2.2 脱氧剂类型及脱氧机理

选择脱氧剂应遵循下列原则：

（1）与Fe相比较，脱氧元素与氧的亲和力更大；

（2）脱氧剂熔点比钢水温度低，能保证合金熔化，均匀分布，均匀脱氧；

（3）脱氧产物不溶于钢水中，并易于上浮排出；

（4）残留于钢中的脱氧元素对钢的性能无害[2]；

（5）脱氧剂来源广，价格低。根据以上原则，在生产实际中常用的脱氧剂为铝、硅、锰及其组合的硅锰、硅铝合金等，其元素脱氧能力次序是Al>Si>Mn。[3]

脱氧剂可分为单元素脱氧剂和复合脱氧剂。元素单独脱氧是指在脱氧过程中向钢水中只加单一脱氧元素，而复合脱氧剂指向钢水中同时加入两种或两种以上的脱氧元素。

复合脱氧剂脱氧时不会产生脱氧铝漂浮和裹渣现象，在反应区域内同时存在几种脱氧产物，它们彼此接近，容易相互熔合成颗粒半径大的硅酸盐，具有较大的上浮速度，易于从钢水中排出。同时，这些半径大的颗粒易吸收周围小颗粒夹杂物，使钢水纯净。因此，复合脱氧剂脱氧既能充分发挥强脱氧剂的脱氧作用，又能通过改变脱氧产物组成为夹杂物析出创造更有利的上浮条件，从而改善钢水流动性和提高钢水的纯净度。复合脱氧剂与单元脱氧剂相比，具有更好的脱氧效果。[4]

常用脱氧剂及其机理：

（1）锰

锰是最常用的脱氧元素，它的脱氧反应为：

[Mn]+[O]=(MnO)

ΔG°=-244.53+0.109T

锰的脱氧能力随温度的降低而增大。而在较低温度下， 锰的脱氧能力较低， 但几乎所有的钢都用Mn来脱氧，因其可以增加Si和Al的脱氧作用。此外MnO)可以与其他的脱氧产物如SiO2等形成低熔点化合物，有利于从钢液中排出。冶炼沸腾钢时，只用锰脱氧。

（2）硅

硅是一种强脱氧元素，也是镇静钢必不可少的脱氧元素。其脱氧反应为：

[Si]+2[O]=[SiO2]

ΔG°=-593.84+0.233T

锰的脱氧能力随温度的降低而增强，与锰不同的是，硅的脱氧能力在碱性操作中可以得到充分的发挥。因为渣中大量(CaO)可以与SiO2结合成极稳定的2CaO·SiO2，从而大大地降低了SiO2的活度，促使[Si]充分氧化。所以单独用硅脱氧时，很容易生成固态SiO2，不利于脱氧产物的去除。

（3）铝

铝是炼钢技术中常用的极强脱氧元素，其脱氧反应为：

2[Al]+3[O]=Al2O3(s)

ΔG°=-1 200.82+0.395T

与0.01% Al 平衡存在的钢中氧含量为0.00044%，与0.1%Al平衡存在的钢中氧含量为0.0001%，可见铝的脱氧能力之强。由于铝的脱氧能力几乎强于所有脱氧元素的脱氧能力，所以它常被用为终脱氧剂，以便达到彻底脱氧的目的。当钢液中铝的化学当量超过氧时，产物即为纯Al2O3(s)。所以铝不单独使用。钢中加入适量的铝除了做脱氧剂外，铝能与氮形成稳定的AlN，因而可以防止氮化铁的生成，降低钢的时效倾向性。用铝脱氧在钢中生成细小而高度弥散的AlN和Al2O3， 它们作为结晶核心，可使晶粒细化。在其后钢的加热过程中，细小颗粒又可以防止奥氏体晶粒长大，从而获得细粒钢，提高钢的屈服强度和冲击韧性。

（4）钛

钛是一种强脱氧元素，脱氧能力强于硅，和铝相当。钛加入钢中主要是做为合金元素使用，其加入量一般小于0.2%。钛的脱氧反应为：

[Ti]+2[O]=TiO2(s)

用钛氧化时，所得脱氧产物因[Ti]含量而异，随着[Ti]含量的增大，脱氧产物遵循以下顺序而变化：

FeO·TiO2→FeO·TiO2 + TiO2→TiO2→TiO3→TiO3 +TiO→TiO 压力对Fe-Al-Ca合金熔炼中Ca收得率的影响(3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_43270.html