材料的魔法——炼钢 |
炼钢,经高炉冶炼所得到的生铁,含有较高的碳和硫,磷等有害杂质,其机械性能很差,由此限制了它的用途。因而,除少数经熔化浇铸生产铸铁件外,绝大多数还必须进一步精炼成钢,才能用于制造机器零件。炼钢过程的概述,所谓炼钢,即在高温下降低生铁中的碳和有害杂质的含量,并根据需要调整金属的化学成分,对钢进行合金化处理。它通常是通过向液态生铁供氧,使碳和有害杂:质元素被氧化来完成的,因此,供氧和元素的氧化,是炼钢过程的中心环节。 |
  现代炼钢法所采取的主要供氧方式,是向液态生铁熔池喷入高压工业纯氧,以及利用氧化性炉气和铁矿石供氧。氧进入生铁熔池后,首先与占金属液95%左右的铁发生氧化反应,即这种通过FeO氧化性渣膜进行的氧化反应,称为间接氧化,当上述杂质元素与O直接接触时,将发生直接氧化反应,生成不溶于金属且比重较小的反应物,并上浮进入炉渣或炉气中碳的氧化反应使熔池中排出大量CO气泡,造成强烈的沸腾,成为推动整个冶炼过程进行的强大动力,由于生铁中含碳量高,碳的氧化时间长(几乎贯穿整个冶炼过程)而金属的含碳量又是冶炼最终控制的主要目标,因此,对于任何炼钢方法,碳的氧化都是炼钢过程最主要的氧化反应。铁液中硫、磷的去除,是通过造渣来完成的,加入到炼钢炉中的熔剂,与硫磷等杂质元素氧化反应的产物50、MnO、FeOPo,等结合,形成Eeoc Cao ( Mgo ) - Sio2 ( pos ) 渣系.为了改善钢的质量,冶炼后期还应设法去除钢液中大量存在的氧,通常可以采取直接脱氧、扩散脱氧或真空脱氧等方法。 |
钢液合金化,是按不同钢种的要求和合金元素的回收率,制备合金,在脱氧后直接加入钢液来实现的。对不易氧化的合金元素,可以随炉料或在冶炼过程中直接加入炉内,以利于合金的熔化和成分的均匀化。某些高合金钢,由于加入的合金量较大,可用专门的设备预先将合金熔化好,在脱氧出钢过程中再兑入钢包中,以防止因合金加入量大而使钢液温度剧烈下降。 |