轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝研究

魯川

摘 要：當(dāng)前市場經(jīng)濟不斷發(fā)展，企業(yè)之間的競爭日益激烈，在激烈的市場競爭環(huán)境下，必須強化鋼鐵企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品成本的把控，不斷引進先進工藝技術(shù)促進鋼鐵產(chǎn)品競爭力的增強，以保障鋼鐵企業(yè)在激烈的市場競爭環(huán)境下立于不敗之地。轉(zhuǎn)爐煉鋼屬于鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的主要形式，在生產(chǎn)過程中，氧氣屬于必不可少的物質(zhì)，但是氧會對產(chǎn)品質(zhì)量的提升產(chǎn)生一定的消極影響，這就需要完善脫氧工藝，合理應(yīng)用脫氧工藝，促進鋼水脫氧處理效果的提升，以保障鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提升，確保鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的正常穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐煉鋼;脫氧工藝;鋼鐵企業(yè)

鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐煉鋼環(huán)節(jié)中，鋼水脫氧工藝屬于重要環(huán)節(jié)，鋼水脫氧工藝可保障鋼產(chǎn)品質(zhì)量的合格率，若是鋼水中氧含量過高，將影響鋼產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)致鋼產(chǎn)品內(nèi)部小孔的出現(xiàn)，影響鋼組織結(jié)構(gòu)的密度，使其呈現(xiàn)疏松結(jié)構(gòu)形態(tài)，甚至?xí)?dǎo)致熱脆性現(xiàn)象的發(fā)生，對鋼質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重負面影響。當(dāng)前，轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧技術(shù)被廣泛應(yīng)用，必須對氧含量進行把控，以促進鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提升，本文就轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的影響效果進行分析。

一、轉(zhuǎn)爐煉鋼

（一）概念

所謂轉(zhuǎn)爐煉鋼，轉(zhuǎn)爐煉鋼（converter steelmaking）是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量而在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼過程。由于鋼材的含碳量和熔點與鐵水存在較大差異性，若是鋼材中的含碳量在2%以下的情況，其熔點大都維持在1500℃[1]。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中生產(chǎn)低碳鋼，低碳鋼的強度和硬度與鋼材存在相似性，但是低碳鋼的可塑性和韌性均比較強，可以將其應(yīng)用于部件的焊接、鍛造和加工之中。

（二）危害

轉(zhuǎn)爐煉鋼作業(yè)過程中，鋼水中會存在大量的氧，氧會以溶解氧和非金屬夾雜物形式存在，煉鋼工作開展過程中，鐵水中存在大量的硅元素、磷元素和碳元素，想要對上述元素進行脫除干預(yù)，必須采用氧化反應(yīng)方式開展，依靠氧化反應(yīng)將上述元素去除，滿足鋼材的性質(zhì)。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，無法缺少氧氣而開展，但是在對鋼材中的元素和雜質(zhì)進行去除過程中，將直接升高鋼水中氧的含量，若是氧含量達到一定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值以后，在鋼水冷凝過程中，會產(chǎn)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致鋼水受到氧化作用，產(chǎn)生大量的氧化鐵，氧化鐵會對鋼材的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，甚至?xí)︿摬牡捻g性和塑性產(chǎn)生不良影響。若是鋼水之中的氧含量極高，還會導(dǎo)致其與六元素發(fā)生反應(yīng)，氧化夾雜物及有害物質(zhì)會產(chǎn)生，還會對產(chǎn)品的性能和質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。鋼水冷凝過程中，在高溫情況下，會產(chǎn)生一氧化碳氣體，導(dǎo)致鋼水沸騰。一氧化碳氣體會在鋼水中產(chǎn)生大量的氣泡，引起鋼材空隙問題的出現(xiàn)，影響制作質(zhì)量[2]。

（三）脫氧工藝

由于氧會對轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生不良影響，這就需要開展脫氧干預(yù)，以對鋼水中的氧含量進行控制，降低氧濃度，對鋼水沸騰狀態(tài)進行降低，確保鋼水性能的合理性，提升鋼水質(zhì)量。通過脫氧工藝的應(yīng)用，依靠添加脫氧劑的形式，使鋼水中所氧與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對鋼水和氧進行有效分離。當(dāng)前，我國采用的脫氧工藝主要包括擴散脫氧法、沉淀脫氧法等方式，真空脫氧法也屬于常用的方式，可對碳氧的平衡狀態(tài)產(chǎn)生破壞，使得氧能夠從鋼水中析出。這些脫氧工藝應(yīng)用過程中，均需要應(yīng)用脫氧劑作為原材料開展，脫氧劑的組成材料主要為鋁、硅和錳，依靠這些物質(zhì)與氧的反應(yīng)對氧進行去除和固定，實現(xiàn)脫氧目的，但是脫氧劑的材質(zhì)不同，其在應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的脫氧效果也存在一定從差異性，錳的脫氧能力遠遠低于鋁，所以在應(yīng)用脫氧劑的過程中，必須根據(jù)脫氧需求，合理進行復(fù)合脫氧劑的選擇，以促進脫氧質(zhì)量的提升[3]。

