通過加入元素， 使金屬成為（在一定的工藝條件下） 具有預期性能的合金。為保證鋼的各種物理、化學性能，向鋼中加入合金添加劑將其成分調整到規定範圍的操作。那些在普通鋼中沒有的或含量較少的元素(C、Si、Mn、S或P)都屬於合金元素。合金添加劑既可以是純的材料(鎳、銅、鋁、石墨粉等)，也可以是鐵合金(錳鐵、矽鐵、釩鐵、鉻鐵等)，也可是合金元素的化合物(氧化物、碳化物、氮化物等)。在煉鋼生產中，一般脫氧與合金化幾乎同時進行，有時不可能把脫氧元素與合金元素截然分開。但脫氧與合金化二者的目的和物理化學反應過程是不同的。
基本介紹
- 中文名：合金化
- 外文名：alloying
- 合金元素：普通鋼中沒有的或含量較少的元素
- 要求：低消耗、高效率、高質量
- 意義：使金屬成為具有預期性能的合金
- 方法：通過加入元素
簡介,添加劑選擇,工藝,套用,
簡介
通過加入元素， 使金屬成為（在一定的工藝條件下） 具有預期性能的合金。為保證鋼的各種物理、化學性能，向鋼中加入合金添加劑將其成分調整到規定範圍的操作。那些在普通鋼中沒有的或含量較少的元素(C、Si、Mn、S或P)都屬於合金元素。合金添加劑既可以是純的材料(鎳、銅、鋁、石墨粉等)，也可以是鐵合金(錳鐵、矽鐵、釩鐵、鉻鐵等)，也可是合金元素的化合物(氧化物、碳化物、氮化物等)。在煉鋼生產中，一般脫氧與合金化幾乎同時進行，有時不可能把脫氧元素與合金元素截然分開。但脫氧與合金化二者的目的和物理化學反應過程是不同的。
添加劑選擇
合金化應作到低消耗、高效率、高質量。因此，最合適的合金添加劑的選擇決定於一些綜合的技術、經濟因素。選擇時應考慮不同添加劑的總成本的高低，還要考慮其純度或雜質元素含量。通常，低價鐵合金中雜質元素含量較高，而大部分雜質元素都將增加熔劑和淨化劑的消耗，並使渣量增加、產量降低、能耗加大。因此，選擇合金添加劑時，還需考慮煉鋼過程物料平衡和能量平衡；考慮添加劑的熔化範圍，以及更重要的添加劑的溶解速率。(例如，鈦的熔點雖在1700℃以上，但鈦卻是未達到熔化溫度就可溶解於鋼中)。添加劑的化學成分和結構，在煉鋼溫度下的熱容量和熱傳導能力以及添加劑加入時的物理狀態和塊度等都對溶解速率產生影響。添加劑的密度對回收率的穩定和提高也具有重要意義。添加劑密度比鋼液密度低得愈多，愈易漂浮，便燒損愈大，如鋁的密度小，燒損和成分波動便大;而高鈮鐵則因密度大，其合金塊會沉入包底而導致鈮的損失。
工藝
合金元素的性能不同，其合金化工藝也不同。根據合金元素與氧的親和力，在鐵中的溶解度及其熔點、沸點、蒸氣壓力、密度等決定其合理的尺寸、加入時間、地點和方法以及必須採取的助熔和防止氧化的措施。Ni、Mo、Cu、Co等元素與氧的親和力低，可隨爐料一起加入或在冶煉過程中加入;而Ti、V、Cr、Si、Mn、Al等與氧的親和力強，則是在出爐前(或在鋼包中)加到已經充分脫氧的鋼液中。爐內可加入量大的鐵合金，其塊度較大才易穿過渣層。鋼包內加入時，鐵合金與熔渣反應少，回收率較高，最好用經過破碎的粒狀鐵合金。用量大的錳鐵、矽鐵、鉻鐵、鎳等，以塊狀加入鋼液費用最低，通常可採用簡單的加入方法。對那些在鋼中溶解度有限、密度小、與氧的親和力大且蒸氣壓又高的元素(如鈣)，或要求控制嚴格的微量合金元素(Ti、V、B)和殘餘含量元素(Al)等可採用餵絲法，所用餵絲機，設備簡單、投資省，收得率高而穩定。噴粉法也能提高收得率並解決微合金化問題。用氧化物料對鋼水進行直接合金化，可以降低成本、節約電能、呈粉狀、球狀或燒結狀態的純氧化物、碳、氮化合物、礦石和精礦、爐渣和其他廢料都可用作添加劑。熔點低並能形成流動性好的均質熔體的氧化物混合料用於合金化的效果好。W、Mo、Ni、V、Nb、Cr、Mn的氧化物用於直接合金化，在生產中已有套用。
套用
為提高鋼的微合金化效果，應研究添加劑被鋼液吸收溶解的規律性。加入固體鐵合金時，起初在其表面結成鋼殼，而隨後又熔化。鋼殼的出現則削弱了熱交換，阻礙添加劑的溶解。添加劑的粒徑、熔化範圍、導熱能力和鋼液過熱度的不同，其溶解的規律則不同。在加入鐵合金引起鋼液的激冷指數，以及鐵合金的熱物理和物理機械性能等方面取得的研究成果，也有利於完善鋼的微合金化工藝。
