對煉鋼生產中轉爐煉鋼脫氧工藝的探討

尹文祥 王偉

摘 要：鋼液脫氧處理是轉爐煉鋼生產中的重要工藝環節，鋼液脫氧的效果直接影響到煉鋼生產和鋼產品的質量。如果鋼液中含有較多的氧的話，會使鋼產品的塑形降低，內部氣孔增多，結構組織疏松，且易產生熱脆現象，嚴重影響鋼產品的質量。因此，對轉爐煉鋼的脫氧處理，控制轉爐終點氧含量成為保證鋼產品質量的一項重要因素。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。

關鍵詞：轉爐煉鋼；脫氧工藝

隨著鋼鐵行業競爭的日趨激烈，各鋼鐵企業開始加強對產品質量和生產成本的控制，如何改進和利用先進的生產工藝，提高產品質量，降低生產成本，已成為目前鋼鐵企業保持競爭力，獲得生存與發展的關鍵。在轉爐煉鋼生產中，氧的產生是不可避免的，我們首先應了解氧對煉鋼生產和鋼產品質量的危害，掌握各種脫氧方法，在此基礎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。在保證鋼產品質量的同時，降低生產成本，使煉鋼生產可以有序、高效地進行。

1 氧的產生與危害

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過程中。無論哪種煉鋼方法，為除去鋼中的碳、磷、硅、錳等雜質元素，都需要用氧氣與其進行氧化反應，使氧與雜質相結合，產生氧化合物，以使雜質析出。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含量的降低，鋼液中的氧含量開始升高，如果鋼液未經脫氧處理，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生反應，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構，影響了鋼產品的質量，使鋼的塑形降低、產生熱脆，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繼續發生反應，生成氧化物雜質，夾雜在鋼體中，從而降低鋼產品的各項力學性能。

在鋼液冷凝過程中，鋼液中的溶解氧會與鋼液中的碳發生反應，形成CO氣泡，析出的CO氣泡會使鋼液產生沸騰現象。鋼液中含氧量越多，形成的CO氣泡則越多，鋼液的沸騰現象越明顯。根據鋼液中脫氧程度不同而造成的鋼液沸騰狀態的不同，可分為鎮靜鋼、半鎮靜鋼和沸騰鋼。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，從而保證鋼產品的質量。

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，在脫氧反應中與氧發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，常用于鎮靜鋼的脫氧，將兩種或兩種以上的脫氧元素混合制成的復合脫氧劑，具有更強的脫氧能力和脫氧效率，并且有利于形成液態的脫氧產物，便于脫氧產物的上浮和去除。

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生反應，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點，缺點是對脫氧劑的脫氧能力和脫氧產物的排除要求較高，如果不能使脫氧產物很好地上浮、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，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移、擴散，使爐渣中的FeO逐漸增加，為保證爐渣持續的擴散脫氧能力，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，保證鋼產品的質量，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，使鋼包內的鋼液處于真空的環境條件下，以此打破鋼液原有的碳氧平衡，促使鋼液中的氧與碳發生反應，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和一氧化碳氣泡的生成。由于真空脫氧法的脫氧產物為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，使反應充分，脫氧徹底，降低了脫氧劑和石灰的消耗，節省了成本。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、投入成本少的優點在轉爐煉鋼的脫氧環節中得到了廣泛應用。

3 結語

總的來說，沉淀脫氧法的設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，但對于操作技術掌握和機器設備有較高的要求。根據企業的實際生產情況，充分考慮各脫氧方法的優缺點，對各方法加以完善和進行有機結合，進一步提高脫氧效果、效率，降低脫氧成本，對當前處于激烈市場競爭中的鋼鐵企業具有重要的意義，為企業生產的提質保量、降本增效創造了有利條件。

參考文獻

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