文档介绍：脱氧反应的热力学
在钢的精炼或出钢浇注过程中,减少钢中含氧量的操作叫做脱氧。

氧对铁有较强的亲合力,氧与铁可生成三种氧化物,Fe3O4,Fe2O3和浮氏体FeO 。氧在铁中的溶解度不高。
氧在固体铁中的溶解度很小,因此凝固结晶过程氧将析出。固体铁中存在氧则将引起晶格歪曲,使铁的力学、磁学和其他性能发生变化。

(1)把钢中氧含量降低到所需要水平,以保证凝固时得到正常的表面和不同结构类型的钢坯。
(2)使成品钢中非金属夹杂物含量减少,分布合适,形态适宜以保证钢的各项性能
(3)得到细晶粒结构。

x[M]+y[O]=MxOy
式中M为脱氧元素,此反应的平衡常数KM为
叫做脱氧常数,用以判断元素的脱氧能力。
元素的脱氧能力是指在一定温度下与一定浓度的脱氧元素M相平衡的氧含量的高低。平衡的氧含量高则谓之脱氧能力弱,平衡氧含量低则谓之脱氧能力强。

在1600℃%时,各种元素的脱氧能力顺序为:Al、Ti、B、Si、C、V、Cr、Mn依次减小。

随着温度下降,平衡发生移动,使脱氧反应不断进行。

用硅锰同时脱氧可以降低二氧化硅的活度,而得到更低的残余溶解氧量,脱氧更完全。
锰同样能提高铝的脱氧能力。
复合脱氧剂与单独脱氧元素脱氧相比可以达到较好的脱氧效果,因为:
1)脱氧元素共同存在于钢液中,脱氧能力有较大的提高;
2)脱氧产物是熔融的,并能促进高熔点氧化物熔化,有利于从钢液中排除出去;
3)能使容易挥发的钙、镁在钢中的溶解度增加;
4)能使夹杂物形态和组成发生变化,有利于改善钢的性能。

铝和氮的结合能力较大,在脱氧良好情况下可以生成氮化物。铝是控制晶粒度大小最常用的元素。
熔渣脱氧
熔渣对钢液具有氧化性或还原性可由下列反应决定:
(FeO)=[O]十Fe(l)
当△G<0时,反应向右进行,熔渣中氧将向钢液中转移,即熔渣对钢液具有氧化性。显然脱氧后钢液在这种渣下保持时,钢液中氧含量将逐渐回升。而在△G >0时,反应向左进行,钢液与这种熔渣接触时,钢液中的氧因向熔渣转移而下降,即熔渣对钢液具有脱氧能力。在一定温度下KO为一常数,所以熔渣的脱氧能力决定于熔渣氧化铁的活度,即熔渣的氧化铁活度越低,其脱氧能力越强。
可见,只要降低(FeO),则[O]也相应降低,这称为扩散脱氧。

整个脱氧过程由四个步骤组成:
1)脱氧剂的溶解和均匀化;2)新相生成反应的脱氧产物的生核;3)脱氧产物的长大;4)脱氧产物的去除。

脱氧剂的溶解和均匀化需要占用一定时间,它决定于钢液流动条件或涡流搅拌程度。随着现代钢包冶金技术的发展,由于强化搅拌,为脱氧剂的溶解和均匀化创造了良好条件。一般这个步骤不会构成限制性环节。