電弧爐過程中的脫碳反應(yīng)

脫碳反應(yīng)是冶金反應(yīng)中最重要的化學(xué)反應(yīng)之一，主要在電弧爐氧化期進(jìn)行，通過脫碳反應(yīng)產(chǎn)生的是促進(jìn)傳傳質(zhì)，有效式也是促使鋼中大顆粒夾雜上浮被爐渣吸附的基本條件。

目前電弧爐氧化期的供氧工藝主要有礦石氧化，吹氧氧化和礦氧綜合氧化。

(1）礦石氧化法往內(nèi)加入鐵礦石，使?fàn)t渣中具有足夠多的FeO 含量，鋼液中的碳就會(huì)被渣中的 FeO 氧化。

(2)氧氧化法是向熔池吹入氧氣，氧化鋼液中的碳及其他元素，根據(jù)氧化途徑可分為間接氧化和直接氧化;吹氧氧化法的脫碳速度遠(yuǎn)大于礦石氧化法，而且能放出大量熱量，具有氧化時(shí)間短、電耗低、升溫快等一系列優(yōu)點(diǎn)。

(3)礦氧綜合氧化即除了直接吹氧以外，還向熔池中添加鐵礦石，鐵礦石右高溫分解吸熱能夠起到控制熔池溫度作用，同時(shí)還能增加(Fe0)含量，因而在使用含磷高的爐料或者冶煉低硫鋼時(shí)，多采用此種方式。

現(xiàn)代電弧爐冶煉基本都是采用吹氧氧化法。

1、脫碳反應(yīng)的目的

   在傳統(tǒng)電弧爐（主要由熔化期、氧化期和還原期三期組成）冶煉過程中，脫碳反應(yīng)主要在氧化期進(jìn)行。對于電弧爐煉鋼而言，氧化脫碳不只是為了降低鋼液中碳含量，還有如下三個(gè)重要的作用：

（1）攪動(dòng)熔池，使熔池沸騰，加大渣-鋼接觸面積，加速反應(yīng)進(jìn)行;

（2）有效去除鋼液中氣體(氫和氮)及夾雜物;

（3）放熱升溫，加快爐料熔化，同時(shí)均勻成分和溫度。

2、脫碳反應(yīng)的影響因素

  （1）熔池中不同濃度的[C]對脫碳化學(xué)反應(yīng)的影響。當(dāng)w[C]>0.8%時(shí)，脫碳的限制環(huán)節(jié)是供氧強(qiáng)度。當(dāng)供氧強(qiáng)度繼續(xù)增大，脫碳速度幾乎不隨供氧強(qiáng)度的增加而明顯增大，此時(shí)[Fe] 的氧化量將增大;

當(dāng)w[C]<0.8%時(shí)，脫碳速度隨[C] 濃度的下降而降低:

當(dāng)w[C]<0.2%時(shí)，[Fe] 將會(huì)被大量氧化; 當(dāng)w[C]=0.2%~0.8%時(shí)，脫碳主要限制環(huán)節(jié)為[C]向反應(yīng)界面的擴(kuò)散速度。增大供氧強(qiáng)度后，氧氣直接吹入金屬液中，[C]+1/20?=CO、[C]+CO?+2CO的反應(yīng)將會(huì)增加，可改善熔池的攪動(dòng)，有利于[C]向反應(yīng)界面?zhèn)鬟f，加速[C]-[O] 反應(yīng)。

(2)渣對脫碳反應(yīng)的作用。采用白云石配石灰渣系，其以 MgO-CaO-SiO?鈣鎂橄欖石為主，具有熔點(diǎn)低、不返干、黏度較大、透氣性好的特點(diǎn)，有利于[C]+[0]=CO、[C]+[FeO]=Fe+CO反應(yīng)的進(jìn)行。以xCaO·SiO?為主的熔渣，其基本熔劑為(FeO)，脫碳過程與純石灰吹煉的頂吹轉(zhuǎn)爐有相似之處。當(dāng)渣中 FeO 不足時(shí)易返干，渣中 FeO 過多時(shí)又易產(chǎn)生水渣。同時(shí)大角度吹氧容易導(dǎo)致石灰飄至EBT(偏心底出鋼電弧爐)出鋼口附近，致使冶煉接近終點(diǎn)時(shí)才可能完全熔解，石灰的利用率低。