關于轉爐煉鋼脫氧工藝研究

寶那木斯來

（天津榮程聯合鋼鐵集團有限公司，天津 300350）

在社會經濟轉型和發展階段，鋼鐵工業也必須盡快實現轉型升級，引進先進技術，加強對產品生產成本的控制，促進產品質量的提高。在轉爐煉鋼過程中，脫氧過程一直存在問題，必須進行工藝優化分析，采取有效措施提高鋼液的脫氧效果，降低煉鋼脫氧成本，進一步提高鋼鐵產品質量。

1 轉爐煉鋼與脫氧工藝的相關概述

1.1 轉爐煉鋼的原理

轉爐煉鋼操作的主要工具為轉爐，轉爐的形狀像一個梨，內襯的耐火磚在爐壁，爐體可旋轉360度角。煉鋼的主要任務是脫碳，脫磷，脫硫，除有害氣體和雜質等等。吹煉過程按照熱平衡公式和輕燃燒公式進行，使熔渣系統具有適當的堿性和有效的氧化劑來實現C，P，S的去除。因為在吹煉過程中發生著有關的強烈的化學氧化反應，如：廢鋼、頂吹氧氣之間的反應。在爐中使得最終產生的鋼水含氧量不符合鋼品種的質量要求，因此，在鋼生產過程中必須進行脫氧操作，以提高鋼的質量并滿足鋼品種的要求。

1.2 脫氧工藝在煉鋼過程中的重要作用

煉鋼期間轉爐中的脫氧技術主要是為了減少鋼中的氧量，防止其他物質發生反應，在脫氧工作結束后，氧氣的比重約為千分之五，沸騰鋼中的氧氣約為千分之零點二五左右，并且脫氧也可改善鋼的質量，減少煉鋼成本。目前，脫氧方法雖然多，但科學含量低，應用脫氧技術需要不斷優化能力，提高技術操作效率。改進脫氧技術可以在一定程度上提高鋼的質量，增加鋼市場的貿易量，由此可見，脫氧技術對煉鋼至關重要。

2 氧的產生與危害

溶解氧和非金屬雜質是煉鋼水中氧氣的主要形式，溶解氧主要是在煉鋼管中形成的。然而，為了有效去除鋼中的錳，碳，磷和其他有關雜質，無論哪種煉鋼方法，都需要與氧發生氧化反應，以便雜質與氧相結合，生成氧化化合物，然后從雜質中分離出來。因此，其鋼水中是一定含有氧氣的。在鋼吹氧煉鋼過程中，鋼中的氧含量將因溫度升高而緩慢增加，逐步減少和氧化鋼中其他元素的雜質。

如果鋼水不脫氧，它會在冷固化過程中引起氧氣和水的化學反應，鐵的氧化在晶界中沉淀，并在鋼水中混合，導致鋼不可調節的固化組織不間斷鑄造過程出現問題，其次，它沒有提高鋼的質量，從而降低鋼的形狀和熱脆性，并導致鋼的氧化。如果在鋼中有太多的氧，硫的危險系數就會增加，而且與其他物質的反應也會繼續，從而產生混合氧化物雜質。除此之外，在鋼凝結時溶解氧和其中所含碳發生化學反應，形成一個碳氧化物氣泡，除此之外，鋼中的氧含量與生成一氧化碳氣泡成正比。所引起的各種鋼的脫氧程度也各不相同，可以分為沸騰鋼，鎮靜鋼和半鎮靜鋼。如果鋼中形成一氧化碳氣泡，然后在鋼錠中形成氣泡，進一步松動鋼錠的內部結構，并影響鋼的密度和強度。因此，必須采用科學上合理的脫氧法來脫氧，減少鋼中的氧含量，防止鋼沸騰，并繼續確保鋼錠和鋼坯的結構和組成符合鋼的生產要求，并有助于提高鋼的質量。

3 脫氧技術的現狀

在煉鋼過程中，首先是硅，也就是說，它形成了鎮靜鋼。然而，硅具有相對較低的除氧性能，這可能導致局部脫氧，硅的脫氧將導致硅大量混合成鋼，這在很大程度上影響鋼的性能。二氧化硅的脫氧性能傾向于酸性，到20世紀30年代，鋁電解等相關技術逐步發展，鋁價格相對較低。鋁的脫氧技術的出現在一定程度上促進了鋼的脫氧工藝革命。美國是第一個發現鋁具有很高的脫氧能力的國家，這在很大程度上消除了鋼中的氧。與硅的脫氧相比，鋁的脫氧不僅大大提高了脫氧效率，但它也減少了鋼中的二氧化硅含量。同時，由于氧化鋁是中性的，它不會影響到酸堿的鋼渣水平，也不會輕易導致氧化-堿鋼渣水平的降低。在國內外的鋼鐵廠主要使用的是脫氧劑或鋁。鋁的總比重不是很高，不能保證有效的回收，因此在很大程度上增加了煉鋼的總成本，所以有效提高鋁的利用效率，鋼鐵廠通過不斷地研究和實驗獲得硅酸鋁鋼，鋁錳鐵，硅鋇等與鋁有關的復合除氧器。此外，鋁復合脫氧劑的總密度超過純鋁密度，將大大提高使用效率，在脫氧后，由于復合氧化物的誤差，熔點較低，也易于清洗。

