
【化】 decarburization
steel
【經】 steel
【化】 decarbonization; decarbonizing
鋼鐵脫碳作用是鋼鐵冶金中的核心工藝,指通過物理或化學方法降低鐵水中碳含量的過程,以滿足不同鋼種對碳含量的要求。該過程直接影響鋼材的機械性能和用途,英文術語為"steel decarbonization"或"decarburization"。
工藝原理與主要方法
氧化脫碳:通過向熔融鐵水注入氧氣,碳與氧結合生成CO/CO₂氣體逸出,反應式為: $$ C + frac{1}{2}O_2 → CO↑ $$ $$ C + O_2 → CO_2↑ $$ 此為轉爐煉鋼(BOS)的基礎原理。
真空脫碳:在RH精煉裝置中利用減壓環境促進碳氧反應,適用于超低碳鋼(ULC)生産,碳含量可降至0.002%以下。
關鍵影響因素
行業應用數據
根據世界鋼鐵協會統計,2024年全球鋼鐵行業通過優化脫碳工藝,使噸鋼碳排放較2005年下降22%,其中電弧爐短流程貢獻率達38%。中國寶武集團研發的氫基豎爐直接還原技術,可将脫碳效率提升至傳統工藝的2.3倍。
參考來源
鋼鐵脫碳作用是指鋼鐵材料或鋼液在高溫條件下,因碳元素與氧、氫等介質發生化學反應或物理擴散,導緻表層或整體含碳量降低的過程。這一現象在煉鋼和熱處理中具有不同的作用及影響,具體分析如下:
定義
鋼鐵脫碳分為兩種場景:
形成原因
化學反應
鋼中的滲碳體(Fe₃C)與爐氣發生反應,例如:
擴散過程
脫碳是氧向鋼内擴散與碳向外擴散的雙向過程,最終形成脫碳層(表層鐵素體,内部奧氏體)。
負面影響(材料加工)
積極作用(煉鋼工藝)
鋼鐵脫碳既是材料熱處理中需避免的缺陷(因損害力學性能),又是煉鋼工藝中不可或缺的環節(通過脫碳調整成分并淨化鋼液)。理解其機理和雙重作用,有助于優化工業流程并提升材料質量。
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