耐火材料与钢水间的反应机理(2)

 耐火材料分解和向钢液中的传氧能力还可以用(7-96)式表示。

　　

    式中： 是耐火材料的氧势能指数; 是耐火材料中i组分的标准吉布斯生成自由能; 是i组分的相对分子质量; 是i组分的密度; 是i组分在耐火材料中的摩尔分数。

　　

    根据(7-96)式可以计算出各种常用耐火材料的氧势能指数。耐火材料的氧势能指数越大，表明其释放氧气、向钢中的传氧能力越大。图2示出了各种常用耐火材料的氧势能指数和温度关系。可见，耐火材料的氧势能指数按着其化学性质由酸性→中性→碱性的变化而减小。对于某一耐火材料组分来说，其氧势能指数则随着温度的升高而增大。即在温度一定的条件下，具有酸性组分的耐火材料越容易向钢液中传氧，而且各种耐火材料组分向钢液中传氧的能力随着温度的升高而增大。

 

　　

    由耐火材料分解产生的氧能否向钢中扩散、并溶入钢水中，还与钢水中的氧含量有关。

　　

    钢水中的氧含量与脱氧合金的种类和使用量有关。脱氧剂与钢水中氧的反应可表示为：

 

　　

    根据(7-106)式可求得利用不同脱氧剂进行脱氧时，耐火材料开口气孔内的平衡氧分压与温度以及脱氧剂种类和使用量之间的关系。图3示出了各种使用各种脱氧剂脱氧后钢水中的平衡氧势与温度的关系。

 

　　

    由图中可见，随着温度的升高钢液中的平衡氧势增大。但是，无论采用哪种脱氧剂，在炼钢温度(1873K)下，钢液中的平衡氧分压均小于10^-11atm，有的甚至要小于10^-20atm。

　　

    由于耐火材料内部的闭口气孔和钢水之间(通过开口气孔连接)存在着较大的氧势，因此，由氧化物系耐火材料组分分解所产生的氧就会通过开口气孔进入钢水，使钢水中的氧含量增加。氧化物组分越容易分解，钢水中的氧含量越低，由耐火材料向钢水中的传氧能力越大。