4 轉爐煉鋼脫氧工藝分析

沉淀脫氧方式與擴散脫氧方式作為轉爐煉鋼期間應用頻次較高的脫氧方式，其均需要應用脫氧劑展開脫氧生產，沉淀脫氧方式屬于直接脫氧，而擴散脫氧是間接脫氧。此外，具體操作期間真空脫氧方式使用的頻次同樣較高，此種脫氧方式不需要借助脫氧劑，保證鋼液呈現真空情況，破壞碳氧的狀態，催化碳與氧出現化學變化，形成一氧化碳然后與鋼液分離。實際生產期間脫氧技術與脫氧物質的選擇工作必須依據公司具體狀態與商品類型進行判定。

4.1 沉淀脫氧法

在使用沉積物脫氧技術時，去污劑的選擇和使用在一定程度上影響了脫氧作業的質量。在轉爐中與鋼脫氧有關的搜索和應用強度繼續增加，在特定時期內，除其他外，脫氧技術得到了改進，主要的脫氧和鈣脫氧技術得到了改進，其應用效率更高。首先，在鈣脫氧劑的成分研究方面。根據鋼等級，從脫氧鈣中的成分進行科學配置，有助于更好地整合脫氧物質和氧，達到良好的脫氧工作質量。其次，在鈣系脫氧物質的生產原理方面。它有較高的融合能力。鋇和鈣一樣具有很高的脫氧能力，而鋇在硅鋁鐵中的合金化能生產出硅鋇并改善其還原作用。鈣的脫氧性質比較好，鈣和鋇的摩爾質量比為1比3.43，所以要分解同一氧就必須加入鈣的數量為1公斤，而鋇的數量為3.43公斤。但是，煉鋼過程液中鈣的溶解度很低，即使在煉鋼液溫度達到數千攝氏600度的情況下，鈣的溶解性也只達到了千分之零點三。在這種情況下，鈣蒸汽的壓力大約是大氣壓力的兩倍。因此，鈣蒸汽的壓力較高，如果使用鈣作為氧的減速劑，那么就會浪費大量的鈣，這將導致更多的投資和降低生產成本。因此，為了提高效率地使用，脫氧劑，必須確保有效的脫氧，必須使用各種方法來提高鈣在液態鋼中的溶解性鈣物質，提高其可溶性。

4.2 普碳鋼脫氧工藝優化

在煉鋼過程中，應注意以下操作：①在轉爐脫氧之前加入低成本的二氧化碳添加劑。②逐步進行硅酸鐵和硅酸鈣合金的脫氧和脫氧作業。在實際工作中，煉鋼轉爐過程中，如果轉爐的最終位置超過0.5，在對滲碳物質的溶解和再充電狀態進行仔細檢查的情況下，可在爐鋼液充填時加入滲碳劑。加入硅酸鐵和硅錳合金，確保它們符合標準；如果轉爐的最終位置小于或等于千分之零點五，可以在煉鋼過程中添加20%的相應數量的鋁鐵和硅質錳合金，完成預脫氧作業后，按順序加入附加的炭素材料和其他材料加入爐內，完成除氣過程。在吹氬時必須保證其完整性，并按照標準調整交易的強度和時間。最大限度地提高脫氧技術的經濟效益；如果液體鋼使用低成本的脫氧鋁鐵，可以提高全球碳鋼脫氧技術的安全性，它們的應用和傳播是很有價值的。

4.3 真空脫氧法

真空脫氧法實際上就是抽成真空的形式，將鋼中的加工液置于真空條件下，毀壞碳與氧的狀態，催化碳和氧的化學反應，將一氧化碳從液態鋼中分離出來并進行脫氧操作，在氧的化學標準的出現過程中起到催化作用，這導致一氧化碳與液態鋼的分離，因此，減少對鋼鐵溶液的破壞，當一氧化碳的升高，可以同時分離非金屬物質，進行脫碳操作。完成脫氧操作，在低碳鋼生產過程中廣泛應用的一氧化碳分離可促進鋼液的混合，注意到聯合國環境規劃署執行主任關于持久性有機污染物審查委員會第三次會議的報告；減少脫氧作業費用。在特定生產期內，技術應用比較簡單，能保證鋼的質量，使得轉爐及爐外操作環節成為提高鋼質量的好方法。

