淺議純凈鋼的生產技術

摘 要：文章簡要探討了純凈鋼的概念，分析了宣鋼近幾年純凈鋼的冶煉工藝技術情況，為后續純凈鋼產品的生產提供有益的借鑒。

關鍵詞：純凈鋼；煉鋼；連鑄

前言

近二十年來，隨著轉爐煉鋼技術的日益成熟和連鑄技術、爐外處理技術的推廣和發展，鋼材純凈度明顯提高，進而改善了鋼材的加工性能和使用性能，適應了高強度、長壽命、耐腐蝕、在惡劣條件下工作的需要，就必須進行純凈鋼的煉制。文章將對純凈鋼的概念進行解釋，分析宣鋼近幾年純凈鋼的冶煉工藝技術情況，為后續純凈鋼產品的生產提供有借鑒。

1 純凈鋼的概念

純凈鋼是一個相對的概念。純凈鋼對鋼中的雜質元素含量要求非常嚴格，其中，硫、磷兩種元素的含量應控制在萬分之一以內，同時，對氫、氧和其它低熔點金屬元素含量的要求要遠遠高于普通鋼。純凈鋼標準下氧、硫、磷、氫、氮這五種元素含量非常低。

2 純凈鋼的生產技術

宣鋼純凈鋼冶煉技術以鐵水預處理、轉爐過程控制、終點控制、LF精煉以及連鑄過程防止卷渣和二次氧化為主線展開。

2.1 鐵水預處理

上世紀八十年代以來，生產優質低磷、低硫鋼必須注重鐵水的預處理工藝，通過鐵水預處理可以講轉爐中鐵水的雜質元素含量降低至成品鋼水平。采用固體脫硫劑進行鐵水脫硫，是純凈鋼生產平臺的重要環節。不同溫度下（1500-1600℃），脫硫能力最強的是鎂，而CaO/CaC2是成本最低的，所以應用最廣泛的是Mg/CaO和CaO/CaC2。鐵水預處理脫硫生產超低硫鋼的工藝關鍵是要及時去除脫硫渣，以防止在煉鋼過程中回硫。

2.2 轉爐過程控制

2.2.1 轉爐過程雙渣冶煉工藝與終點高拉碳操作

采用雙渣冶煉工藝去磷，在冶煉3分鐘后倒前期渣，倒渣量為總渣量的1/2-3/5。冶煉前期脫磷率為70-80%，可將鐵水磷含量降到0.030%以下。

為降低轉爐鋼水含氧量，并同時獲得良好的去磷效果，轉爐終點鋼水碳含量控制在0.35-0.45%。轉爐終點鋼水成分見表1。

表1 宣鋼轉爐終點鋼水化學成分

2.2.2 出鋼操作

出鋼時間不小于4分鐘；由于轉爐內流出的氧化性爐渣會增加氧化物夾雜，故采用擋渣錐擋渣出鋼操作，鋼包內渣層厚度控制在70mm以下， 保證擋渣成功率在90%以上，避免出鋼下渣，解決了回磷問題同時提高合金吸收水平，實現轉爐出鋼至成品過程中控制磷含量在0.008%以內。脫氧操作先弱后強，高碳鋼的脫氧過程不能采用鋁脫氧方式，特別是出鋼過程中，應將爐渣改質，控制其氧化性，降低渣中氧化鐵含量至5%。

2.3 LF精煉

根據鋼種質量要求選擇一種或多種精煉組合方式完成鋼水精煉任務，達到脫氫、極低C化、極低S化、脫氮、減少夾雜物和夾雜物形態控制等。

2.3.1 鋼水氧化性控制

LF爐精煉主要靠爐內的白渣，在低氧的氣氛中，底吹氬氣攪拌并由石墨電極對鋼水加熱精煉。鋼渣之間存在氧的傳質，因此，控制鋼水氧活度以及爐渣的氧化性都可以提高鋼水的純凈度，如圖1所示。

2.3.2 脫硫控制

脫硫是合成渣精煉的主要目的，為最大限度的脫硫，合成渣的堿度必須高，以使硫化能力增強，渣的流動性良好，不損壞耐火材料。

LF精煉過程脫硫反應為：

3（CaO）+2[Al]+3[S]===3（CaS）+（Al2O3）

由脫硫反應式可知，降低爐渣氧化性和提高堿度，有利于脫硫反應的進行，見圖2。當渣中（FeO+MnO）<0.8%，堿度3.5時，鋼中硫含量可降低至0.005%以下。

2.3.3 底吹氬控制

在精煉過程中必須注重氬氣流量的控制，這其中最為關鍵的工序是精煉結束后的軟吹氬，軟吹氬與鋼中的全氧含量對應關系如圖3，根據周期匹配要求并綜合考慮煉鋼效果，軟吹氬的時間最好是在10～15分鐘范圍以內，在這個范圍內的吹氬流量正好有助于促進雜物的上浮和去除，同時也不會對鋼液產生二次氧化的影響。

3 連鑄技術

為實現連鑄與精煉、轉爐的良好匹配，保證周期，采用七流澆鋼（共八流）。在澆注過程中關鍵是使用保護澆注方式，具體要求如下：

（1）大包采用引流沙自開澆技術。

（2）大包帶氬封保護長水口澆注，中間包采用浸入式水口，防止鋼水二次氧化。

（3）中間包覆蓋劑采用微碳高堿度覆蓋劑，進一步吸附夾雜物，凈化鋼水。

（4）改進大包注流的沖擊區設計，防止開澆翻濺；提高該區域的液面深度，杜絕鋼水液面裸露而產生的嚴重二次氧化。

（5）連鑄換包時間控制在3分鐘以內，中間包液面保持在600mm以上。

4 結束語

（1）提高鋼的純凈度是進行高技術含量鋼材品種生產的關鍵技術，市場競爭對鋼材高附加值的要求促進了提高鋼材純凈度技術的發展。

（2）應該根據鋼種的具體要求控制鋼的純凈度，不需要刻意用最嚴格的標準來考核鋼的純凈度標準，造成生產成本的增加。

參考文獻

[1]余志祥.純凈鋼的生產實踐[J].煉鋼，2002（3）：11-15.

[2]干勇.煉鋼-連鑄新技術800問[M].北京：冶金工業出版社，2004，188-189.