电弧炉过程中的脱碳反应

脱碳反应是冶金反应中最重要的化学反应之一，主要在电弧炉氧化期进行，通过脱碳反应产生的是促进传传质，有效式也是促使钢中大颗粒夹杂上浮被炉渣吸附的基本条件。

目前电弧炉氧化期的供氧工艺主要有矿石氧化，吹氧氧化和矿氧综合氧化。

(1）矿石氧化法往内加入铁矿石，使炉渣中具有足够多的FeO 含量，钢液中的碳就会被渣中的 FeO 氧化。

(2)氧氧化法是向熔池吹入氧气，氧化钢液中的碳及其他元素，根据氧化途径可分为间接氧化和直接氧化;吹氧氧化法的脱碳速度远大于矿石氧化法，而且能放出大量热量，具有氧化时间短、电耗低、升温快等一系列优点。

(3)矿氧综合氧化即除了直接吹氧以外，还向熔池中添加铁矿石，铁矿石右高温分解吸热能够起到控制熔池温度作用，同时还能增加(Fe0)含量，因而在使用含磷高的炉料或者冶炼低硫钢时，多采用此种方式。

现代电弧炉冶炼基本都是采用吹氧氧化法。

1、脱碳反应的目的

   在传统电弧炉（主要由熔化期、氧化期和还原期三期组成）冶炼过程中，脱碳反应主要在氧化期进行。对于电弧炉炼钢而言，氧化脱碳不只是为了降低钢液中碳含量，还有如下三个重要的作用：

（1）搅动熔池，使熔池沸腾，加大渣-钢接触面积，加速反应进行;

（2）有效去除钢液中气体(氢和氮)及夹杂物;

（3）放热升温，加快炉料熔化，同时均匀成分和温度。

2、脱碳反应的影响因素

  （1）熔池中不同浓度的[C]对脱碳化学反应的影响。当w[C]>0.8%时，脱碳的限制环节是供氧强度。当供氧强度继续增大，脱碳速度几乎不随供氧强度的增加而明显增大，此时[Fe] 的氧化量将增大;

当w[C]<0.8%时，脱碳速度随[C] 浓度的下降而降低:

当w[C]<0.2%时，[Fe] 将会被大量氧化; 当w[C]=0.2%~0.8%时，脱碳主要限制环节为[C]向反应界面的扩散速度。增大供氧强度后，氧气直接吹入金属液中，[C]+1/20₂=CO、[C]+CO₂+2CO的反应将会增加，可改善熔池的搅动，有利于[C]向反应界面传递，加速[C]-[O] 反应。

(2)渣对脱碳反应的作用。采用白云石配石灰渣系，其以 MgO-CaO-SiO₂钙镁橄榄石为主，具有熔点低、不返干、黏度较大、透气性好的特点，有利于[C]+[0]=CO、[C]+[FeO]=Fe+CO反应的进行。以xCaO·SiO₂为主的熔渣，其基本熔剂为(FeO)，脱碳过程与纯石灰吹炼的顶吹转炉有相似之处。当渣中 FeO 不足时易返干，渣中 FeO 过多时又易产生水渣。同时大角度吹氧容易导致石灰飘至EBT(偏心底出钢电弧炉)出钢口附近，致使冶炼接近终点时才可能完全熔解，石灰的利用率低。