铸造合金的熔炼,总旱伴随着多个氧化及环原反府发生,有些元素变成氧化物,
也有些金属氧化物被还原,这些都是铸造合金与炉气、炉渣、炉衬和燃料等相互作用
的结果。
(一)氧化性气氛与还原性气氛
铸造合金熔炼的过程多数是在合金和炉气的接触状况下进行的,炉气的氧化 %
还原特性对熔炼效果有着重要影响。人们把炉气根据其氧化 % 还原特性划分为氧化
性气氛和还原性气氛。当炉气中 含量占有一定比率时,其氧化性就强,则称
为氧化性气氛。在燃料炉熔炼中,火焰呈微蓝色,表明燃烧比较完全,炉气温比较高。
反之,燃烧不够完全,火焰发黄或伴有黑烟,炉气中有一定比率的 和碳氢化合
物,其还原性较强,称为还原性气氛。合金元素在氧化性气氛中容易被氧化;相对的,
合金元素在还原性气氛中会受到一定程度的保护。
(二)金属的氧化趋势
大多数的金属元素在熔炼时都要受到氧化,但程度大有差异,这可以根据已经掌
握的各元素的氧化物生成的自由能数据加以比较,用以判断这些元素在各种温度条
件下被氧化的难易程度
氧反应的自由能变化曲线。位置越靠下面,说明其代表的元素氧化物越稳定,即这些
反应线随温
元素最容易被氧化,能将其上方的氧化物还原。图中除 !"#$!
度升高向下倾斜,表明温度升高, 趋于更加稳定外,其余各线皆随温度升高向上倾
斜,表明随温度升高,其氧化物变得不稳定甚至分解。这就是合金熔炼温度越高,元
素烧损越少的原因。
三)脱氧
在合金的熔炼中,使金属液中的金属氧化物还原而去除氧的过程称为脱氧。生
产中使用的脱氧方法有三种,即扩散脱氧、沉渣脱氧和真空脱氧。
%+ 扩散脱氧
这种脱氧方法在电炉炼钢中有所应用,是通过含氧量低的渣,使钢 & 渣界面处或
渣的下层发生氧的扩散,使钢液中的氧向渣中转移,通过扒渣—造新渣—扒渣……的
过程而达到脱氧的目的。
!+ 沉渣脱氧。
把脱氧剂加入到金属于液内,并采取措施使其充分扩散,直接和金属液接触并与
金属液中的氧发生反应,形成的产物不溶于金属,且比重比金属小,能从金属液中排
出,这种脱氧方法称为沉渣脱氧。原则上较活泼的元素可以做还原剂。
通过真空熔炼手段,降低体系中的压力,使 !" 的分压降低,促使钢液中的和
结全,生成 !",达到钢液脱氧目的,这种脱氧方法称真空脱氧。