4.4 擴散脫氧工藝

擴散脫氧技術主要是通過脫氧物質控制的，以確定煉鋼過程中的氧量。這種方法可以減少氧氣的濃度和鋼的損傷程度，確保鋼生產的質量。缺點在于擴散效率低，使用凈化時間長，這會導致時間的損失，并導致反磷現象。如果脫氧技術相對清潔，他們可以降低脫氧效率，因此，擴散脫氧的應用具有很大的價值。

5 轉爐煉鋼脫氧工藝優化

5.1 工藝優化方案

從轉爐中脫氧工藝過程來看，主要是通過脫氧劑來進行脫氧。為了優化流程，可以嘗試使用鈣脫氧劑，其中包括鈣，碳，硅，錸，鋇，鋁等成分，鈣，碳分別為33%~40%和13%~23%，硅11%~20%，鋁2%~4%，其他元素必須是相稱的，所以通過組合，更好地結合脫氧劑與氧。同時，可以使用鈣等元素來實現脫氧。鋇是鈣的同族元素，其質量高于3.43:1，鈣具有很大的脫氧作用。然而，在鑄鐵液中，鈣的溶解度較低，在1600°C溫度下只能達到0.03%，而蒸汽壓力可達到1.98個大氣壓，鈣在硬質鐵中幾乎不能溶解。簡單地使用鈣需要花費很多錢，這會產生高成本的脫氧過程。增加碳，硅等元素可以增加鈣在鐵中的溶解度，例如，增加1%的碳可能增加鈣的可溶性1倍。根據還原的主要成分，包括電石、硅酸鈣等。可以用鈣合金制成不超過15mm顆粒。在鈣溶解過程中，根據邊界層擴散的限制，大型脫氧劑將導致局部鈣溶解到飽和，從而導致大量的鈣蒸發，因此必須完成小顆粒生產，為了使鈣與液態鐵完全接觸。在實際應用中，可以在1t煉鋼過程中加入1.2kg的鈣脫氧系統，可以添加到在鋼出鋼前一次。在鋼出鋼前1/4可以加入脫氧合金，加強對鋼和渣的氧化性控制。

5.2 具體優化措施

轉爐除氣過程實際上是優化，在特殊鋼品種的配合下，加入了脫氧添加劑。對于碳素鋼，可以加入焦炭，CAS2，SiC，相比較來看，諸如焦炭和KEC-2等除氧劑相對便宜，這有助于減少鋁合金的消耗和實現更高的合金提取率氧化鋁：對于低碳鋼，在優化除氣過程中，可使用焦炭，CAC2，AMmFe等，氬含量超過3分鐘，在必要時，應在鋁渣球等擴散脫氧劑中添加校正的Als成分，進一步調整鋁粒。完成第一次脫氧調整后，可將碳合金化，這種優化方法還將減少鋁合金的消費，使用廉價的脫氧劑這種合金的產量，像錳一樣。擴散脫氧劑的使用可降低爐渣的氧化性，并能有效地控制鋁的損耗。根據氧氣含量標準，將焦炭、CAC2、MnFe等脫氧添加劑添加到0.06%~0.08%，用鋁線調整氧含量，增加氬的數量超過3分鐘；與實際脫碳氧相結合，可以實現真空精煉RH-TB，用低碳硅實現初始脫氧，硅含量不應超過對煉鋼組件的要求在這個基礎上，可以優化鋁的使用，使鋼中的氧含量低于0.002%。最后，可以實現鈦鐵的脫氧以及調整鈦鐵含量和完成三階段脫氧。可以用鋁渣球來覆蓋鋼包表面，優化方案將降低鋁合金的脫氧費用和消耗。擴散脫氧劑的三倍使用可降低沉淀物和氧化物的氧化性。

5.3 工藝優化效果

為了確定工藝優化效果，必須對優化前后的合金消耗量進行比較，通過優化脫氧工藝，可以有效控制脫氧合金消耗量。提高錳、硅等元素的回收率，同時減少酸溶性鋁的損失，從而有效降低脫氧成本，提高連鑄坯的質量。

6 結語

最后，鋼的質量與控制煉鋼過程中的氧氣密切相關，因此，在實踐中，煉鋼廠必須根據氧的危害具體調節氧氣的含量。該條明確了煉鋼過程中的質量控制因素，對煉鋼過程中氧的形成和氧的危險進行具體分析，并描述了煉鋼機的脫氧方法以及具體的操作，以提供科學指導和支持，在轉爐操作中的脫氧過程，從而促使轉爐鋼質量全面提高。