淺析煉鋼生產中轉爐煉鋼脫氧工藝

李彥杰，付春才

（河鋼股份有限公司邯鄲分公司，河北 邯鄲 056000）

轉爐煉鋼生產實際時常會產生一些氧氣，這些氧氣的存在會對鋼產品質量造成一定影響，更會影響鋼廠生產效益，阻礙鋼廠持續健康發展。為此，了解和掌握轉爐冶煉以及煉鋼生產實際，氧氣產生的危害，并采用科學合理的脫氧工藝，對提高鋼產品質量，提高鋼廠生產產能，從推動鋼廠持續健康發展有著非常重要的現實意義[1]。

1 轉爐冶煉概述

轉爐冶煉是在高爐高溫條件下將生鐵進行相應的氧化處理，來控制和降低生鐵內碳元素含量，來有效保證剛鋼材質量。在熔點上生鐵和鋼材有所不同，同時含碳量也存在很大差異，鋼材含碳量在2%以下，同時相較于生鐵熔點更高，大約為1450℃～1500℃。轉爐煉鋼生產的鋼材屬于低碳鋼，這種鋼材強度和硬度相對不高，但在可塑性以及韌性方面具有較好的優越性，在焊接、鍛造、加工各種構件中應用廣泛。

2 氧在煉鋼中的產生以及危害分析

氧氣在鋼液中通常以非金屬夾雜物和溶解氧氣方式存在，在原料以及吹氧煉鋼過程中會產生氧基本，但無論采用何種方法進行煉鋼，主要目的是將其中的化學雜質清除，特別是錳、硅、磷、碳等化學雜質清除過程當中，會應用其中的氧氣，引發氧化反應，讓雜質和氧氣共同結合在一起，形成一種新的氧化合物，并析出其中的雜質。

氧在鋼液中是不可避免而存在的，所以吹氧煉鋼時，由于鋼液氧化以及雜質含量不斷下降，氧氣在鋼液中的含量也會不斷提升，氧氣在鋼液中如果未得到全面的處理，鋼液中含氧量較高，待其凝固時，便會和鋼液產生反應，形成結晶，同時也會生成氧化亞鐵，由于鋼液當中氧化亞鐵的存在，會破壞掉鑄坯，從而影響鋼產品質量，更甚者引發變形問題，出現熱脆情況，還會造成鋼鐵氧化問題。如果氧含量在鋼液當中非常多，為進一步加重硫的危害，并不斷出現化學反應，在化學反應過程當中產生各類氧化雜質，在鋼體中夾雜，危害鋼材質量，導致其力學性能出現改變。冷凝階段的鋼液，鋼液中含有的碳元素也會和溶解氧產生反應，并在反應過程當中生成一氧化碳氣泡類的物質，氣泡析出之后和鋼液發生化學反應，引發沸騰情況。特別是氧含量較高時，造成的沸騰現象更為突出，由于鋼液當中存在不同程度的脫氧過程，造成的沸騰現象也存在很大的不同，根據不同的沸騰情況，有以下幾種不同的鋼，如沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼，如果有一氧化碳的氣泡存在于鋼液當中，會導致鑄坯內部密度密度出現下降，破壞鋼的強度。由于上述問題存在，就應當通過脫氧方法應用進行處理，提高鋼液中的脫氧效果，降低鋼液中的氧含量[2]。

3 脫氧工藝的應用

目前轉爐煉鋼過程中，主要的脫氧工藝包括沉淀脫氧法、擴散脫氧法以及真空脫氧法。脫氧劑是重要的脫氧原材料，主要是通過鋁、硅、錳等材料所制成，在實際的生產實際，能和鋼液內的氧氣產生化學反應，固定氧氣，并實現脫氧的效果。脫氧劑材料不通過，脫氧效果也存在很大不同，與猛相比鋁脫氧劑效果更好，因此常常采用錳脫氧劑來處理沸騰鋼，而鋁脫氧劑主要應用于鎮靜鋼脫氧。另外在實際應用時，應當與實際脫氧要求對符合脫氧劑進行配置，來有效提升脫氧作用，確保鋼材質量。

