的横向力学性能产生不良影响。
铝资源日益贫乏,致使铝价格高,从而使炼钢成本提高。
1.1.3 钙脱氧
Ca作为第二主族元素,反应性很强,有相当强的脱氧能力,这点与同族元素Ba相比较可知,前几年有人在硅铝铁内加入钡生产成硅铝钡,脱氧能力大幅度上升就是这个道理。Ca脱氧比Ba更有优势:两者摩尔质量比M(Ca):M(Ba)=1:3.426,即都脱除一定量的氧,若需要lkg的Ca,就需要3.426kg的Ba。但Ca在铁液中的溶解度很小,1600oC时为0.032%,在固体铁中几乎不溶解;同时Ca的蒸气压非常大,在1600%时为1.98个大气压。因此,仅用单一的Ca作为脱氧剂消耗太大,在经济上不合理,为了提高Ca脱氧效率,需提高Ca在铁中的溶解度,C、Si、Al等元素效果很好[3],而C的作用又最大,每1%C可提高Ca的溶解度一倍;因此,钙系脱氧剂主要成分为CaC2,还有CaSi及Al、Ba等。使用块状Ca合金时,Ca的溶解过程受边界层扩散限制,在局部很快达到饱和,因而不能使钢液溶解更多的Ca,大部分将被蒸发掉,而制成小于15mm小颗粒状,可以有效解决这个问题。
脱氧反应的公式为:
CaC2+[0]=(CaO)+2[C] (1)
反应产物中部分[C]又与钢中[O]反应:
[C]+[0]={CO} (2)
也会有部分CaC2与钢渣之间反应:
CaC2+3(FeO)=(CaO)+3[Fe]+2{CO} (3) Al-Si-Ca脱氧剂脱氧能力研究+实验分析(2):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_4622.html