轉爐煉鋼脫氧工藝研究

魯川

摘 要：當前市場經濟不斷發展，企業之間的競爭日益激烈，在激烈的市場競爭環境下，必須強化鋼鐵企業產品質量及產品成本的把控，不斷引進先進工藝技術促進鋼鐵產品競爭力的增強，以保障鋼鐵企業在激烈的市場競爭環境下立于不敗之地。轉爐煉鋼屬于鋼鐵企業生產的主要形式，在生產過程中，氧氣屬于必不可少的物質，但是氧會對產品質量的提升產生一定的消極影響，這就需要完善脫氧工藝，合理應用脫氧工藝，促進鋼水脫氧處理效果的提升，以保障鋼產品質量的提升，確保鋼鐵企業生產的正常穩定運行。

關鍵詞：轉爐煉鋼;脫氧工藝;鋼鐵企業

鋼鐵企業的轉爐煉鋼環節中，鋼水脫氧工藝屬于重要環節，鋼水脫氧工藝可保障鋼產品質量的合格率，若是鋼水中氧含量過高，將影響鋼產品質量，導致鋼產品內部小孔的出現，影響鋼組織結構的密度，使其呈現疏松結構形態，甚至會導致熱脆性現象的發生，對鋼質量產生嚴重負面影響。當前，轉爐煉鋼脫氧技術被廣泛應用，必須對氧含量進行把控，以促進鋼產品質量的提升，本文就轉爐煉鋼脫氧工藝的影響效果進行分析。

一、轉爐煉鋼

（一）概念

所謂轉爐煉鋼，轉爐煉鋼（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反應產生熱量而在轉爐中完成煉鋼過程。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]。轉爐煉鋼過程中生產低碳鋼，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，可以將其應用于部件的焊接、鍛造和加工之中。

（二）危害

轉爐煉鋼作業過程中，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，必須采用氧化反應方式開展，依靠氧化反應將上述元素去除，滿足鋼材的性質。轉爐煉鋼過程中，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準數值以后，在鋼水冷凝過程中，會產生氧化反應，導致鋼水受到氧化作用，產生大量的氧化鐵，氧化鐵會對鋼材的質量產生直接影響，甚至會對鋼材的韌性和塑性產生不良影響。若是鋼水之中的氧含量極高，還會導致其與六元素發生反應，氧化夾雜物及有害物質會產生，還會對產品的性能和質量產生不良影響。鋼水冷凝過程中，在高溫情況下，會產生一氧化碳氣體，導致鋼水沸騰。一氧化碳氣體會在鋼水中產生大量的氣泡，引起鋼材空隙問題的出現，影響制作質量[2]。

（三）脫氧工藝

由于氧會對轉爐煉鋼產生不良影響，這就需要開展脫氧干預，以對鋼水中的氧含量進行控制，降低氧濃度，對鋼水沸騰狀態進行降低，確保鋼水性能的合理性，提升鋼水質量。通過脫氧工藝的應用，依靠添加脫氧劑的形式，使鋼水中所氧與之發生化學反應，對鋼水和氧進行有效分離。當前，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產生破壞，使得氧能夠從鋼水中析出。這些脫氧工藝應用過程中，均需要應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，依靠這些物質與氧的反應對氧進行去除和固定，實現脫氧目的，但是脫氧劑的材質不同，其在應用過程中所產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，所以在應用脫氧劑的過程中，必須根據脫氧需求，合理進行復合脫氧劑的選擇，以促進脫氧質量的提升[3]。

二、轉爐煉鋼脫氧工藝

（一）擴散脫氧法

該方式指的是在轉爐煉鋼過程中，在爐渣之中添加脫氧劑，依靠托氧對爐渣的氧化鐵含量產生降低效用，依靠分配定律，使爐渣之中能夠轉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，發揮去除氧氣的效果[4]。可見，鋼包內脫氧法和爐內脫氧法均屬于擴散脫氧的主要形式。在爐內脫氧法應用過程中，可以將脫氧劑向爐渣之中增加，將其與硅元素、碳元素和碳元素聯合應用。爐內脫氧應用的優勢為，其可以降低脫氧過程中所生成的產物對鋼水產生的污染作用，可以降低脫氧劑燒損情況及合金元素燒損情況的發生。在采用擴散脫氧法進行干預過程中，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過程中，回磷情況時有發生，不僅增加脫氧劑的應用劑量，還需要對脫氧劑進行粉碎以后應用。鋼包內的脫氧干預，其鋼水與爐渣的接觸面積比較小，擴散脫氧的速度比較慢，必須應用合成渣洗的形式，使鋼水與合成渣產生攪拌效果，增加接觸面積以促進反應速度的提升。

（二）沉淀脫氧法

轉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，依靠沉淀方式對氧化物與鋼水進行分離。沉淀脫氧法應用效益較好，脫氧效率較高，但是采用沉淀脫氧法進行干預過程中，必須應用高性能的脫氧劑，以形成高質量的脫氧產物，若是脫氧產物在沉淀過程中無法產生上浮效果，分離難度大，極易導致鋼水與之發生化學反應的不良事件發生，產生鐵元素的氧化物，對鋼水的質量和鋼水的純凈程度產生不利影響。

（三）轉爐煉鋼脫氧工藝優化措施

開展轉爐煉鋼脫氧工藝的優化過程中，必須從具體鋼種出發，合理進行脫氧劑的選擇，若是鋼種為普碳鋼，則可以應用AMnFe、FeMn、SiC和CaC2等物質為主，待完成脫氧合金化以后，進行其他成分合金化的干預，可通過添加鋁塊的方式對脫氧度及Als的含量開展調整。通過優化脫氧工藝，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，促進連鑄坯質量的提升。

結束語

轉爐煉鋼脫氧工藝中，脫氧工藝的應用，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過程中，必須強化技術和設備的引入，由于擴散脫氧法應用速度較慢，沉淀脫氧法工藝要求高，在轉爐煉鋼的過程中，必須從自身工藝水平及企業開展實際情況，優化脫氧工藝的選擇，降低脫氧對鋼材產生不良影響，提升鋼水的攪拌程度。可提升脫氧的徹底程度，降低脫氧劑的使用劑量，縮減脫氧成本，以促進煉鋼水平的提升。

參考文獻：

[1]閆慶濤. 煉鋼生產中轉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. 煉鋼生產中轉爐煉鋼脫氧工藝的探討[J]. 中國機械， 2019， 000（004）：95-96.

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

[4]嚴敏， 操瑞宏， 孫樂飛. 對煉鋼生產中轉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. 煉鋼生產中轉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）