對煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的探討

尹文祥 王偉

摘 要：鋼液脫氧處理是轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中的重要工藝環(huán)節(jié)，鋼液脫氧的效果直接影響到煉鋼生產(chǎn)和鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。如果鋼液中含有較多的氧的話，會使鋼產(chǎn)品的塑形降低，內(nèi)部氣孔增多，結(jié)構(gòu)組織疏松，且易產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，對轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫氧處理，控制轉(zhuǎn)爐終點氧含量成為保證鋼產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要因素。本文主要對沉淀脫氧、擴散脫氧、真空脫氧等幾種脫氧方法進行研究和探討。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼；脫氧工藝

隨著鋼鐵行業(yè)競爭的日趨激烈，各鋼鐵企業(yè)開始加強對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本的控制，如何改進和利用先進的生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，已成為目前鋼鐵企業(yè)保持競爭力，獲得生存與發(fā)展的關(guān)鍵。在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中，氧的產(chǎn)生是不可避免的，我們首先應(yīng)了解氧對煉鋼生產(chǎn)和鋼產(chǎn)品質(zhì)量的危害，掌握各種脫氧方法，在此基礎(chǔ)上加強對脫氧處理工藝的改進和利用，才能有效提高對鋼液脫氧處理的效果。在保證鋼產(chǎn)品質(zhì)量的同時，降低生產(chǎn)成本，使煉鋼生產(chǎn)可以有序、高效地進行。

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，鋼強度下降。因此，必須采取有效的脫氧措施，對鋼液進行脫氧處理，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到要求，從而保證鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 鋼液脫氧原理和幾種脫氧工藝介紹

沉淀脫氧法和擴散脫氧法是煉鋼脫氧工藝中最基本的方法，在進行脫氧操作時，都需要用到脫氧劑。常用的脫氧元素有錳、硅、鋁，在脫氧反應(yīng)中與氧發(fā)生作用生成各種氧化合物，從而達到降低鋼液中氧含量的目的。各種脫氧劑的脫氧能力有所不同，其中錳是弱脫氧劑，常用于沸騰鋼的脫氧，鋁屬于強脫氧劑，常用于鎮(zhèn)靜鋼的脫氧，將兩種或兩種以上的脫氧元素混合制成的復(fù)合脫氧劑，具有更強的脫氧能力和脫氧效率，并且有利于形成液態(tài)的脫氧產(chǎn)物，便于脫氧產(chǎn)物的上浮和去除。

2.1 沉淀脫氧法

沉淀脫氧法操作較為簡單和直接，就是將脫氧劑加到鋼液中，使脫氧劑直接與氧發(fā)生反應(yīng)，生成氧化物，達到氧與鋼液相分離的脫氧還原的目的。該方法具有脫氧效率高、脫氧速度快，不影響冶煉時間等優(yōu)點，缺點是對脫氧劑的脫氧能力和脫氧產(chǎn)物的排除要求較高，如果不能使脫氧產(chǎn)物很好地上浮、排除的話，則容易使鋼液伴隨著氧化亞鐵的還原，產(chǎn)生新的氧化物FexOy，污染鋼液。

2.2 擴散脫氧法

擴散脫氧法是指在爐渣中添加脫氧劑與鋼液中的FeO反應(yīng)，促使鋼液中的FeO向爐渣中擴散，繼而減少鋼液中FeO的含量，以達到使鋼液脫氧的目的，一般用于爐外精煉或電爐還原期。在操作中，鋼液中的氧向爐渣中進行轉(zhuǎn)移、擴散，使?fàn)t渣中的FeO逐漸增加，為保證爐渣持續(xù)的擴散脫氧能力，使FeO能夠不斷地向爐渣中擴散，就需要在爐渣中不斷添加脫氧劑。擴散脫氧法脫氧程度高，可以有效地降低鋼液中的氧含量，保證鋼產(chǎn)品的質(zhì)量，但擴散脫氧法的脫氧速度較慢，耗費時間較長，脫氧過程中還需要通過吹氬攪拌等方式來加快脫氧速度。

2.3 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，對鋼液進行攪拌，促進鋼液中的碳氧反應(yīng)和一氧化碳?xì)馀莸纳?。由于真空脫氧法的脫氧產(chǎn)物為CO，不會造成鋼液的污染，CO氣泡的逸出還可以加強對鋼液的攪拌，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。例如，非過氧化爐次每爐鋼可降低成本2229元，過氧化爐次每爐鋼可降低成本3000元左右。該方法以脫氧效果好、投入成本少的優(yōu)點在轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫氧環(huán)節(jié)中得到了廣泛應(yīng)用。

3 結(jié)語

總的來說，沉淀脫氧法的設(shè)備和工藝流程較為簡單，但脫氧效果較差；擴散脫氧法脫氧徹底，但脫氧速度較慢；而真空脫氧法雖然脫氧效果好，但對于操作技術(shù)掌握和機器設(shè)備有較高的要求。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行有機結(jié)合，進一步提高脫氧效果、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

[1]王榮，李偉東，孫群.轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的優(yōu)化[J].鞍鋼技術(shù)，2010，（5）：47-50.