碳粉、碳化硅粉和硅鐵粉擴(kuò)散脫氧的應(yīng)用

李 海，張萬(wàn)壯，李鳳敏

（中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司鑄鋼車間，河北張家口市 075025）

碳粉、碳化硅粉和硅鐵粉擴(kuò)散脫氧的應(yīng)用

李 海，張萬(wàn)壯，李鳳敏

（中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司鑄鋼車間，河北張家口市 075025）

以冶煉30MnSi材質(zhì)為例，詳細(xì)論述了應(yīng)用碳粉、碳化硅粉和硅鐵粉進(jìn)行還原期擴(kuò)散脫氧的反應(yīng)原理及還原期擴(kuò)散脫氧的工藝過程和質(zhì)量控制。

碳粉；碳化硅粉；硅鐵粉；擴(kuò)散脫氧；鑄鋼

中煤張家口煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司鑄鋼車間熔煉設(shè)備是3t堿性電弧爐。采用的脫氧工藝是綜合脫氧方法，即沉淀脫氧和擴(kuò)散脫氧；應(yīng)用的擴(kuò)散脫氧材料是碳粉、硅鐵粉，加入順序是先加入碳粉再加入硅鐵粉。擴(kuò)散脫氧期間噸鋼液加入碳粉6～7kg，加入硅鐵粉6～8kg。還原期大約45min，渣中氧化鐵含量為0.8%～1.0%。

存在的問題：經(jīng)過氧化期的操作，鋼液是強(qiáng)氧化性的，氧含量遠(yuǎn)大于碳氧平衡時(shí)的含量，由于碳粉脫氧速度較慢，因此硅鐵粉的加入量較大，脫氧后形成的二氧化硅會(huì)玷污鋼液，另外，大量使用硅鐵粉造成還原的流動(dòng)性變差，而且爐渣的堿度減少速度太快，造成脫氧、脫硫速度減慢，鋼液中的含氧量太高，鋼中氧含量高對(duì)于鑄件的加工性能及內(nèi)在、外在質(zhì)量都有極大的危害，造成鋼液中夾雜物較多，鑄件存在氣孔等缺陷，而且氧能降低硫在鋼中的溶解度，加劇硫的有害作用。

針對(duì)存在的問題，我們對(duì)常用的幾種擴(kuò)散脫氧用材料進(jìn)行了分析總結(jié)，新增加了碳化硅粉，依據(jù)碳粉、碳化硅粉、硅鐵粉三種脫氧材料的特點(diǎn)進(jìn)行了加入順序和加入量的試驗(yàn)，并得出了試驗(yàn)結(jié)論。

1 試驗(yàn)依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理

擴(kuò)散脫氧是電爐煉鋼特有而且基本的脫氧方法，又稱間接脫氧法，其原理是依據(jù)溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中溶解度的分配定律，氧作為溶質(zhì)在鋼液與爐渣中的濃度比，在一定的溫度下是一個(gè)常數(shù)，即：

（FeO）/[O]=K

式中：FeO為爐渣中氧化鐵含量總和；[O]為鋼液中的氧含量；K為氧在爐渣和鋼液中的分配系數(shù)。

所以，要降低渣中氧化鐵含量，則鋼液中的氧必然要轉(zhuǎn)移到爐渣中，從而使鋼液中的氧含量降低。渣中氧化鐵與脫氧劑的反應(yīng)大致可有以下幾種：

通過反應(yīng)渣中的氧化鐵濃度會(huì)大幅降低，這就破壞了氧在渣鋼之間的濃度平衡關(guān)系，鋼液中的氧就會(huì)不斷地向爐渣中擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，力圖達(dá)到新的平衡。

2 還原期幾種常用擴(kuò)散脫氧用材料的特點(diǎn)

擴(kuò)散脫氧時(shí)化學(xué)反應(yīng)是在渣相中進(jìn)行的，脫氧產(chǎn)物溶解在渣液里或進(jìn)入爐氣，很少玷污鋼液，這是其最大的優(yōu)點(diǎn)。

（1）碳粉擴(kuò)散脫氧

用碳粉擴(kuò)散脫氧，其脫氧產(chǎn)物是一氧化碳?xì)怏w，完全不會(huì)玷污鋼液，同時(shí)還能使?fàn)t內(nèi)具有還原性氣氛。但用碳粉還原由于固態(tài)碳粉與渣中氧化鐵的反應(yīng)不完全，且速度較慢，只能將鋼液中的氧脫到一定程度，所以生產(chǎn)中還必須采用其它的脫氧劑。

