煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的探討

利強(qiáng)

【摘要】：在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，由于鋼水中溶解氧含量高，轉(zhuǎn)爐終點氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)到0.16%甚至更高，隨著鋼水溫度降低，鋼水中氧的溶解能力下降，鋼中的溶解氧基本上全部與鋼中合金元素發(fā)生反應(yīng)，生成非金屬夾雜物，而非金屬夾雜物是鋼的主要破壞源，對鋼材的疲勞強(qiáng)度、加工性能、延展性、韌性、焊接性能、抗HIC性能、耐腐蝕性能等都有顯著的不良影響。因此在精煉過程中對鋼水進(jìn)行脫氧是所有鋼種都必須進(jìn)行的工藝。因此，如何降低脫氧成本，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)型煉鋼，是煉鋼工作者一直追求的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】：煉鋼生產(chǎn)；煉鋼脫氧；脫氧工藝

【引言】：轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉終點“碳低、氧高”，出鋼合金化時增碳劑、脫氧劑、合金消耗大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)成本，制約了成本降低。所以，迫使我們必須優(yōu)化脫氧合金化工藝，降低煉鋼合金成本，才能立足市場，在競爭中立于不敗之地。

1氧的產(chǎn)生與危害

在鋼液中，氧通常以非金屬夾雜物和溶解氧的形式存在，主要來自原料和吹氧煉鋼等生產(chǎn)過程中。無論哪種煉鋼方法，為除去鋼中的碳、磷、硅、錳等雜質(zhì)元素，都需要用氧氣與其進(jìn)行氧化反應(yīng)，使氧與雜質(zhì)相結(jié)合，產(chǎn)生氧化合物，以使雜質(zhì)析出。因此，鋼液中的氧是難以避免的。在吹氧煉鋼過程中，隨著鋼液中其他元素的氧化和雜質(zhì)含量的降低，鋼液中的氧含量開始升高，如果鋼液未經(jīng)脫氧處理，那么這種含氧量較高的鋼液在進(jìn)行冷凝固的時候，其中的氧便會與鋼液產(chǎn)生反應(yīng)，在晶界上析出FeO，夾雜在鋼液中，連鑄坯都無法得到正確的凝固組織結(jié)構(gòu)，影響了鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，使鋼的塑形降低、產(chǎn)生熱脆，且容易造成鋼鐵的進(jìn)一步氧化。鋼液中較多的氧還會加劇硫的危害作用以及與其他物質(zhì)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成氧化物雜質(zhì)，夾雜在鋼體中，從而降低鋼產(chǎn)品的各項力學(xué)性能。在鋼液冷凝過程中，鋼液中的溶解氧會與鋼液中的碳發(fā)生反應(yīng)，形成CO氣泡，析出的CO氣泡會使鋼液產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象。鋼液中含氧量越多，形成的CO氣泡則越多，鋼液的沸騰現(xiàn)象越明顯。根據(jù)鋼液中脫氧程度不同而造成的鋼液沸騰狀態(tài)的不同，可分為鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼。鋼液中CO氣泡的形成，使鋼錠中飽含氣泡，造成鋼錠內(nèi)部組織疏松，密度下降，鋼強(qiáng)度下降。因此，必須采取有效的脫氧措施，對鋼液進(jìn)行脫氧處理，降低鋼液含氧量（鎮(zhèn)靜鋼氧含量小于0.005%，沸騰鋼氧含量在0.025%～0.030%之間），控制和避免鋼液的沸騰，才能使鋼坯或鋼錠的成分和組織達(dá)到要求，從而保證鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。

2煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝

2.1普碳鋼脫氧工藝

從現(xiàn)行的脫氧工藝看，普碳鋼采用硅鈣鋇和鋁鐵脫氧成本較高，根據(jù)各脫氧材料的脫氧性能，對普碳鋼的脫氧工藝進(jìn)行了優(yōu)化：首先在轉(zhuǎn)爐出鋼過程加入便宜的增碳劑進(jìn)行預(yù)脫氧，再加硅鐵脫氧及硅錳合金進(jìn)行脫氧合金化處理，最后在吹氬站喂鋁線深脫氧，具體方案如下：（1）轉(zhuǎn)爐終點w（O）≤600×10-6或w（C）≥0.05%時，出鋼1/5時（即鋼水鋪滿罐底）直接加入增碳劑，視其鋼包翻騰狀況和增碳劑熔化情況加入硅鐵和硅錳等合金進(jìn)行脫氧合金化。（2）終點w（O）≥600×10-6或終點w（C）≤0.05%時，出鋼1/5先加入部分合金（0.2～0.9kg/t鋁鐵或0.66～2.27kg/t的硅錳合金）進(jìn)行預(yù)脫氧再加入增碳劑，然后再加入剩余材料進(jìn)行脫氧合金化。（3）吹氬站全程吹氬操作，吹氬時間、吹氬強(qiáng)度和補(bǔ)喂鋁線量按現(xiàn)行專規(guī)執(zhí)行。優(yōu)化后的方案，主要是根據(jù)轉(zhuǎn)爐終點鋼水中C、O含量控制情況，采用了更為經(jīng)濟(jì)的脫氧工藝。當(dāng)轉(zhuǎn)爐終點w（C）高時，直接采用增碳劑預(yù)脫氧處理；在轉(zhuǎn)爐深吹的情況下，由于鋼水w（O）較高，需要大量的脫氧材料，故選擇相對便宜的鋁鐵，這樣既保證了安全，穩(wěn)定了質(zhì)量，又降低了成本。

2.2真空脫氧法

真空脫氧法是通過抽真空的方式，使鋼包內(nèi)的鋼液處于真空的環(huán)境條件下，以此打破鋼液原有的碳氧平衡，促使鋼液中的氧與碳發(fā)生反應(yīng)，生成CO氣體逸出鋼液，從而達(dá)到脫氧效果。在真空脫氧過程中可以吹入一些惰性氣體，如氬氣等，對鋼液進(jìn)行攪拌，促進(jìn)鋼液中的碳氧反應(yīng)和一氧化碳?xì)馀莸纳伞Ｓ捎谡婵彰撗醴ǖ拿撗醍a(chǎn)物為CO，不會造成鋼液的污染，CO氣泡的逸出還可以加強(qiáng)對鋼液的攪拌，使反應(yīng)充分，脫氧徹底，降低了脫氧劑和石灰的消耗，節(jié)省了成本。

2.3擴(kuò)散脫氧法

擴(kuò)散脫氧法是將脫氧劑加入到爐渣中，直接降低爐渣中的氧化鐵含量，借分配定律的作用使鋼液中的氧化鐵逐漸轉(zhuǎn)移到爐渣中來。如人為降低（Feo），則鋼液中的[FeO〕就會擴(kuò)散進(jìn)人爐渣。因此，決定熔池中氧含量的主要因素不是鋼液中的含碳量，而是爐渣中的氧化鐵含量。將含氧化鐵較低的合成渣置于盛鋼桶內(nèi)與鋼液混合，也能得到相同效果。故擴(kuò)散脫氧又分為爐內(nèi)脫氧和盛鋼桶內(nèi)脫氧。

（1）爐內(nèi)的擴(kuò)散脫氧在采用爐內(nèi)擴(kuò)散脫氧時，加人爐渣中的脫氧劑一般為硅鐵或鋁、硅、碳等配合使用。爐內(nèi)的擴(kuò)散脫氧的優(yōu)點是鋼液被脫氧產(chǎn)物沽污的機(jī)會較少，而且加人的合金元素和脫氧劑的燒損也較少。此方法的缺點是擴(kuò)散速度慢，生產(chǎn)率低；爐襯壽命短；用強(qiáng)脫氧劑時，易造成回磷，同時增加了脫氧劑的損耗量，而且必須將脫氧劑粉碎。

（2）盛鋼桶內(nèi)的擴(kuò)散脫氧由于熔池內(nèi)的鋼液與爐渣的接觸面積不大，限制了擴(kuò)散脫氧的速度，因而可以采用合成渣洗的方法，使鋼液與合成渣發(fā)生攪拌作用而增加接觸面積，提高反應(yīng)速度。國內(nèi)外的許多鋼鐵廠采用合成渣洗的辦法，取得了較好的脫硫、脫氧效果。

結(jié)語

煉鋼企業(yè)應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)情況，充分考慮各脫氧方法的優(yōu)缺點，對各方法加以完善和進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提高脫氧效果、效率，降低脫氧成本，對當(dāng)前處于激烈市場競爭中的鋼鐵企業(yè)具有重要的意義，為企業(yè)生產(chǎn)的提質(zhì)保量、降本增效創(chuàng)造了有利條件。

【參考文獻(xiàn)】

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