浅析炼钢生产的转炉炼钢脱氧工艺

浅析炼钢生产的转炉炼钢脱氧工艺

赵冬立

凌源钢铁股份有限公司   辽宁省凌源市 122500

摘要：近年来我国综合国力的不断增强，工业的迅猛发展，涌现出大量的工业企业。面对世界钢铁企业的剧烈竞争，各钢铁企业不断地逐步提高投资成本和质量管理。利用最新的技术和工艺改进产品，降低投资成本，这也是钢铁企业在提高产品竞争力阶段的一个重要目标。在目前的钢铁生产过程中，在转炉炼铁中不可避免地会产生氧气，因此有必要了解氧气在钢铁冶金中的有害作用，实施合理的脱氧方案，引进合理的脱氧技术，提高有效脱氧效果。

关键词：炼钢生产；转炉；脱氧工艺

引言

转炉炼钢过程中会产生大量的氧气，影响钢的生产质量和炼钢企业的生产效率，不利于提高企业的竞争力。因此，要深入研究转炉炼钢脱氧工艺，进一步提高工艺水平，有效保障炼钢质量。

1转炉炼钢的原理

转炉炼铁所使用的主要机械是旋转炉设备。旋转炉的形状近似于鸭梨，里面是由燃料气体混合物所组成的炉壁，炉体能够在360°内任何方向转动。炼铁所需要的主要原料是铁水的废钢，而转炉炼铁的全部吹炼步骤都是抗氧化反应，主要工作应该分为：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧以除去危险空气和杂物等，增加温度和改变成分。在吹炼期间的铁水温度和成分作业中需要运用热平衡方法和加白灰、轻烧公式，对冶炼钢渣体系生成适当的pH值和氧化镁以合理的比例去除C、P、S等，并使熔炼结果能够获得最理想的出钢温度和成分条件。因为在吹炼阶段中，顶吹空气与高炉内铁水、废钢等进行了强烈的化学氧化反应，最后产生铁流所充氧量无法达到钢材的品质要求，所以在出钢阶段中必须开展脱氧合金化技术来改善钢材的性能，以满足炼钢的需要。

2脱氧技术的现状

炼钢过程中存在较多的影响因素，需要合理控制。例如，原材料、设备操作等都会影响炼钢质量，因此，需要加强控制不同的工作环节，从而满足整体工作要求。脱养技术的现状如下：炼钢过程中包含较高含量的硅，而生成硅的同时会产生镇静钢，但硅的脱氧能力比较低，在实际应用过程中可能无法彻底脱氧，从而在钢材中产生气泡。在脱氧硅的过程中，可以在钢中混入硅盐酸，但会影响钢的使用性能。在完成脱氧处理后，二氧化硅呈现出酸性，可以回收钢液中的硫和磷。上世纪，人们已经开始利用铝脱氧技术，因此推动了炼钢脱氧技术的发展。当时的脱氧技术中，利用的脱氧剂为铝，有利于直接去除钢水中的大部分氧气。利用铝脱氧有利于提高脱氧效率，还可以降低二氧化硅的含量。鉴于此，在今后的发展过程中，要提高研究力度，从而获得优质的复合型脱氧剂。

3转炉炼钢脱氧工艺分析

3.1沉淀脱氧工艺

随着转炉和冶金钢铁除氧相关理论和应用的不断深入，在实际工业生产工程中进行了对除氧技术的有效优化，特别是采用钙为脱氧剂为核心的沉淀除氧技术，获得了更加突出的脱氧效益。（1）钙系脱氧剂的研究。钙系脱氧剂的主要成分，包括了钙、碳、硅、钡、铼、铝等，如果按照生钢的性质，对钙系脱氧剂的各种成分进行了适当配合后，将能够提高脱氧剂与氧结合度，进而实现了很好的脱氧作用。（2）钙系脱氧剂工作机制的研究。作为第二个主族元素，钙相对于其他微量元素拥有着更强大的综合能力。钡同时也是在碳酸钙的同族微量元素中有着很好脱氧作用的一种微量元素，利用把钡掺杂到硅铝铁中所形成的硅铝钡，就能够得到除氧特性。但是与碳酸钙生产过程一样，钡的除氧力也就比较弱了，如1.00∶3.43的钙与钡的平均摩尔质量比，就代表了当去掉以上工艺中相同量的金属氧化物以后，若要获得与加入1000g碳酸钙之后所产生相同的除氧效应，则需要3.43kg的钡。不过，因为在钢液中碳酸钙溶解度相当小，在1600℃的钢液中碳酸钙也只可以超过0.3%的溶解度，同时碳酸钙也并不可直接溶于固体铁中。此外，在1600℃钢液中，碳酸钙的最大蒸气压可以达到大气压的2倍，因此可见于碳酸钙产品中也存在着很大的最大蒸气压，而若是一味地将碳酸钙来作为脱氧剂使用，其所花费时间非常庞大，同时成本很高，也不利于大炼钢铁效果的提升。所以，如果为了达到很高的脱氧剂效果，并且提高脱氧质量，必须设法提高碳酸钙产品在钢液中的溶解性。可结合分析后往钙剂中添加了适当配比的硅、碳等微量元素，以增加碳酸钙在钢液中的溶解性。

