擴散脫氧是指利用加在爐渣中的脫氧劑與FeO反應，減少鋼液中FeO含量，破壞FeO在爐渣及鋼液中的濃度平衡，使鋼中FeO向渣中擴散。降低鋼液氧含量目的的脫氧方法叫做擴散脫氧法。由於這一脫氧過程是通過爐渣間接完成的，所以又稱為間接脫氧法。
間接脫氧的最大優點是脫氧反應在渣中進行，鋼液不會被脫氧產物所玷污。但其脫氧過程依靠FeO自鋼液向渣相的擴散，速度緩慢，為了把鋼中氧降到較低的水平，需花費很長時間，影響爐子的生產率。
基本介紹
- 中文名：擴散脫氧
- 外文名：diffulsion deoxidation
- 特點：鋼液較為純淨，速度緩慢
- 別稱：間接脫氧法
- 主要方式：真空脫氧
簡介,電爐煉鋼,有利條件,真空脫氧,
簡介
擴散脫氧是在液態金屬與熔渣界面上進行的，是以FeO在兩相中的分配定律為理論基礎的。即FeO同時存在於熔渣和鋼液中，熔渣中的FeO與鋼液中的FeO能夠互相轉移，而且是趨於平衡。這種情況符合物理化學中的異相平衡的分配定律。
擴散脫氧通常是將脫氧劑加在熔渣中，使脫氧元素與熔渣中的FeO起作用而進行脫氧。當熔渣中的FeO含量減低時，鋼液中的FeO就向熔渣中擴散。這樣就間接地達到了脫去鋼液中FeO的目的。另外，通過降低溫度，增大氧的分配係數，也可進行擴散脫氧。擴散脫氧的優點是脫氧產物留在熔渣中，液態金屬不會因脫氧而造成夾雜。缺點是擴散過程進行得緩慢，脫氧時間長。
電爐煉鋼
電爐煉鋼一般是採用沉澱脫氧與擴散脫氧相結合的方法，即先用錳（錳鐵）進行沉澱脫氧，再用碳（炭粉）和矽（矽鐵粉）進行擴散脫氧，最後再用鋁進行沉澱脫氧。
這種沉澱脫氧與擴散脫氧相結合的方法既能保證鋼的質量，又不會使冶煉的時間過長。在電爐煉鋼的脫氧過程中，擴散脫氧是重要環節。鋼液脫氧是否良好與造還原渣（白渣或電石渣）脫氧操作有著重要的關係。脫氧的過程是在爐渣中進行的，如下圖所示在白渣下的脫氧過程（鋼液在電石渣下脫氧的原理與白渣下脫氧相似）：
白渣下脫氧過程示意圖前一階段是碳起脫氧作用C+（FeO）=CO↑ +[Fe]；
後一階段是矽起脫氧作用Si+2（FeO）=（SiO2）+2[Fe]；
還原生成的鐵返回到鋼液中，而氧化亞鐵逐漸減少，這樣就破壞了原來的平衡，於是鋼液中氧化亞鐵會自動地向爐渣中擴散轉移 [FeO]→（FeO），這樣就達到了脫氧的目的。
有利條件
為了使擴散脫氧過程順利進行，需要創造適當的熱力學條件和動力學條件。實現擴散脫氧的有利條件如下：
1、還原性爐氣只有爐氣是還原性的，才有可能造出還原性（含氧化亞鐵少）的爐渣。
例如，電弧爐煉鋼由於不用燃燒方法加熱，因此能夠關閉爐門，避免進入空氣，保持還原性爐氣。這是電弧爐煉鋼的優點之一。
2、高的爐溫高溫有利於碳的脫氧。
從下圖可以看出，在爐溫升高的條件下，碳與氧的親和力增大，而鐵與氧的親和力減小，因此，爐溫愈高，碳的脫氧能力愈強。這與一般焊接熔池中擴散脫氧要求溫度低正相反。
碳的氧化反應與 鐵的氧化反應的生成自由能圖3、爐渣的粘度爐渣的粘度要小。
爐渣粘度大，會使氧化亞鐵的傳輸速度降低，因而使脫氧速度變慢，脫氧的效果差
真空脫氧
真空脫氧的原理實質上是以降低CO分壓為手段加強鋼液中碳的脫氧能力。由於鋼液的熔化過程是在真空條件下進行，碳的脫氧能力比在常壓下大為提高。這是因為碳的氧化反應
[C]+[O]=CO↑
生成的CO不溶於液態金屬，直接被抽走，有利於反應向右進行得很徹底，因而鋼液脫氧良好。
研究表明，在溫度1873K、PCO=1.0kPa的條件下，WC=0.1%時WO=2.5×10-4%；WC=0．5%時WO=0.5×10-4%，即當PCO=1.0kPa時碳的脫氧能力高於鋁的脫氧能力。這是按理想條件計算的結果，沒有考慮鋼液同其他氧化物的接觸情況，這隻有在特殊的成形工藝冶煉中（例如真空電弧爐熔煉、電子轟擊爐熔煉、真空電子束焊接等）才有可能。而在一般的真空處理時，鋼液總是同鋼包襯或爐渣接觸。在鋼液同各種氧化物接觸的條件下，碳不僅使鋼液脫氧，還能使其他氧化物還原。
例如發生（SiO2）→[Si]+2[O]反應。這些還原反應除了降低鋼液的脫氧程度以外，還可能使鋼液中一些成分達到不應有的上限。因此在一般真空處理條件下，碳只能起到部分脫氧的作用。儘管如此，在真空條件下用碳脫氧，脫氧產物不留在鋼液中，所以對提高鋼液質量有明顯的效用。
