高純凈鋼冶煉工藝優化研究

劉繼武（山東鋼鐵集團有限公司資本運營部,濟南 250101）

高純凈鋼冶煉工藝優化研究

劉繼武
（山東鋼鐵集團有限公司資本運營部,濟南 250101）

摘 要：高純度鋼的冶煉應控制好鋼的冶煉工藝，在冶煉過程中要將鋼雜質含量盡可能的降低，以便得出更高的純凈度鋼，這就需要對冶煉工藝加強優化，最終提升煉鋼純凈度。本文主要研究的是高純凈度剛在冶煉過程中的有關強化工藝以及改進鋼純凈度的具體方法。

關鍵詞：高純度鋼；優化研究；冶煉工藝分析

在目前的冶煉鋼鐵條件下，要想將鋼材中的磷和硫、氧以及氫、氮等的含量降低到0.01以下，然后將鋼的純度提高。這種煉鋼技術在不斷地發展和改進，在適應現代化發展和進步中，對于冶煉工藝以及冶煉設備等方面，應逐步采取有效措施提高鋼純度。

1　高純度鋼及其冶煉工藝分析

高純度剛主要是鋼質中的磷含量和硫含量以及氧和氮、氫等含量較少的鋼，而相對于非金屬雜質，對鋼材的質量產生很大的影響，鋼材對金屬雜質含量的影響以及其特征，是鋼鐵冶煉的水平和標志。尤其是在鋼材中的微量非金屬元素中，一般都是在鋼鐵的冶煉工藝過程中，由于鋼液固態引起的有害物質偏析濃縮而產生或者是結合出來的。

因此，可以說鋼材中含有非金屬雜質的含量高度和鋼的純凈度有很大的關系，由于鋼的純凈度屬于和鋼的一種相對概念，而且不同的鋼對于純凈度的要求也不盡相同。針對提高鋼純凈度，主要是對冶煉過程中將非金屬元素的含量進行降低，然后對非金屬元素控制其形態。

高純度鋼在冶煉中的工藝主要是運用科學的工藝，同時運用先進的冶煉設備進行鋼優化提煉。這種高純度鋼冶煉的基本理念主要是對非金屬雜質進行控制，保證其含量和形態以及尺寸都有嚴格的規定，按照相應的條件控制其含量，達到優質鋼材的標準和要求。基本上是對氧氣控制以及對脫硫的二次精煉，另外要運用有效的措施防止外來雜質侵害，例如，對于保護渣的二次氧化防護等。

首先，就高純度鋼在冶煉過程中應加強對氧控制，可以采用頂底復吹轉爐的方式進行氧含量的降低，然后才運用無渣出鋼的方法，以及鋁保護渣、結晶器保護渣的方式將鋼水進行脫氧，并進行爐渣氧位，從而有效的避免被二次氧化。

其次，高純度鋼對于冶煉過程中，要加強對硫含量控制。要注意硫在鋼材中的存在形式，主要是以硫化物的方式而存在，這種情況容易產生鑄坯裂紋，并且容易影響到鋼的抗腐性能，還會對鋼的韌性造成一定的沖擊力，使其韌性降低。因此，要對硫含量科學控制，先將其進行冶煉，在冶煉過程中進行鐵水的脫硫過程的處理，然后保證金屬液以及爐渣氧含量等保護好。然后在在冶煉的過程中，要注意對脫硫的處理，尤其是對于二次精煉的鋼水脫硫，一般可以采用的是合成渣脫硫方式，這種方式也同樣可以對噴粉以及加熱造渣以及對吹氬攪拌方式進行脫硫處理，需要說明的是應注意到爐渣以及金屬液里的氧應保持低含量。此外，在冶煉的時候要將二次鋼水以及轉爐鋼水進行脫硫，可以利用加入合成渣脫硫的方式進行。

