
【化】 decarburization
steel
【经】 steel
【化】 decarbonization; decarbonizing
钢铁脱碳作用是钢铁冶金中的核心工艺,指通过物理或化学方法降低铁水中碳含量的过程,以满足不同钢种对碳含量的要求。该过程直接影响钢材的机械性能和用途,英文术语为"steel decarbonization"或"decarburization"。
工艺原理与主要方法
氧化脱碳:通过向熔融铁水注入氧气,碳与氧结合生成CO/CO₂气体逸出,反应式为: $$ C + frac{1}{2}O_2 → CO↑ $$ $$ C + O_2 → CO_2↑ $$ 此为转炉炼钢(BOS)的基础原理。
真空脱碳:在RH精炼装置中利用减压环境促进碳氧反应,适用于超低碳钢(ULC)生产,碳含量可降至0.002%以下。
关键影响因素
行业应用数据
根据世界钢铁协会统计,2024年全球钢铁行业通过优化脱碳工艺,使吨钢碳排放较2005年下降22%,其中电弧炉短流程贡献率达38%。中国宝武集团研发的氢基竖炉直接还原技术,可将脱碳效率提升至传统工艺的2.3倍。
参考来源
钢铁脱碳作用是指钢铁材料或钢液在高温条件下,因碳元素与氧、氢等介质发生化学反应或物理扩散,导致表层或整体含碳量降低的过程。这一现象在炼钢和热处理中具有不同的作用及影响,具体分析如下:
定义
钢铁脱碳分为两种场景:
形成原因
化学反应
钢中的渗碳体(Fe₃C)与炉气发生反应,例如:
扩散过程
脱碳是氧向钢内扩散与碳向外扩散的双向过程,最终形成脱碳层(表层铁素体,内部奥氏体)。
负面影响(材料加工)
积极作用(炼钢工艺)
钢铁脱碳既是材料热处理中需避免的缺陷(因损害力学性能),又是炼钢工艺中不可或缺的环节(通过脱碳调整成分并净化钢液)。理解其机理和双重作用,有助于优化工业流程并提升材料质量。
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