钢铁研究学报

作者：谢翔翔, 李万明, 康润吾, 刘泽峰, 伍思源

单位：辽宁科技大学材料与冶金学院,辽宁鞍山114051

关键词：电渣重熔,齿条钢,高温氧化,内氧化,活化能,氧化增重模型

基金：国家自然科学基金面上基金资助项目(52374338, 52174317)

齿条钢电渣重熔过程中,自耗电极在插入渣面前,会发生高温短时氧化反应,氧化产物随电极进入渣池中,导致氧势提高并烧损熔池中的易氧化元素,但由于增氧规律不明确难以制定合理的脱氧制度,因此需要系统研究自耗电极的氧化机制并建立电极氧化增重模型。本文分别在900、1 000、1 100、1 200和1 300 ℃下进行等温氧化试验,通过X射线衍射仪测定了氧化皮的相组成,采用电子探针显微分析对齿条钢的横截面微观结构和截面元素分布进行了表征,系统研究了试样表面形貌的演变、析出相形成和合金元素分布。在此基础上,结合氧化动力学规律、热力学数据库分析了氧化产物的形成机制并探讨了合金元素在高温氧化过程中的作用和行为,建立了描述齿条钢高温短时氧化的多阶段形成机制模型;结合等温氧化试验结果和电极表面温度场模拟结果,建立了齿条钢电渣重熔过程中自耗电极的氧化增重数学模型,通过计算得到了电极在一定时间内的氧化增重量,并对预测结果进行了工业验证。结果表明,在空气气氛下,齿条钢的等温氧化动力学曲线遵循抛物线规律,齿条钢发生氧化的活化能为197.17 kJ/mol。自耗电极的氧化层主要由Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂、TiO₂、Fe₂SiO₄和FeCr₂O₄组成,且在1 200 ℃下进行等温氧化试验更容易发生内部氧化,这可能是由于熔融的Fe₂SiO₄渗透到基体和外层TiO₂的剥落为氧气扩散提供了通道。通过上述研究建立了齿条钢自耗电极的氧化增重模型,实现了对不同时间内电极氧化量的定量预测,为制定脱氧制度提供理论依据。为验证氧化增重模型的准确性,在工业生产中依据氧化增重模型计算需要的脱氧剂加入量,在现场所测试的80炉冶炼产品中,产品合格率达97.5%。

来源：2026年第1期

《钢铁研究学报》期刊编辑部

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