压力对Fe-Al-Ca合金熔炼中Ca收得率的影响(6)

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所谓真空脱氧法是指将已练成的钢液，至于真空条件下，打破原有的[C]、[O]平衡关系，使碳氧反应继续进行，利用钢液中[C]进行脱氧。

其反应式可表示为：

[FeO]+[C]=[Fe]+[CO]

在真空中，CO分压的降低，打破了[C]与[O]的平衡关系，引起碳脱氧能力急剧增强，甚至脱氧能力随着真空度的增加而增加。对于低碳钢，[O]的质量分数可降至0.003%～0.015%；对于高碳钢，[O]的质量分数可降至0.0007%～0.002%。与此同时，钢中碳的质量分数相应下降了0.003%～0.007%。真空脱氧法的最大特点是其产物CO不留在钢中，不污染钢液，而且CO上浮的过程中还有去气体和去非金属夹杂物的作用。生产实践表明，真空处理能显著地提高钢的质量，除一些必要的设备投资外，工艺并不十分复杂，故这种方法在许多合金钢的生产中被广泛采用。真空脱氧多作为转炉和电炉的炉外精炼手段，以近一步提高钢的质量。

（4）综合脱氧：

综合脱氧即沉淀+扩散联合使用的脱氧方法，既考虑脱氧效果又兼顾解决脱氧速度的问题，如电炉还原开始和过程脱氧。这种方法脱氧完全，费时不多，是电炉炼钢常用的脱氧方法。

在钢连铸生产中，为了保证采用定径水口浇注工艺的小方坯连铸机顺利浇注，除了用传统的铝硅锰脱氧剂外还要加入适量的钙合金脱氧，以提高钢液纯净度和防止水口结瘤。[7]

钢水精炼时生成大量脱氧产物，如FeO、Cr20、MnO、NiO等，向钢液中喂入硅钙线，就能够进行深脱氧，还原钢中金属氧化物，减少钢中氧化物。钙是强脱氧剂，且沸点低(1 484℃)，进入钢液后很快成为蒸汽，在上浮过程中与钢中氧及氧化物作用生成钙的氧化物，降低钢中氧化物含量，有利于钢液中非金属夹杂物的去处，提高钢的纯洁度。[8]钙系合金的加入方法一般又可分为喷吹法、喂线(丝)法及SCAT法。

在冶炼低硅、低碳钢种时，含硅的脱氧剂不能使用，而采用铝作终脱氧剂辅以钙处理的脱氧工艺时，易产生钙回收率低、较高的三氧化二铝夹杂、残铝较高和结水口等不良后果。[9-12]钢中三氧化二铝高会使耐热钢的蠕变脆性和高温强度降低，轴承钢、重轨钢和车轮钢的疲劳性能恶化。[13-15]用CaAl2复合脱氧比用纯Al或先Al后Ca的脱氧效果更好，用CaAl2终脱氧的脱氧率比用纯Al高5.6%。[16]

2.5 钢中非金属夹杂物来源

钢中非金属夹杂物来源归纳为内生和外来，内生夹杂物是钢在脱氧和凝固时产生的。由于钢的冶炼过程是一种氧化还原过程，在钢液中存在大量氧、氮、硫等杂质元素，为了防止杂质元素有害作用，往往在冶炼过程中需经脱氧和脱硫处理，从而生成大量的脱氧和脱硫产物。此脱氧和脱硫产物在钢液凝固前大部分已上浮，部分残留在钢中形成内生夹杂物。外来夹杂物是由耐火材料、熔渣等在冶炼、出钢、浇注过程中进入钢中来不及上浮而滞留在钢中造成的。一般外来夹杂物的特征是：形状不规则、尺寸较大、偶尔在这里或那里出现。

2.6 非金属夹杂物对钢的塑性和韧性的影响

非金属夹杂物与材料塑性：

金属材料的断裂过程是裂纹的发生和不断发展的过程，而夹杂物是裂纹生成的发源点。因此夹杂物对金属材料的延伸率和断面收缩率等塑性指标影响很大。

非金属夹杂物与材料韧性：

夹杂物在韧性断裂中起着决定性的作用。金属的韧性断裂过程是由夹杂物处在应力作用下引起的空隙开始的。由于夹杂物和析出物同基体金属的弹性、塑性有相当大的差别，所以在金属的变形过程中，夹杂物和析出物不能随基体发生变形。这样在它的周围就产生愈来愈大的应力，而使夹杂物本身破裂，或者是使夹杂物与基体的界面脱开而产生微裂纹。随着变形的不断进行，微裂纹不断发生和发展成空洞，它们随应变方向延伸。随着空洞的不断扩大，以致最后相邻空洞互相连接而导致最终破断。