3.1 沉淀脫氧法

沉淀脫氧過程中，脫氧效果受脫氧劑的影響較大，在不斷研究以及實踐的過程中，采用一些優化措施對原有脫氧工藝進行優化，在原來脫氧劑的基礎上，進行鈣系脫氧劑為前提的沉淀脫氧工藝研究，大大提升了脫氧效果。

（1）鈣系脫氧劑所具有的理化成分，在這類脫氧劑中，包含的主要成分為鈣、碳、硅、鋇、錸、鋁等，通過科學的配比下，能夠大大提升鈣系脫氧劑的脫氧效果[3]。

（2）鈣系脫氧劑的工作原理。

鈣胃第二主族元素，相較于其他其他元素具有更好結核性，鋇是鈣的同族元素，具有更好的脫氧作用，在硅鋁鐵內加入鋇，能夠生成硅鋁鋇，可以大大的增強其脫氧能力。然而相較于鈣，在脫氧能力方面，鋇的脫氧能力相對較弱。在摩爾質量上鈣和鋇比為1：3.43，這顯示出在脫氧過程中，倘若將鈣加入1kg能夠達到良好的脫氧效果，那么加入鋇時則需要加入3.43kg。但鈣在鐵液體內則具有較小的溶解度，鐵液達到1600℃時，在溶解度上只有0.03%，同時固態的鈣沒有溶解性。另外鈣具有較大的蒸氣壓，煉鋼液達到1600℃時，其中的鈣可以達到1.98個大氣壓。倘若僅僅利用鈣作為脫氧劑，對于鈣的消耗量非常的大，也會造成成本大大增加，影響經濟效益的提升。所以，為了有效的保證脫氧劑效果，增加經濟效益，則需要有效的提升鐵液內鈣的溶解度，將硅、碳、鋁等適當的加入到鈣劑當中，促進鐵液鈣溶解度不斷加大。

3.2 擴散脫氧法

這種脫氧方法，是將脫氧劑加入到爐渣內，和鋼液內的FeO產生反應，并使鋼液中的FeO擴散到爐渣中，來有效控制和降低鋼液中的FeO含量水平，提升脫氧效果，通常而言這種脫氧方法，在爐外精煉以及電爐還原期應用比較普遍。實際應用過程中，氧在鋼液中不斷轉移擴散至爐渣內，導致爐渣中FeO不斷增高，為了進一步提升爐渣擴散能力，增強其脫氧效果，增強其脫氧效果FeO持續的擴散到爐渣中，就需要將脫氧劑不斷的添加到爐渣內。這種脫氧方法具有較好的脫氧程度，對控制鋼液中氧含量發揮著非常重要的作用，還能有效提升鋼產品的質量，然而這種脫氧方法，在脫氧速度上存在一定不足，需要較長的時間，同時在脫氧實際，還需要利用吹氬攪拌手段來提高脫氧速度。

3.3 真空脫氧法

這種脫氧方式是利用抽真空的手段，創造一種真空環境，使鋼包內的鋼液位于真空條件下，將鋼液中碳氧平衡有效打破，增加氧和碳的反應，并形成CO氣體，像鋼液之外溢出，提高其脫氧作用，通過真空脫氧方法進行鋼液脫氧，實際操作時，可將一些惰性的氬氣吹入其中，并和鋼液充分攪拌，提升鋼液內碳氧反應水平，并生成一氧化碳。鋼液利用真空脫氧法脫氧時，會產生CO，鋼液不會受其污染，逸出的CO氣泡對增強鋼液攪拌具有重要的作用，提升反應效果，增強脫氧作用，還能控制石灰和脫氧劑的消耗減少成本投入。如鋼液脫氧過程當中，非過氧化爐每次可以減少2229元的成本，而過氧化爐可以減少3000元的成本，這種脫氧手段具有較好的效果，而且還能有效減少成本投入，因此，轉爐煉鋼過程當中這種方法應用比較普遍。

總之，在煉鋼生產中轉爐煉鋼脫氧方面，每種脫氧方法都有一定的優缺點，在工作實踐中，應當充分結合實際全面考慮，采用有效的方法進行脫氧方法，提高脫氧效果，控制成本投入，推動煉鋼生產工作效率的不斷提升，創造更大的經濟價值。