在炼钢和铸造过程中降低钢中氧含量的反应。是保证钢锭(坯)和钢材质量的重要工艺环节。在钢液中氧以溶解形式([O])或非金属夹杂物形式(MxOy)存在。在吹氧炼钢过程中,随着杂质含量的降低,钢液中[O]含量升高。如果将未经脱氧的钢液出炉浇注,则钢液中溶解的氧在冷凝过程就要与碳反应,析出Co气泡而发生沸腾;随脱氧的程度不同,析出气体的特性有着显著的差异。经充分脱氧的钢液,在冷凝过程中没有Co析出,不发生沸腾,是平静的,故称镇静钢;轻度脱氧的钢液,在冷凝过程中碳氧发生反应,析出Co,有明显的沸腾现象,此为沸腾钢;部分脱氧的钢液,在凝固一段时间后,剩余的氧与碳反应,产生短时间的沸腾,则为半镇静钢。图1表示脱氧程度不同的钢中氧含量范围。沸腾钢脱氧,即轻度脱氧,只使钢液中氧含量稍许下降,但仍超过与碳平衡所需的含量。半镇静钢脱氧,即部分脱氧,大致可使钢的氧含量达到与碳平衡的含量,故又称为平衡钢。镇静钢脱氧,亦即充分脱氧使钢的氧含量大大低于与碳平衡的含量。钢液脱氧虽降低[O]的含量,但若不使脱氧产物MxOy上浮排除出去,而残留在钢液中形成钢中非金属夹杂物,则影响钢的质量;所以,脱氧时要尽可能排除脱氧产物。因此,脱氧就是要降低钢中总氧量乏∑O(∑O=[O] OMxOy)。但不管炼钢技术如何发展、改进,钢中总还残留有夹杂物。所以脱氧时还要控制残留夹杂物的形态、大小和分布,以保证钢的各项性能(见钢中非金属夹杂物)。
脱氧程度不同的钢中含氧量范围:
1一镇静钢;2一半镇静钢;3一沸腾钢;4一脱氧前一般含氧范围;5一氧与碳的平衡曲线。
脱氧得当还可保证钢的晶粒度。钢中单独加入或复合加入铝、钒、钛、锆,则使奥氏体晶粒粗化温度升高。脱氧时,这些元素除生成氧化物外,还生成氮化物;而钒、钛、铌、锆还会生成碳化物。这三种化合物的粒子都可阻止晶粒长大,其中碳化物最为有效,而氮化铝比氧化铝有效。铝是强脱氧剂又是最常用的晶粒细化剂,所以细晶粒钢只能是镇静钢,而沸腾钢和半镇静钢只能是粗晶粒钢。但半镇静钢加少量铌、钒可得到细晶粒钢。钢的脱氧工艺通常要与钢的合金化相配合。二者配合得当,则有利于准确控制成分,提高合金元素的收得率。