二、轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝

（一）擴散脫氧法

該方式指的是在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，在爐渣之中添加脫氧劑，依靠托氧對爐渣的氧化鐵含量產(chǎn)生降低效用，依靠分配定律，使?fàn)t渣之中能夠轉(zhuǎn)移大量的鋼水氧化鐵。以人為進行氧化亞鐵降低為例，其鋼水中的氧化亞鐵大都會進入爐渣之中，熔池之中含氧量并不是依靠鋼水的含碳量所決定的，其包含了爐渣中的氧化鐵含量。合成渣之中的氧化鐵含量較低，可以將其置入鋼包之中，使其與鋼水充分混合，發(fā)揮去除氧氣的效果[4]。可見，鋼包內(nèi)脫氧法和爐內(nèi)脫氧法均屬于擴散脫氧的主要形式。在爐內(nèi)脫氧法應(yīng)用過程中，可以將脫氧劑向爐渣之中增加，將其與硅元素、碳元素和碳元素聯(lián)合應(yīng)用。爐內(nèi)脫氧應(yīng)用的優(yōu)勢為，其可以降低脫氧過程中所生成的產(chǎn)物對鋼水產(chǎn)生的污染作用，可以降低脫氧劑燒損情況及合金元素?zé)龘p情況的發(fā)生。在采用擴散脫氧法進行干預(yù)過程中，會極大程度降低脫氧效率，影響爐襯的使用周期。且采用強力效用脫氧劑進行干預(yù)過程中，回磷情況時有發(fā)生，不僅增加脫氧劑的應(yīng)用劑量，還需要對脫氧劑進行粉碎以后應(yīng)用。鋼包內(nèi)的脫氧干預(yù)，其鋼水與爐渣的接觸面積比較小，擴散脫氧的速度比較慢，必須應(yīng)用合成渣洗的形式，使鋼水與合成渣產(chǎn)生攪拌效果，增加接觸面積以促進反應(yīng)速度的提升。

（二）沉淀脫氧法

轉(zhuǎn)爐煉鋼中脫氧工藝的重要組成就是沉淀脫氧法，這一形式可以依靠添加固定比例的脫氧劑，對鋼水中所包含的氧氣進行脫除干預(yù)，依靠沉淀方式對氧化物與鋼水進行分離。沉淀脫氧法應(yīng)用效益較好，脫氧效率較高，但是采用沉淀脫氧法進行干預(yù)過程中，必須應(yīng)用高性能的脫氧劑，以形成高質(zhì)量的脫氧產(chǎn)物，若是脫氧產(chǎn)物在沉淀過程中無法產(chǎn)生上浮效果，分離難度大，極易導(dǎo)致鋼水與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的不良事件發(fā)生，產(chǎn)生鐵元素的氧化物，對鋼水的質(zhì)量和鋼水的純凈程度產(chǎn)生不利影響。

（三）轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝優(yōu)化措施

開展轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的優(yōu)化過程中，必須從具體鋼種出發(fā)，合理進行脫氧劑的選擇，若是鋼種為普碳鋼，則可以應(yīng)用AMnFe、FeMn、SiC和CaC2等物質(zhì)為主，待完成脫氧合金化以后，進行其他成分合金化的干預(yù)，可通過添加鋁塊的方式對脫氧度及Als的含量開展調(diào)整。通過優(yōu)化脫氧工藝，可以使脫氧合金消耗量有效控制，更好的回收硅元素和錳元素，對酸溶鋁的損失進行降低，最大程度降低脫氧成本，促進連鑄坯質(zhì)量的提升。

結(jié)束語

轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝中，脫氧工藝的應(yīng)用，其不僅脫氧效果好，脫氧成本也比較低，只是采用上述脫氧形式進行干預(yù)過程中，必須強化技術(shù)和設(shè)備的引入，由于擴散脫氧法應(yīng)用速度較慢，沉淀脫氧法工藝要求高，在轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程中，必須從自身工藝水平及企業(yè)開展實際情況，優(yōu)化脫氧工藝的選擇，降低脫氧對鋼材產(chǎn)生不良影響，提升鋼水的攪拌程度?？商嵘撗醯膹氐壮潭龋档兔撗鮿┑氖褂脛┝?，縮減脫氧成本，以促進煉鋼水平的提升。

參考文獻：

[1]閆慶濤. 煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝探析[J]. 冶金管理， 2019， 367（05）：4-4.

[2]陳煥建， 程洪波， 李騰騰. 煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的探討[J]. 中國機械， 2019， 000（004）：95-96.

[3]孫惠. 對煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的探討[J]. 數(shù)字化用戶， 2018， 24（002）：253.

[4]嚴(yán)敏， 操瑞宏， 孫樂飛. 對煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的探討[J]. 中國金屬通報， 2018， 999（12）：116-117.

[5]楊其敏， 馮寶， 馬超. 煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的探討[J]. 山西冶金， 2018， v.41;No.172（02）：116-117+122.

（南京鋼鐵股份有限公司 ?江蘇 ?南京 ?210000）