3.2扩散脱氧工艺

利用扩散脱氧法可以有效脱离氧，在炉渣添加一定的脱氧剂，可以全面反应氧化剂和钢液中的氧化铁，向炉渣中全面扩散氧化铁。利用这种处理方式，可以全面脱离炼钢中的氧，优化炼钢效果。 可以在炉外或电炉中利用扩散脱氧法。不断增加炉渣中的氧化铁，同时扩大化学反应规模，会逐渐增加氧化剂的消耗量。为了持续性地开展脱氧反应，需要向炉渣中持续性地增加氧化剂，从而减少氧化铁含量。虽然这种处理方式的脱氧效果比较好，同时也可以保障钢的质量，但由于要消耗较多的材料，增加了生产成本，不利于保障使用效果。因此，要结合实际情况在炉中添加氩气物质，在提高反应速度的同时，也可以加大力度搅拌钢液，优化脱氧效果。

3.3真空脱氧工艺

真空氧化法是用抽空氧气的方法提供最大程度的真空，将待处理的钢液置于高真空条件下，破坏碳氧状态，催化碳和氧的化学交换，快速释放出一氧化碳和钢液，完成氧化过程。在低碳氧化过程中加入适当的放射性气体，也可以促进钢铁的燃烧，在整个低碳氧气形成的化学步骤中发挥催化作用。气体中CO的分解也有助于加速钢铁的碳化，并在低碳氧的整个化学步骤中起到催化作用。气体中的CO分解可以加速钢的碳化，减少钢的劣化。空气中的CO分解还可以通过促进钢材混合和提供更好的化学现象来提高氧化过程的质量，并可以通过减少氧化剂和二氧化硅的用量来减少氧化过程的投资量。一些工业生产过程中使用的技术更为简单，这意味着其他生产过程，如大转炉或电炉，被认为是改善和保证钢铁产品质量的最佳途径。

3.4普碳钢脱氧工艺

在使用普碳钢的脱氧技术进行炼钢期间，应当注意以下操作：（1）脱氧操作前期，在转炉产品中合理地加入了价格较低廉的增碳气体物质。（2）在硅铁和硅锰合金的作用中，逐渐开展脱氧作业和脱氧合金化操作。（3）在吹氩厂房内，实现了最深层次的除氧工序。在生产作业中，转炉大炼钢铁产品时，若是在回旋转炉的生产终点达到或超过0.05%，则可以在钢液充斥炉底之际立即加入增碳材料，并应该仔细地检测增碳材料的溶解状况与钢包翻腾情况，在确认其质量符合标准的前提下再加入相应硅铁与硅锰合金，以便于立即开展加工脱氧合金的作业；但若是在回旋转炉的生产终点低于或超过0.05%，则必须在对大炼钢铁产品进行调整20%以上的情况下，再加入适当的硅铁与硅锰合金，在预除氧气作业结束时依照程序将增碳材料和其他原材料重新加入到转机炉内，进而完成脱氧合金化作业。在实施吹氩的过程中既必须确保设备完整性，同时又必须严格按照规范控制作业力度和时机。与以前所采用相比，优化措施的脱氧工艺的经济效益更大，假设钢液中w（C）偏高可以使用增碳物质开展预脱氧作业，必须使用生产成本更低廉的硅铁开展脱氧，采用该种方法，既可以提高普碳钢脱氧工艺的安全稳定性，同时也可以减少投入时间，且使用和推广的价格都很高。

结语

炼钢产品的质量取决于炼钢生产过程中对氧浓度的有效控制，因此，炼钢生产过程中氧气浓度的控制应特别以最大允许的氧气浓度为基础。本研究的目的是提供科学和技术指导帮助，特别是通过确定转炉生产炼钢中的限制因素，分析转炉生产炼铁氧的产生及其对炼钢工艺的影响，并介绍脱氧技术及其在转炉生产工艺中的具体应用等问题，从而提高转炉生产炼钢效果，有效提高脱氧效果。

参考文献

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