4 影響鋼中氫、氮、氧的因素與其控制
4.1 鋼中氫、氮、氧的來源
在常壓下進行鋼的冶煉，氣體除鐵水中已溶解的外，還可以通過各種原輔料及爐氣進入鋼液。當(dāng)進入鋼中的氣體量超過冶煉過程脫碳沸騰的脫氣量時，鋼中氣體的含量就增加。各種不同的煉鋼爐，終點鋼水中都含有一定量的氫、氮、氧，實測和統(tǒng)計情況見表3。
表3 三種煉鋼爐終點鋼水中［H］、［N］、［O］的含量(w) ×10-6
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冶煉方法
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［H］
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［N］
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［O］
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平爐
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3～8
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40～60
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(C=0.10%)400～600
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電爐
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4～7
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70～140
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造還原渣＜100
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轉(zhuǎn)爐
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3～5
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20～40
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(C=0.10%)300～500
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4.1.1 氫的來源
氫氣在爐氣中的分壓力很低，大氣中氫的分壓力為0.053Pa。因此鋼中的氫主要由爐氣中的水蒸汽的分壓力來決定的(見圖3)。氫進入鋼液的主要途徑是：通過廢鋼表面的鐵銹(XFeO.rFe3O4.2H2O)；鐵合金中的氫氣；增碳劑、脫氧劑、復(fù)蓋劑、保溫劑、造渣劑(Ca(OH)2)、瀝青和焦油中的水份；未烤干的鋼包、中間包、中注管、湯道；鋼錠模的噴涂料；結(jié)晶器滲水以及大氣中的水份與鋼水或爐渣作用而進入鋼中。
4.1.2 氮的來源
氮氣在爐氣中的分壓力很高，大氣中氮的分壓力大體保持在7.8×104Pa。因此鋼中的氮主要是鋼水裸露過程中吸入并溶解的。電爐煉鋼，包括二次精煉的電弧加熱，加速了氣體的解離，故［N］含量偏高；平爐治煉時間長增加了氮含量；轉(zhuǎn)爐復(fù)吹控制不當(dāng)，氮氬切換不及時也會增加氮的含量；鐵合金、廢鋼鐵和渣料中的氮也會隨爐料帶入鋼水。
4.1.3 氧的來源
氧在各種煉鋼爐冶煉終點時都以一定量存在于鋼水中，氧是我們供給的這是不言而喻的。因為煉鋼過程首先是氧化過程，脫［P］、脫［S］、脫［Si］、脫［C］都需要向鐵水供氧。但隨著煉鋼過程的進行，盡管工藝操作千變?nèi)f化，可是煉鋼爐內(nèi)熔池中鋼液的［C］、［O］的關(guān)系卻有著共同的規(guī)律性。即隨著［C］的逐步降低，［O］卻在逐步增高，［C］和［O］有著相互對應(yīng)的平衡關(guān)系。
4.2 控制氫、氮、氧的主要對策
4.2.1 在煉鋼生產(chǎn)的全過程中，建立起潔凈鋼質(zhì)的思想觀念
不斷提高鋼的內(nèi)在質(zhì)量，是我們開發(fā)各種新產(chǎn)品的基礎(chǔ)。所謂潔凈鋼的生產(chǎn)不要局限于狹義的概念，要有廣義的思想。不要眼睛只盯著某一道工序上，而應(yīng)該在整個系統(tǒng)上下功夫。傳統(tǒng)的煉鋼熱力學(xué)原理至今未變，但動力學(xué)條件則在不斷的創(chuàng)新。人們在煉鋼的工藝過程及設(shè)備上努力找出最佳的配合條件。從現(xiàn)實情況看，不要認(rèn)為潔凈鋼離我們還遠，各個企業(yè)都可以因地制宜就現(xiàn)有的條件，通過嚴(yán)格的科學(xué)管理，按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行操作。首先是預(yù)防為主，制定本單位潔凈鋼的生產(chǎn)目標(biāo)，使產(chǎn)品實物質(zhì)量提上新水平。
——本文摘自《中國金相分析網(wǎng)》
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