分析鋼鐵企業(yè)中關(guān)于煉鋼合金材料檢驗(yàn)過程中存在的問題

亓成雙

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東 濟(jì)南 271104）

鋼鐵行業(yè)屬于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展過程中占據(jù)重要地位，但當(dāng)前仍存在諸多問題亟待解決，特別是在與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行比較時(shí)。就目前看來(lái)，鋼鐵行業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展是建立在優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、調(diào)整生產(chǎn)流程和對(duì)環(huán)境友好等的基礎(chǔ)上，主要采取清潔的生產(chǎn)方式。相關(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，我國(guó)鋼鐵工業(yè)的資源與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性和環(huán)境與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)性不是保持穩(wěn)步上升發(fā)展趨勢(shì)的，也并沒有維持進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展能力。對(duì)于制造業(yè)而言，獲取原料和產(chǎn)品的制造過程通常是十分復(fù)雜的，鋼鐵產(chǎn)品更是如此，同時(shí)，獲取煉鋼所需的原材料和煉鋼的過程也是對(duì)環(huán)境影響最大的部分。因此，分析并有效解決煉鋼合金材料檢驗(yàn)過程中存在的問題顯得尤為重要。

1 煉鋼合金材料質(zhì)量問題

生鐵中除了鐵元素外，還含有碳、硅和硫等元素，其中硅元素和硫元素是作為有害物質(zhì)存在于在生鐵中，對(duì)生鐵的性能和質(zhì)量均有一定的影響，并且有可能對(duì)后續(xù)制造的鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量造成不良影響。

1.1 煉鋼生鐵含硅

生鐵中所含的硅元素，一方面能夠促使生鐵中的碳分離成石墨狀，除去氧，減少制造出的鋼鐵產(chǎn)品中的氣眼，提高熔化后的生鐵的流動(dòng)性等等，但另一方面如果含硅量過高，生鐵則會(huì)因此變硬變脆，韌性變差，不易塑形。

生鐵中所含的硅主要是來(lái)自焦炭成分以及鐵礦石中的二氧化硅在高溫條件下氣化后與熔滴的鐵水中所含的碳經(jīng)一系列反應(yīng)后，生成的[Si]而進(jìn)入生鐵。鐵水繼續(xù)下滴，因此越來(lái)越多的硅被吸收并在通風(fēng)處上方達(dá)到最高值。當(dāng)鐵水從通風(fēng)處滴下時(shí)，由于通風(fēng)處的高氧勢(shì)導(dǎo)致的氧化，鐵水的硅含量顯著降低。進(jìn)入爐內(nèi)后，爐渣的堿度抑制了爐渣鐵之間的硅轉(zhuǎn)移反應(yīng)，二氧化硅的活性降低，生鐵的硅含量進(jìn)一步降低，最終達(dá)到所測(cè)得的生鐵硅含量。

降低煉鋼生鐵中的硅含量不僅有助于縮短鋼鐵制造時(shí)間，延長(zhǎng)爐襯壽命，減少鐵和輔助材料的消耗以及每噸鋼的成本，還可以降低焦比和產(chǎn)量的生鐵。因此，降低生鐵的硅含量不僅是高爐煉鋼的發(fā)展趨勢(shì)，而且是衡量煉鐵技術(shù)水平的指標(biāo)之一。

1.2 煉鋼生鐵中含硫

眾所周知，硫是影響生鐵質(zhì)量的重要因素。高的硫含量會(huì)使鋼變熱變脆，并且容易形成硫化鐵，通常稱為鐵銹，它直接影響生鐵的質(zhì)量，使生鐵變硬變脆并降低鑄件的填充能力。脫硫是生產(chǎn)高品質(zhì)生鐵的重要過程。高爐中的硫主要來(lái)自燒結(jié)礦，焦炭，煤粉，豎爐球團(tuán)礦，塊礦等。

在煉鋼過程中，各種裝料引入的一些硫與氣體一起逸出，一些進(jìn)入生鐵，大部分進(jìn)入爐渣。氣體攜帶的硫受溫度限制。降低生鐵中硫含量的切實(shí)可行的方法是減少不同裝料引入的硫量并提高爐渣的脫硫能力。

1.3 煉鋼生鐵中所含的其他有害元素

生鐵中所含的錳元素可溶于鐵素體和滲碳體中。如果含量足夠，則可以改善生鐵的鑄造性和切削性。同時(shí)，它會(huì)在高爐中與有害雜質(zhì)形成硫化錳。在爐渣中。

生鐵中所含的磷元素雖然是有害元素，但它可以降低生鐵的熔點(diǎn)，從而提高鐵水的流動(dòng)性，因此某些鋼鐵產(chǎn)品中的磷含量更高。另一方面，磷的存在使生鐵變脆而變硬，因此高質(zhì)量的生鐵傾向于具有較低的磷含量。

2 有效解決措施和建議

我國(guó)鋼鐵行業(yè)發(fā)展遇到的阻礙主要是自然資源不足和環(huán)境問題。一方面，生鐵產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致對(duì)鐵礦石的需求增加。國(guó)內(nèi)鐵礦石資源儲(chǔ)備無(wú)法滿足最大的鋼鐵生產(chǎn)商的需求。結(jié)果，自20世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的鋼鐵行業(yè)一直依賴國(guó)內(nèi)外鐵礦石資源。近年來(lái)，進(jìn)口礦石的價(jià)格上漲刺激了國(guó)內(nèi)鐵礦石的生產(chǎn)。近年來(lái)，中國(guó)開發(fā)了鐵礦石的“逆浮選法”。此過程減少了二氧化硅等雜志的占比，并增加了鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時(shí)隨著新焦炭，燒結(jié)和造粒設(shè)備的投產(chǎn)，高爐進(jìn)料的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步改善。另一方面，進(jìn)行清潔生產(chǎn)是鋼鐵企業(yè)當(dāng)前需要主要采用的生產(chǎn)方式，前提是降低煉鋼生鐵中的雜質(zhì)主要是硅和硫的含量。

