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沉淀脱氧（除去钢液中氧气的方法）

次浏览 | 更新时间：2023-05-20

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沉淀脱氧

除去钢液中氧气的方法

沉淀脱氧就是将块状脱氧剂如硅铁、铝块等，加入钢液中，使钢液脱氧的方法。沉淀脱氧反应快，时间短，但在钢液中形成非金属夹杂物残留量大。

基本信息

中文名	沉淀脱氧
外文名	precipitation deoxidation
定义	一种除去钢液中氧气的方法
目的	使钢液脱氧
相关名词	扩散脱氧
拼音	chén diàn tuō yǎng

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定义

沉淀脱氧是指溶解于液态金属中的脱氧剂直接和熔池中的

起作用，使其转化为不溶于液态金属的氧化物，并析出转入熔渣中的一种脱氧方式。这种方法的优点是脱氧速度快，脱氧彻底。但脱氧产物不能清除时将增加金属液中杂质的含量。其脱氧反应为：

。

若考察熔渣碱度

脱氧元素种类及数量等影响，有如下关系式：

其中，

、

和

为与脱氧元素有关的常数。从上式看出，脱氧效果或金属中的含氧量

，不仅与脱氧元素

数量和脱氧产物(

)数量有关，并且和熔渣碱度

有关。

越多、(

) 越少，脱氧效果越好。另外，熔渣的性质应与脱氧产物的性质相反，这样有利于降低脱氧产物在熔渣中的活度，也有利于熔渣吸收脱氧产物。

要实现沉淀脱氧，应具备三个条件：①必须向熔池中加入对氧亲和力大的元素；②脱氧产物应不溶于金属而成为独立液相转入熔渣；③熔渣的酸碱性质应与脱氧产物的性质相反，以利于熔渣吸收脱氧产物。

锰的脱氧反应、硅的脱氧反应和硅锰联合脱氧反应是生产中常用的沉淀脱氧反应。

生产中的反应

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：

式中，

为渣中

的活度系数；

为渣中的

活度；

为液态金属中

的活度；

为液态金属中

的活度；

为渣中氧化锰的质量分数；

为平衡常数，是温度的函数，温度降低，

增大，有利于脱氧。

当金属中含

和

量少时，其活度系数近似为1，于是可得到

由公式

可以看出，增加金属中的

含量，减少渣中的

，可以提高脱氧效果。熔渣的性质对锰的脱氧效果也有很大的影响。在酸性渣中含有较多的

和

，它们与脱氧产物

生成复合物

和

从而使

的活度系数减小，因此脱氧效果较好。相反，在碱性渣中

的活度系数较大，不利于锰脱氧，且碱度越大，锰的脱氧效果越差，正是因为这个原因，一船造酸性渣的钢液中可用锰铁作为脱氢剂．而碱件渣的钢液中不单独用锰铁作脱氧剂。

沉淀脱氧

根据钢液中锰的浓度不同，其脱氧产物

和

既可形成液态产物，又可形成固态产物，如右图所示。出现液态或固态产物的临界含锰量既取决于钢液的温度，也与钢液中加入的锰铁量有关。显然，在一定的温度下，加入过多的锰会形成固态产物，易造成夹杂。此外，温度下降使锰的删氧能力提高，在焊接熔池尾部，由于温度下降，有利于锰朋氧。但相对其他常用的脱氧剂

、

和

来说，锰是一种弱脱氧剂。

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

的熔点高。通常认为

处于固态，不易聚合为大的质点，同时

与钢液的界面张力小，润湿性好，不易从钢液中分离，所以易造成杂夹。一因此，一般不单独使用硅脱氧。

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

还起助熔作用。因此，硅钙合金不仅是有效的脱氧剂，而且起到消除夹杂物，净化钢液的作用。

扩散脱氧

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、

等），使渣中保持很低的(

)浓度，而钢液中的

高于与熔渣平衡的

，即时

，钢液的

经过钢一渣界面向熔渣内扩散，而使

不断降低，直到

的平衡状态。

扩散脱氧可在能形成还原气氛的电炉内进行，这样渣中的(

)才易于保持在很低的值。由于脱氧剂加在渣层内，脱氧反应在渣一钢液界面进行，脱氧产物不进入钢液中，就不会污染钢液，因而从原则上来说是冶炼优质钢较好的脱氧方法。同时，在利用高碱度及(

)量很低的炉渣时，还能深度脱硫。

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

很低的合成渣处理钢液时才有较大的效果。

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