（2）硅鐵粉擴(kuò)散脫氧

硅鐵粉密度介于渣鋼之間，部分硅鐵粉起到了沉淀脫氧的作用，生成的SiO2還有可能玷污鋼液，而且硅鐵粉用量太大會(huì)造成爐渣堿度降低，流動(dòng)性變差，增硅量不好控制等不利因素。

（3）碳化硅擴(kuò)散脫氧

碳化硅是一種復(fù)合脫氧劑，脫氧性能較好，脫氧產(chǎn)物主要是一氧化碳，玷污鋼液較少，碳化硅中的碳一部分可滲透在鋼液中，造成鋼液增碳。

綜上所述，3種脫氧材料各有優(yōu)缺點(diǎn)，將3種脫氧材料聯(lián)合使用按比例加入進(jìn)行脫氧，不論是在鋼液質(zhì)量，還是經(jīng)濟(jì)效益方面，都會(huì)有更好的效果。

3 采取的工藝措施

（1）幾種脫氧材料的加入比例確定。由于三種脫氧材料中，碳粉的脫氧能力最差，因此先加入碳粉進(jìn)行脫氧，擴(kuò)散脫氧期間加入碳粉的量為2～3kg/t鋼液，碳化硅的量為6～8kg/t鋼液,硅鐵粉的量為1～2kg/t鋼液。

（2）控制好加入順序。在稀薄渣形成后先加入碳粉進(jìn)行還原，當(dāng)還原渣調(diào)好后再加入碳化硅進(jìn)行加強(qiáng)脫氧，加完兩批碳化硅后再加入硅鐵粉進(jìn)行加強(qiáng)脫氧。

（3）設(shè)法增加鋼渣的接觸面積。由于脫氧反應(yīng)是鋼渣界面反應(yīng)，增加鋼渣的接觸面積有利于反應(yīng)的良好的進(jìn)行，因此在還原期要加強(qiáng)攪拌。

（4）創(chuàng)造好的溫度條件。在還原期需要保持很好的正壓條件，才有利于擴(kuò)散脫氧的進(jìn)行，因此在還原期杜絕大幅升溫，保持溫度略降或穩(wěn)定不變才有利于反應(yīng)的進(jìn)行。

（5）抓住出鋼時(shí)鋼渣混出的有利條件，進(jìn)一步去除鋼液中的硫，使硫達(dá)到更低的水平。

4 碳粉、碳化硅和硅鐵粉聯(lián)合擴(kuò)散脫氧工藝的優(yōu)點(diǎn)

（1）大大提高了脫氧去硫速度，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，還原期由原來(lái)的45min縮短到30min。

（2）節(jié)約了電能，由于碳化硅使還原性氣勢(shì)很容易形成，脫氧速度快，縮短了冶煉時(shí)間，平均每噸鋼大約節(jié)約電能15kW·h，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）提高了鋼液質(zhì)量。脫氧任務(wù)完成的好壞是衡量還原期任務(wù)完成好壞的標(biāo)準(zhǔn)，由于加入脫氧劑的比例合適，脫氧速度加快，渣中氧化鐵含量明顯降低，從原工藝的0.8%～1%降低到現(xiàn)在0.6%～0.8%，降低了鑄件氣孔、夾雜等缺陷的發(fā)生。

（4）提高了化學(xué)成份合格率，由于還原期脫氧比較好，爐渣中的氧化鐵含量比較穩(wěn)定，加入的合金吸收率也相對(duì)穩(wěn)定，并且有效地控制了鋼液增碳量和增硅量，使鋼液化學(xué)成份合格率有了很大的提高。

Application of Carbon Powder,Carborundum Powder and Ferrosilicon Powder on Diffusion Deoxidizing

LI Hai，ZHANG WanZhuang，LI FengMin

（Steel Casting Shop Zhang Jia Kou Coal Mine Machinery Co.Ltd.General Corporation of Chinese Coal Mine，Zhangjiakou 075025）

The reaction principle of diffusion deoxidizing by carbon powder,carborundum powder and ferrosilicon powder as well as technology process and quality control of diffusion deoxidizing have been ecpounded in details with melting of 30MnSi steel casting.

Carbon powder；Carborundum powder；Ferrosilicon powder；Diffusion deoxidizing；Steel casting

TF704.1;

B；

1006－9658（2010）03－2

2010－01－06

2010－001