碳粉、碳化硅粉和硅鐵粉擴散脫氧的應用

李 海，張萬壯，李鳳敏

（中煤張家口煤礦機械有限責任公司鑄鋼車間，河北張家口市 075025）

碳粉、碳化硅粉和硅鐵粉擴散脫氧的應用

李 海，張萬壯，李鳳敏

（中煤張家口煤礦機械有限責任公司鑄鋼車間，河北張家口市 075025）

以冶煉30MnSi材質為例，詳細論述了應用碳粉、碳化硅粉和硅鐵粉進行還原期擴散脫氧的反應原理及還原期擴散脫氧的工藝過程和質量控制。

碳粉；碳化硅粉；硅鐵粉；擴散脫氧；鑄鋼

中煤張家口煤礦機械有限責任公司鑄鋼車間熔煉設備是3t堿性電弧爐。采用的脫氧工藝是綜合脫氧方法，即沉淀脫氧和擴散脫氧；應用的擴散脫氧材料是碳粉、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：經過氧化期的操作，鋼液是強氧化性的，氧含量遠大于碳氧平衡時的含量，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玷污鋼液，另外，大量使用硅鐵粉造成還原的流動性變差，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，鋼中氧含量高對于鑄件的加工性能及內在、外在質量都有極大的危害，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。

針對存在的問題，我們對常用的幾種擴散脫氧用材料進行了分析總結，新增加了碳化硅粉，依據碳粉、碳化硅粉、硅鐵粉三種脫氧材料的特點進行了加入順序和加入量的試驗，并得出了試驗結論。

1 試驗依據的化學反應原理

擴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，其原理是依據溶質在兩種互不相溶的溶劑中溶解度的分配定律，氧作為溶質在鋼液與爐渣中的濃度比，在一定的溫度下是一個常數，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。

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

通過反應渣中的氧化鐵濃度會大幅降低，這就破壞了氧在渣鋼之間的濃度平衡關系，鋼液中的氧就會不斷地向爐渣中擴散轉移，力圖達到新的平衡。

2 還原期幾種常用擴散脫氧用材料的特點

擴散脫氧時化學反應是在渣相中進行的，脫氧產物溶解在渣液里或進入爐氣，很少玷污鋼液，這是其最大的優點。

（1）碳粉擴散脫氧

用碳粉擴散脫氧，其脫氧產物是一氧化碳氣體，完全不會玷污鋼液，同時還能使爐內具有還原性氣氛。但用碳粉還原由于固態碳粉與渣中氧化鐵的反應不完全，且速度較慢，只能將鋼液中的氧脫到一定程度，所以生產中還必須采用其它的脫氧劑。

（2）硅鐵粉擴散脫氧

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造成爐渣堿度降低，流動性變差，增硅量不好控制等不利因素。

（3）碳化硅擴散脫氧

碳化硅是一種復合脫氧劑，脫氧性能較好，脫氧產物主要是一氧化碳，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種脫氧材料各有優缺點，將3種脫氧材料聯合使用按比例加入進行脫氧，不論是在鋼液質量，還是經濟效益方面，都會有更好的效果。

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，因此先加入碳粉進行脫氧，擴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行還原，當還原渣調好后再加入碳化硅進行加強脫氧，加完兩批碳化硅后再加入硅鐵粉進行加強脫氧。

（3）設法增加鋼渣的接觸面積。由于脫氧反應是鋼渣界面反應，增加鋼渣的接觸面積有利于反應的良好的進行，因此在還原期要加強攪拌。

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

（5）抓住出鋼時鋼渣混出的有利條件，進一步去除鋼液中的硫，使硫達到更低的水平。

4 碳粉、碳化硅和硅鐵粉聯合擴散脫氧工藝的優點

（1）大大提高了脫氧去硫速度，降低了工人的勞動強度，提高了生產效率，還原期由原來的45min縮短到30min。

（2）節約了電能，由于碳化硅使還原性氣勢很容易形成，脫氧速度快，縮短了冶煉時間，平均每噸鋼大約節約電能15kW·h，取得了很好的經濟效益。

（3）提高了鋼液質量。脫氧任務完成的好壞是衡量還原期任務完成好壞的標準，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%降低到現在0.6%～0.8%，降低了鑄件氣孔、夾雜等缺陷的發生。

（4）提高了化學成份合格率，由于還原期脫氧比較好，爐渣中的氧化鐵含量比較穩定，加入的合金吸收率也相對穩定，并且有效地控制了鋼液增碳量和增硅量，使鋼液化學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