2.1 降低煉鋼生鐵中含硅量

2.1.1 提高原料的質(zhì)量

高爐進(jìn)料的組成越穩(wěn)定，煉鋼條件越穩(wěn)定，生鐵中硅含量的波動(dòng)也相應(yīng)減小。原料的高熔化溫度可以擴(kuò)大阻塞區(qū)，減少高溫區(qū)的熱量消耗，向下移動(dòng)回流區(qū)，縮短硅還原間隔并抑制硅還原。具有高M(jìn)gO和高堿度的高燒結(jié)礦不僅可以具有高的軟化和熔化溫度，而且初始爐渣可以在通風(fēng)處的高溫區(qū)域吸收二氧化硅并提高爐渣的流動(dòng)性。煤比率，焦炭比率和焦炭灰分越低，則對(duì)于熔化具有低硅含量的生鐵來(lái)說(shuō)越好。

2.1.2 嚴(yán)格控制爐內(nèi)溫度

穩(wěn)定給料車的總負(fù)荷和焦炭體積的有效措施用于穩(wěn)定炊具的熱系統(tǒng)，從而穩(wěn)定生鐵的硅含量。長(zhǎng)期以來(lái)，鐵水的硅含量一直被用作高爐熱狀態(tài)的標(biāo)志。因此，在硅含量低的生鐵的熔融過程中，爐溫與生鐵的硅含量的穩(wěn)定性有關(guān)。

具體來(lái)說(shuō)，為嚴(yán)格控制爐溫，可采取的措施有，穩(wěn)定風(fēng)量，提高風(fēng)溫，一方面可以有效控制硅的還原，另一方面，還可以減少二氧化硅的進(jìn)量。另外，原料入爐前的電子秤管理需要加強(qiáng)，增加觀察、分析和調(diào)劑爐況的次數(shù)，盡量在溫度變化前做好調(diào)整工作。

2.1.3 控制鐵水溫度

鐵水溫度對(duì)硅遷移的影響大于其他因素。鐵水的溫度高，即意味著滴水區(qū)中鐵水的溫度相應(yīng)升高，并且這也表明通風(fēng)處焦炭的溫度與硅的減少密切相關(guān)，因此相對(duì)增加了下落區(qū)的各種硅還原工藝得到了加強(qiáng)。因此，除了控制爐內(nèi)的溫度以外，還必須嚴(yán)格控制鐵水的溫度，以確保均勻穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的生鐵組成。

2.2 降低煉鋼生鐵含硫量

2.2.1 控制硫的進(jìn)爐量

通過減少引入爐料中的硫的量，不僅降低了爐渣的脫硫能力，而且還大大降低了生鐵的硫含量。有關(guān)資料顯示，焦炭將大部分硫帶入高爐，對(duì)生鐵的硫含量有直接影響。因此，鋼鐵企業(yè)應(yīng)加大采購(gòu)工作力度，以確保減少爐中的硫負(fù)荷。

2.2.2 增強(qiáng)爐渣脫硫能力

當(dāng)鐵滴落入爐膛后通過熔渣層落下時(shí)，會(huì)進(jìn)行大量的脫硫反應(yīng)。此時(shí)，與爐渣鐵接觸的條件是最好的。爐膛中收集的爐渣-鐵界面也繼續(xù)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。盡管接觸面積不及穿過熔渣層的鐵水大，但熔渣與鐵的界面接觸時(shí)間更長(zhǎng)。因此，脫硫效果好壞主要取決于四點(diǎn)，即脫硫工作要著手于以下四點(diǎn)進(jìn)行：爐渣堿度；爐膛內(nèi)爐渣的流動(dòng)性；爐渣形成過程對(duì)爐膛溫度的影響；脫硫反應(yīng)所需的時(shí)間。

2.2.3 保持合適的爐溫

眾所周知，脫硫反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，這意味著適當(dāng)?shù)臏囟壬呖梢源龠M(jìn)該反應(yīng)。另一方面，如果溫度太高，則爐子容易積聚，積聚會(huì)影響脫硫反應(yīng)并削弱脫硫能力。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，必須根據(jù)硫的情況等適當(dāng)設(shè)定爐溫，以保證爐內(nèi)保持穩(wěn)定和活性狀態(tài)，一方面有利于脫硫反應(yīng)，另一方面可以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

3 結(jié)語(yǔ)

材料作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和指導(dǎo)，為社會(huì)帶來(lái)了巨大的物質(zhì)繁榮，促進(jìn)了人類文明進(jìn)程。但是，從資源，能源和環(huán)境的角度來(lái)看，材料的提取，制造，使用和處置過程是一個(gè)連續(xù)的消費(fèi)和破壞人們賴以生存的和棲息地的過程。隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，自然環(huán)境系統(tǒng)的研究對(duì)象變得越來(lái)越復(fù)雜。這同樣也適用于鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)過程中自然資源以及能源分配和消耗對(duì)環(huán)境系統(tǒng)的影響等問題。用于煉鋼的合金材料中所含有的某些有害元素，在煉鋼過程中會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境不利的污染物質(zhì)。為減少此類物質(zhì)的產(chǎn)生，最大程度上降低對(duì)自然環(huán)境的破壞，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該做到在煉鋼前對(duì)這些合金材料進(jìn)行檢驗(yàn)，并采取有效合理的措施降低某些有害元素如硅、硫的含量。這不但是為環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)，更是鋼鐵行業(yè)能夠在將來(lái)保持穩(wěn)步上升的可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)的前提。