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mn13高锰耐磨板钢液内碳氧化而被除去的反应
来源:山东源达旺钢材有限公司 发布时间: 2014/11/26 10:28:21
本页关键词:mn13高锰耐磨板钢液内碳氧化而被除去的反应

钢液内碳氧化而被除去的反应。碳对mn13高锰耐磨板钢的力学性能影响很大,是钢中最重要的合金元素。除了极少数钢种外,绝大多数钢中含碳量都在1%以下;而生铁含碳一般在3~4.5%范围,因此,脱碳就成为炼钢过程中最重要的反应之一。脱碳反应产物一氧化碳(在钢液含碳很低时,产物中有少量二氧化碳)气泡穿过钢液排出,强烈搅动熔池,这种现象被称为“沸腾”。沸腾时,气泡中氢、氮等气体的分压极低,使钢液中溶解的氢、氮等有害杂质向气泡中转移,高锰耐磨钢中的非金属夹杂物也随着气泡上升而被除去。沸腾不仅使钢液温度和化学成分均匀,还增加气相-熔渣-钢液的接触面,加快各种反应的速度。脱碳引起的沸腾是保证钢质量的一个重要措施,所以一般电炉和平炉炼钢过程中总要有一定的去碳量。脱碳反应从来就受到冶金工作者的特别重视。早在1931年,瓦舍(H.C.Vacher)和哈密顿(E.H.Hamilton)开始在实验室条件下测出了1580℃铁液中的碳氧平衡浓度积为0.0025;以后,许多知名的冶金学者如奇普曼(J.Chipman)、申克(H.Schenck)等都研究过脱碳反应。
  脱碳反应热力学  炼钢脱碳过程中,氧传输到钢液有两种途径:①氧气直接和钢液接触,如转炉炼钢时向熔池吹氧脱碳,其反应是:

【C】代表溶于钢中的碳。②氧经过炉渣传送到钢液,如平炉和电炉炼钢时,氧化期的脱碳,其反应是:

(FeO) 代表渣中的氧化亚铁。两者都包括钢液中的碳氧反应:

这是个弱放热反应,其平衡常数K随温度升高而稍有减小。在炼钢温度下,K 为400~500。当CO的分压为1大气压时,钢液中碳和氧的平衡浓度积为:

m=【%C】·【%O】=0.002~0.0025

在炼钢过程前期,炉内温度较低,钢中的硅、锰等元素大量氧化,碳也可能部分氧化,它们都在争夺钢中的氧。以后,钢中硅、锰含量减少,炉温升高,一直到脱氧前,钢液中的碳氧反应即成为控制钢中氧含量的主要反应。所以,实际炼钢过程中也存在着 【C】高则【O】低,【C】低则【O】高的规律,只不过是实际的碳氧浓度积较上述平衡浓度积为大;这说明了碳氧反应未达到平衡但又接近平衡。气相中一氧化碳分压降低时,【%C】·【%O】亦成比例地降低,碳氧反应更为完全。这是在真空或吹入惰性气体条件下,可同时脱碳和脱氧的理论基础。
  温度升高,钢液中许多元素的脱氧能力明显下降(见钢的脱氧反应),但碳氧反应的平衡常数随温度变化很小。在更高的温度(如1750~1800℃)下,降低气相中一氧化碳分压,可使碳氧反应进行得更完全,而钢中如含铬时,铬却氧化很少。这是氩氧混吹(即AOD法)精炼高铬不锈钢过程中去碳保铬的热力学依据
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