2　對于高純凈鋼的冶煉工藝優化的研究

對高純凈鋼的冶煉工藝優化，主要是為了將鋼性能有效提高上去，同時再降低鋼的磷含量和硫含量、氧和氮、氫等含量，從而將鋼材的強韌性提高上去。因此，運用這種優化措施，能夠有效提高鋼水含量純凈度。在冶煉的過程中，要加強對氧含量控制，有利于鋼材的抗疲勞強度，同時要有效將鋼中氮含量降低下去，這樣對鋼深沖性能有利于改善。還要加強鋼匯總的除硫量，這樣有利于提高鋼熱加工性能。

需要重點說明的是，高純度鋼冶煉工藝中對氮含量的控制，主要采用的是轉爐控氮。首先利用活動煙罩，在運用變頻風機等檢測設備進行監測，主要是對吹煉升溫等做出微正壓檢測，并按照相應的檢測結果進行分析和調整。要將爐口壓力保證在50mbar左右，還要防止碳氧減弱而使得一氧化碳減弱，最后導致氮含量的增加。

在實際操作中，應注重維護底吹系統，將吹流量達到一定數值后，然后根據鋼材類型，再選擇合適的底吹模式。可以運用礦石以及鐵水的方式經氮含量適當的降低。一般是在轉爐鋼材出鋼的過程中，讓鋼水流入大約三分之一的時，這時將鋼包中添加必要的堿性精煉渣，使得鋼水避免和外界接觸，不會產生更多的氮含量。

運用RH爐進行控氮方法，這種方法要保證蒸汽的壓力要在10bar以上，且使溫度在190°以上。此外，蒸汽的溫度也要保證平衡，且爐中的真空槽一定應嚴密。在RH爐中如果進過合金處理，這時就有利于活性炭氧含量的處理，能夠快速脫氧。此還要在RH周圍做一氫封處理工作，保證氫封能夠阻止鋼液對氮含量的吸收，使得鋼液的氮含量有效降低。

對二次精煉的處理工作，主要包括鋼包頂渣改質以及二次精煉造渣優化控制。首先，對于鋼包精煉渣洗主要是為了增加全鋁含量，然后將頂渣氧化降低到一定程度，再將鋁含量降低，使得鋼質量有效提高上去。

其次，在對二次精煉造渣進行有效的優化控制。主要是對除硫工作的加熱造渣以及吹起攪拌等工作。為了有效避免出現氧化，應在操作前先深度脫氧，然后在進行造渣厚度的測量工作，按照相應的要求增加鋁含量，再度造渣設置科學的工藝，在造渣pH值保證脫硫效果達到最優，還要控制考正壓和底吹流量，保證增氮在15ppm和增氧達到30ppm。

3　結語

科學合理地運用優化方式對純凈鋼冶煉，能夠較大程度上改善冶煉中非金屬雜質的去除，使得鋼材中的磷、硫以及氧和氮、氫含量有效的降低許多，最終達到高純度凈鋼要求，滿足社會和市場的需求。對于高純度凈鋼的冶煉工藝通過優化之后，能夠縮短鋼材的精煉周期時間，同時對生產力的提高有很大的幫助作用，同時提高了市場競爭力和市場占有率。

參考文獻：

[1]陳子宏,薛正良.真空感應爐冶煉低鋁高純凈鋼的工藝研究[J].鑄造技術,2011,32(10):1361-1363.

[2]趙大同.高純凈鋼冶煉工藝優化探討[J].冶金經濟與管理, 2014(02):48-49.

[3]孫偉,曹同友,陳子宏等.真空感應爐冶煉高純凈鋼的方法[J].武鋼技術,2014(02):127-128.

[4]劉宗昌,任慧平,王海燕.含銅低碳高純凈鋼的固溶與時效工藝[J].金屬熱處理,2004,29(12):58-61.

[5]張宇斌,辛憲誠,鋼研所.“轉爐＋RH真空處理”冶煉高純度原料純鐵生產實踐及冶煉高純凈鋼工藝初探[J].太鋼科技,2002(04):13-16.