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李传栻老师聊钢液的脱氧方式
钢液中的氧，主要是以氧化物或硫氧化物的形式存在，即以非金属夹杂物的形式存在，这种氧是不可能在脱氧过程中脱除的。此外，就是溶解氧，除了极微量的气体氧外，基本上都以FeO的形式溶于钢液。这里，我们所说的氧，就是溶解氧；脱氧，就是脱除溶解氧。
钢液的脱氧，可以有3种方式。
1 扩散脱氧
定义：不将脱氧剂直接加入钢液中，而将其加入炉渣中，降低炉渣中的FeO含量，使钢液中的FeO向炉渣扩散转移，从而降低钢液中的氧含量。
这种方式脱氧的特点：
优点：脱氧产物溶入炉渣或进入炉气或大气中，不会沾污钢液。
问题：钢液中的FeO向炉渣扩散转移的速度很慢，而炼钢过程中的还原期又不可能很长，FeO在钢液与炉渣两相中浓度分配状况，与平衡状态相距甚远。
[案例]在电弧炉炼钢的条件下，如还原渣中的FeO含量为0.5％，在平衡条件下，钢液中的氧含量应该是0.0025％左右，应该能满足出钢的要求。实际生产过程中，熔炼中碳钢的还原末期，炉渣中FeO含量达到了0.5％的目标值，而钢液中氧含量却在0.005％～0.007％左右，必须进一步脱氧。
实际生产中，不可能完全靠扩散这种方式脱氧，但也不能完全不用这种方式。
电弧炉炼钢过程中，还原期造白渣或电石渣还原，就是典型的扩散脱氧方式。所用的脱氧粉剂按所炼的钢种调配：
◆ 碳含量高的钢种，以碳粉为主，并配用少量硅铁粉；
◆ 碳含量较低的碳钢或低合金钢，以硅铁粉为主，并配用少量碳粉；
◆ 低碳不锈钢和其他低碳钢种，采用硅铁粉和硅钙合金粉的混合物，配合比例通过试验选定。
感应电炉熔炼，熔炼的时间很短，这是不利于钢液中FeO向炉渣扩散转移的因素，但是，感应电流和磁场使钢液发生搅拌，却又是有利于FeO向炉渣扩散转移的因素，因此，即使采用感应电炉熔炼，也不可以忽视扩散脱氧的方式。
炉料熔清后，应该经常向渣面撒上述粉料脱氧剂，并将炉盖盖严，尽量降低炉渣中FeO的含量，实现扩散脱氧。
2 沉淀脱氧
定义：将脱氧剂加入钢液中，使之直接与钢液中的氧结合。
脱氧剂与钢液作用产生的氧化物，密度都小于钢液，不会沉淀，而且，我们还要采取多种措施尽可能地使其上浮，为什么说是沉淀脱氧呢？
因为：自钢液析出氧化物的过程，都属于“沉淀反应过程”。
沉淀脱氧的实施方式：
◆ 将块状脱氧剂直接加入钢液；
◆ 出钢时将小块脱氧剂逐步随流投入钢液；
◆ 用喂线方式加入钢包中的钢液；
◆ 用喷射的方式将粉状脱氧剂加入到钢包中钢液的深处。
采用沉淀脱氧方式的好处：
◆ 脱氧剂直接与钢液接触，可以在很短的时间内完成脱氧作业，缩短熔炼时间；
◆ 简化熔炼工艺；
◆ 降低能耗和各种消耗等。
沉淀脱氧的问题：
◆ 脱氧产物以非金属夹杂物的形态存在于钢液中，污染钢液。
◆ 脱氧元素还可能与钢液中含有的其他成分化合，形成有害的非金属夹杂物。
如果在钢液温度下脱氧产物是液态的，就较易于与钢液分离，上浮进入炉渣。
但是，常用脱氧元素的氧化物中，只有MnO与SiO2复合形成的硅酸锰、CaO与Al2O3复合形成的铝酸钙是液态的，其他氧化物都是高熔点的固体细颗粒，也就是钢中的非金属夹杂物。
夹杂物颗粒自钢液中脱除的程度，主要取决于其在钢液中上浮的速度，上浮速度又与脱氧产物的形状、大小、密度，界面张力、钢液的黏度等诸多因素有关，基本上服从斯托克斯定律。
要特别提到的是：按斯托克斯公式，夹杂物的上浮速度与其半径的平方成正比。也就是说，直径相差1倍的夹杂物，大颗粒上浮的速度是小颗粒的4倍。
采用沉淀脱氧方式，应该了解生成的氧化物夹杂的特性，采取措施，使其尽可能多地自钢液中上浮、排出。对于冶金要求高的钢种，需要相应地采取精炼措施，如：
◆ 搅拌钢液，其中的夹杂物碰撞、聚集的机会增多，有助于夹杂物的脱除；
◆ 将惰性气体引入钢液，使之以微小气泡的形态从钢液的底部上浮，气泡上浮的过程中，不仅可以吸附周边的夹杂物一并排出，钢液中溶解的氢和氮也会向气泡扩散、进入气泡中，随之排出。
3 综合脱氧
实际生产中，不可能单一地采用某一种方式，全都是兼用两种方式脱氧，通常都称之为“综合脱氧”。
电弧炉熔炼时，常规脱氧作业的要点大致如下：
◆ 氧化结束后，保持清洁沸腾约10min，然后扒除氧化渣，此时，钢液温度应比出钢温度高20～30℃；
◆ 扒渣后，立即加入硅锰铁或锰铁和硅铁，进行预脱氧；
◆ 然后，加入造渣材料，根据所炼钢种的碳含量，造电石渣或白渣进行扩散脱氧；
◆ 扩散脱氧期间，每次开启炉门后都应向渣面上撒少量还原粉剂（见扩散脱氧一节），控制炉渣中的FeO含量；
◆ 在白渣条件下出钢，出钢前取渣样分析，其中FeO含量应低于0.5％；
◆ 在出钢过程中或出钢后在钢包中，进行终脱氧。
目前，终脱氧可以有多种方案，常用的有：铝脱氧、铝和钙脱氧、铝和钛脱氧等。要根据现场条件、熔炼的钢种、对冶金质量的要求等各种因素，适当地选取。
用感应电炉熔炼时，大都采用不氧化法。熔炼碳含量低的钢种、磷含量限制严格的钢种，也可采用轻微氧化沸腾的工艺。
脱氧作业的要点如下：
◆ 熔清后（或经轻微沸腾扒除氧化渣、加入新渣料后），使钢液温度略高于出钢温度，加入硅锰铁或锰铁和硅铁，进行预脱氧；
◆ 预脱氧后，钢液在炉内保持期间，应经常向渣面撒还原粉剂，盖严炉盖，尽可能地降低炉渣中FeO的含量，以便钢液中的FeO向炉渣中扩散；
◆ 出钢前，炉渣中的FeO含量应低于0.5％；
◆ 在出钢过程中、或出钢后在钢包中，进行终脱氧。
信息来源：钢铁技术
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