钢液脱氧反应

《冶金学名词》第二版。

经过氧化精炼炼成的钢液中所积累的含氧量，被加入的脱氧剂——强亲氧元素所脱除的物理化学过程。

锰的脱氧反应

在液态金属中加入适量锰，可进行如下脱氧反应：

当金属中含

由公式

根据钢液中锰的浓度不同，其脱氧产物

硅的脱氧反应

在钢液中加入脱氧剂硅铁或含硅较高的合金，可进行如下反应

显然，提高熔渣的碱度和金属中的含硅量，可以提高硅的脱氧效果。

硅的脱氧能力比锰大，但生成的

硅锰联合脱氧反应

把硅和锰按适当的比例加入液态金属中进行复合脱氧时，其脱氧产物为不饱和液态硅酸盐，它的密度小，熔点低，易于浮出，并易被熔渣吸收，从而减少钢中的夹杂物和含氧量，脱氧效果十分显著。

在熔炼钢铁和焊接冶金中经常采用硅锰联合脱氧。例如，在转炉炼钢时，炉内加入一定量的硅锰合金进行预脱氧，结果使钢中氧含量大大降低；碱性焊条药皮中和二氧化碳气体保护焊焊丝中常加入适当比例的锰和硅进行联合脱氧，脱氧效果较好。

采用含两种以上脱氧元素的复合脱氧剂一直被铸造和焊接冶金工作者所重视。因为这种脱氧剂熔点低，熔化快，且各种反应在同一区域进行，有利于低熔点脱氧产物形成、聚合和排除，减少夹杂物的数量。例如，钙的脱氧能力很强，但它的蒸气压高，在钢液中溶解度低，脱氧效果变差；如果用硅钙合金作脱氧剂，则可提高钙的溶解度，减少蒸发损失，易生成低熔点的硅酸钙，对

扩散脱氧是利用熔渣使钢液脱氧，脱氧反应发生在钢液一熔渣界面上。

如向熔渣内加入强脱氧剂（如硅铁粉、炭粉、电石粉或铝粉、

扩散脱氧可在能形成还原气氛的电炉内进行，这样渣中的(

但是，在一般电炉内进行扩散脱氧有某些重大缺点。由于钢液一熔渣的比表面小及熔池的搅拌作用弱，钢液中氧的扩散缓慢，脱氧过程的速率很低，而且炉衬受到高温炉渣的侵蚀严重。由于这些原因，扩散脱氧仅在盛钢桶内用

在炼钢和铸造过程中降低钢中氧含量的反应。是保证钢锭(坯)和钢材质量的重要工艺环节。在钢液中氧以溶解形式([O])或非金属夹杂物形式(MxOy)存在。在吹氧炼钢过程中，随着杂质含量的降低，钢液中[O]含量升高。如果将未经脱氧的钢液出炉浇注，则钢液中溶解的氧在冷凝过程就要与碳反应，析出Co气泡而发生沸腾；随脱氧的程度不同，析出气体的特性有着显著的差异。经充分脱氧的钢液，在冷凝过程中没有Co析出，不发生沸腾，是平静的，故称镇静钢；轻度脱氧的钢液，在冷凝过程中碳氧发生反应，析出Co，有明显的沸腾现象，此为沸腾钢；部分脱氧的钢液，在凝固一段时间后，剩余的氧与碳反应，产生短时间的沸腾，则为半镇静钢。图1表示脱氧程度不同的钢中氧含量范围。沸腾钢脱氧，即轻度脱氧，只使钢液中氧含量稍许下降，但仍超过与碳平衡所需的含量。半镇静钢脱氧，即部分脱氧，大致可使钢的氧含量达到与碳平衡的含量，故又称为平衡钢。镇静钢脱氧，亦即充分脱氧使钢的氧含量大大低于与碳平衡的含量。钢液脱氧虽降低[O]的含量，但若不使脱氧产物MxO_y上浮排除出去，而残留在钢液中形成钢中非金属夹杂物，则影响钢的质量；所以，脱氧时要尽可能排除脱氧产物。因此，脱氧就是要降低钢中总氧量乏∑O(∑O=[O] O_MxO_y)。但不管炼钢技术如何发展、改进，钢中总还残留有夹杂物。所以脱氧时还要控制残留夹杂物的形态、大小和分布，以保证钢的各项性能(见钢中非金属夹杂物)。

脱氧程度不同的钢中含氧量范围：

1一镇静钢；2一半镇静钢；3一沸腾钢；4一脱氧前一般含氧范围；5一氧与碳的平衡曲线。

脱氧得当还可保证钢的晶粒度。钢中单独加入或复合加入铝、钒、钛、锆，则使奥氏体晶粒粗化温度升高。脱氧时，这些元素除生成氧化物外，还生成氮化物；而钒、钛、铌、锆还会生成碳化物。这三种化合物的粒子都可阻止晶粒长大，其中碳化物最为有效，而氮化铝比氧化铝有效。铝是强脱氧剂又是最常用的晶粒细化剂，所以细晶粒钢只能是镇静钢，而沸腾钢和半镇静钢只能是粗晶粒钢。但半镇静钢加少量铌、钒可得到细晶粒钢。钢的脱氧工艺通常要与钢的合金化相配合。二者配合得当，则有利于准确控制成分，提高合金元素的收得率。