液态金属的净化与精炼优秀课件

四、扩散脱氧
扩散脱氧是在液态金属与熔渣界面上进行的，利用
（ FeO）与 [ FeO] 能够互相转移, 趋于平衡时符合分配 定律的机理进行脱氧：
(FeO) [FeO]
LFeO
式中的 LFeO 是温度的函数，与熔渣的成分有关。
焊接熔池中的扩散脱氧
钢铁熔炼中的扩散脱氧
焊接熔池中的扩散脱氧
在碱焊性接渣熔中池（中F，eO随）着活熔度池大后，部其温扩度散降脱低氧L的Fe能O 增力大比，
Ti ＋ 2CO2 ＝ TiO2 ＋ 2CO 2Al ＋ 3CO2 ＝ Al2O3 ＋ 3CO Si ＋ 2CO2 ＝ SiO2 ＋ 2CO Mn ＋ CO2 ＝ MnO ＋ CO
反应的结果使气相的氧化性减弱，
起到先期脱氧的作用。
三、沉淀脱氧
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[FeO]起作用，使其转化为不溶于液 态金属的氧化物，并脱溶沉淀转入熔渣中的一种 脱氧方式。
液态金属的净化与精炼
净化的顺序 液态金属与气相和渣相的相互作用，可能造成自身的污
染。所谓金属的净化，即是利用一定的物理化学反应，去
? 除液态金属中的有害元素、夹杂物和气体的过程。
第一节 液态金属的脱氧
第二节 液态金属的脱碳反应
第三节 液态金属的脱硫
第四节 液态金属的脱磷
第一节 液态金属的脱氧
一、脱氧元素与脱氧能力
物在熔渣中的活度，也有利于熔渣吸收脱氧产物。
进行沉淀脱氧应考虑的三个要点： ① 对氧亲和力较大的元素； 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 。
思考题
焊条药皮成分中，常采用锰铁、硅铁和钛铁作为脱 氧元素，请说明它们分别适用于哪种药皮类型？
酸性[ 渣Fe差O；] 向熔渣中扩散。脱氧的关键是降低 （增F加eO熔）渣的中活的度脱。氧剂含量可促进 [FeO] 向熔渣 中扩在在散酸焊。性接渣熔中池，凝由固于过S程iO中2（，或由T于iO液2）态易熔与池(存F在eO时) 间短生，成F复eO合的物扩F散eO速·度SiO慢2，（因或此Fe扩O散·T脱iO氧2）进，行使得很 不充（分Fe。O）的活度减小，有利于扩散脱氧的进行；
由此可见，钢液中氧化亚铁的残留量与脱氧元素的 氧化亚铁的平衡含量来衡量。 残留量成反比，脱氧元素的残留量愈高，则氧化亚铁
的残留x量[ 愈Me低]，＋即y钢[液F的eO脱]氧→程（度M愈e彻xO底y ）。＋ y [ Fe ]
式中，Me表示脱氧元素，如 Mn、Si、Al 等。
右图表明一些元素的
脱当氧使能用力几及种在不脱同氧的剂
为什么碱性焊条不单独 采用硅铁作为脱氧元素？
硅的脱氧能力比锰大，但生成的 SiO2熔点高， 通常认为处于固态，不易聚合为大的质点；同时 SiO2与钢液的界面张力小，润湿性好，不易从钢 液中分离，易造成夹杂。 因此，碱性焊条一般不 单独用硅脱氧。
碱性焊条需采用锰铁和硅铁 （或钛铁）联合脱氧
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。
钢铁熔炼中的扩散脱氧
进残行留脱量氧条件时下，钢应液按的照
脱氧程度。
脱元氧素能按力脱氧的能顺力序由由小小
到到大大依排次列顺使序用是。：Cr、
M铸n造、和V焊、接C中、最S常i、
用B的、脱T氧i、剂A是l、锰Z、r、 Be、Mg、Ca。 硅、钛和铝。
[O] %
，
[Me]，%
二、先期脱氧
含对有于脱药氧皮元焊素条的电弧造焊渣过剂程和，造在气药皮剂加被热加阶热段时，其固态中的的造高渣、 价造氧气剂化中物进或行碳的酸脱盐氧反分应解称出为的先氧期和脱氧二，氧其化特碳点便是和脱氧脱过氧程 元和素脱氧发产生物反与应高。温的液态金属不发生直接关系。
二、先期脱氧
三、沉淀脱氧 四、扩散脱氧
常用脱氧方法
五、真空脱氧
当反应达一到、平衡脱时，氧Μ元e与素钢液与中脱氧化氧亚能铁的力含量（残
留量对）于之钢间液存来在说着，下脱述氧的就关是系用：脱氧剂除去钢液中溶入
的原子态氧[或%氧M化e铁]中x的• 氧[ % 而将Fe铁O还]原y的=措K施。脱氧 剂的K脱是氧平能衡力常可数以，用是加温入度等的量函的数脱。氧元素后，钢液中
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：
x [ Me ] ＋ y [ O ] →（ MexOy ） 或： x [ Me ] ＋ y [ FeO ] →（ MexOy ）＋ y [ Fe ]
熔渣碱度BL，脱氧元素种类及数量对脱氧效果的影响，有 如下关系式：
两种以上脱氧元素的复合脱氧剂实例
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；
二氧化碳气体保护焊焊丝H08Mn2Si 中就是用适当比例 的锰和硅来进行联合脱氧。
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 Al2O3 还起助熔作用。铬镍不锈钢在熔炼末期的出钢前， 通常加入硅钙合金进行最终脱氧。
lψ g % O A y B L x y lψ g % M 1 y le ψ g % M (x O y ) e 1 y Leabharlann Baidu C -y)D
其中，A、C、D为与脱氧元素有关的常数。从上式看出：
金属含氧量[O]，随熔渣碱度BL的增大而减少； [Me]越多、（MexOy）越少，脱氧效果越好； 熔渣性质应与脱氧产物性质相反，这样有利于降低脱氧产
答案
酸性焊条常采用锰铁作为脱氧元素； 碱性焊条常采用锰铁和硅铁（或钛铁）联合脱氧。
为什么酸性焊条常采用 锰铁作为脱氧元素？
酸性渣中含有较多的 SiO2 和 TiO2，它们容易与 锰的脱氧产物 MnO 生成复合物 MnO·SiO2 和 MnO·TiO2，使 MnO 的活度系数减小，因此脱氧效 果较好。相反，在碱性渣中 MnO 的活度较大，不 利于锰脱氧。碱度越大，锰的脱氧效果越差。