钢液的脱氢
当空气的相对湿度低、天气干燥时,氢的分压在0.5~1.0KPa,在闷热天气相对湿度大于90%时,氢的分压会达到8~10KPa,在不同湿度下炼钢,钢液中的含氢量会有很大差别,在潮湿环境中存放的原材料、造渣材料等都会吸收水分,如果烘烤不当,都会增加钢中的氢含量。
二、氢在钢液中的溶解度
在一定温度和压力条件下,金属吸收气体的饱和浓度,叫做该条件下气体的溶解度。对于一定成分的合金液,影响气体溶解度的主要因素是温度和压力。一般溶解度随温度的升高而增加,当合金液温度接近沸点时,溶解度逐渐降低,在沸点时降低为零。在温度一定时,溶解度随气体分压的增大而增加。
在一定温度和压力条件下,不同成分的合金吸气能力也不同。一般,氢和氮的溶解度随碳含量的增高而降低。通常,铸铁含氢量为0.55~2.5cm3/100g,铸钢含氢量为3~9 cm3/100g。氢的溶解度将随钢液的凝固而急剧下降,会导致固态钢中产生气孔、疏松、发纹、裂纹等缺陷。
三、降低铸钢含氢量措施
在非真空条件下熔炼铸钢,要从以下几个方面降低钢的含氢量:
1、下炉料要除锈、除油污,要经过烘烤;
2、熔炼过程中要及时造渣保护钢液尽可能与空气隔绝;
3、尽可能縮短精煉時間,控制温度不能过高以及造渣保护钢液,减少吸气。
钢液的脱氮
N是钢中常见的元素,它在钢中具有双重作用,在铁素体组织中起有害作用,在奥氏体组织中是有益的强化元素。
钢中的N主要来自钢液吸收大气中的N和原材料中含有的N。
主要含氮的原材料有:铬铁、钒铁、钛铁等。特别是铬铁中含氮量高达0.004~0.25%。
二、降低铸钢含N量措施
一般钢中含N量为30~140cm3/100g,在非真空条件下熔炼铸钢,要从以下几个方面降低钢的含N量:
1、降低熔化期钢液的吸N量
铬铁是熔化期主要吸氮的炉料,尤其是真空微碳铬铁是多孔性原料,吸氮性很强,此种铬铁不允许装入坩埚内随炉料熔化,应在炉内熔池形成后,分批加入钢液中。
2、增加底渣数量和提高覆盖渣的流动性
为了减少大气中氮向钢中扩散,应加大底渣数量和调整渣的流动性。减少CaO增加CaF2和Al2O3的数量可提高炉渣的流动性,增加覆盖能力。
3、提高装料质量,加快熔化速度
尽可能提高装料密度,大功率供电快速熔化,缩短熔化期。
钢液的脱硫
硫是钢中常见且对大多数钢种而言是有害的元素。
一、硫在钢中的存在形式
S常以FeS形式存在于钢中,FeS与液态Fe无限互溶,在固态Fe中的溶解度为0.015~0.020%,当钢中含S量大于0.02%时,冷却后在晶界上以 状FeS和FeS-Fe共晶析出。FeS-Fe共晶体的熔点是988℃,属低熔点杂质。FeS还能与FeO形成FeS-FeO共晶体,其熔点是940℃。
S与许多合金元素可以形成硫化物或硫氧化物。
二、硫的有害作用
降低钢的热塑性
由于低熔点的FeS-Fe共晶以 状分布于晶界,所以热轧钢时会导致晶界处FeS-Fe共晶熔化而破裂。即所谓的热脆现象。
降低钢的横向力学性能
为消除钢的热脆现象,往往加入Mn以形成熔点为1530℃的MnS,但是,MnS是塑性硫化物,钢变形时它会沿轧制方向伸长,使钢材的横向力学性能降低。
降低钢的焊接性能
含S高的钢焊接时,在热影响区易产生裂纹。同时,在焊接过程中由于S氧化而形成SO2逸出,使焊缝金属中出现气孔和疏松,从而降低焊缝强度。
降低钢的耐腐蚀性能
因MnS易溶于酸性氯化物溶液,而降低耐腐蚀能力。
降低钢的电磁性能
S以夹杂物形态存在于金属内部,使电磁性能恶化。
三、脱硫方法
1、用碱性还原渣脱硫这种方法的本质是把溶解在钢液中的[FeS]变为不溶于钢液而溶于炉渣的稳定硫化物如(MnS)、(CaS)等。除去炉渣即达到脱硫的目的。
碱性还原渣脱硫的总反应式为:
[FeS] +(CaO)=(CaS)+(FeO)
硫在渣、钢之间的分配系数为:
LS =(S)/ [S]
在感应炉炉渣进行扩散脱氧后,渣中(FeO)<0.5%,这时硫的分配系数达到LS≥100,是脱硫的最佳时机。
随着炉渣碱度升高,渣中自由CaO含量增加,有利于脱硫反应向右进行。但当CaO、MgO含量过高时,又会降低炉渣的流动性,不利脱硫。
钢液中含氧量越高,硫的活度越低,越不利于脱硫。
钢液中B、C、Si、Al、Sn增加,有利于脱硫;Ti、Zr、Mn、RE对炉渣脱硫不利。但却能通过沉淀脱硫法来降低钢液中的硫量。
2、沉淀脱硫法利用对S亲和力强的元素,与S形成稳定的硫化物并从渣中排出。
Ca对S的亲和力最强,RE次之,Zr、Ti、Mn较弱。钙以硅钙、硅钙钡铝、钙镁合金和碳化钙等合金形式用于脱硫,RE以稀土合金形式脱硫。
钢液的脱磷
磷是钢中常见且多为有害的元素。P在钢中常以Fe3P、Fe2P化合物形式存在。磷化物的熔点低于钢的熔点,当钢液凝固时磷就富集在枝晶间,形成磷偏析。溶解于钢中的磷则沿晶界分布,导致钢的脆化。
一、磷的有害作用主要有:使钢产生冷脆性;降低钢的耐蚀性能;降低高温合金的高温强度;降低精密合金的物理电学性能。
二、感应炉熔炼的脱磷方法——还原脱磷
⑴沉淀脱磷法
将脱磷剂直接插入钢液或加入包中进行脱磷。
⑵炉渣脱磷法
利用含CaC2的强还原剂在强还原气氛中,通过渣、钢界面处的还原反应进行脱磷。
⑶喷粉脱磷法
将粉状的CaC2、SiCa、SiCaAl等脱磷剂,通过中性气流载体,喷入钢液中进行脱磷反应。
声明:本站部分 章内容系出于传递信息之目的源自于第三方 站转载,行业企业、终端用户投稿。若对稿件内容有任何疑问或质疑,请立即与本 站联系,本 站将迅速给予回应并第一时间做出处理(联系邮箱:jinwei@zod.com.cn)。