淺析煉鋼生產中轉爐煉鋼脫氧工藝

趙巍 本鋼板材股份有限公司制造部

一、引言

鋼鐵企業管理者無一不希望自家企業的鋼材質量可以穩居市場龍頭，進而鋼鐵企業內部競爭不亞于一線城市內房地產行業之間的競爭。如何利用現存的先進脫氧工藝提升鋼材質量，降低脫氧成本變成了各個鋼鐵企業在行業中獲得核心競爭力的重點。由于在實際轉爐煉鋼過程中，必然會有氧氣的產生，而氧氣的存在對于轉爐煉鋼這個工業起著重要的作用。因此，鋼鐵企業管理者需要充分了解氧氣的存在對于鋼產品來說會產生怎樣的危害，并著重掌握脫氧技術的核心內容。以期達到少資金投入，大幅度脫氧的目的，讓煉鋼產業可以更快更好的發展起來。

二、轉爐石煉鋼脫氧工藝的誕生

一種成熟的脫氧工藝誕生之前都有無數個稚嫩的脫氧工藝為之鋪路，雖然這些稚嫩如今已不被企業所使用，但它們的存在偉大且有意義，值得用纖細的筆桿濃墨重彩地寫入歷史。1865年英國工程師貝斯麥通過研究得出了低吹酸性轉爐煉鋼法，讓鋼鐵變得更易制取，大量而廉價的鋼鐵從機器中源源不斷地生產出來，從而促進了歐洲的工業革命。1879年，發明的吹堿性轉爐煉鋼法更大大的提升了鋼鐵的轉化率和質量。又過百年，奧地利通過研究得到了純氧頂吹轉爐，將前人頭痛的祛除有害物質的難題解決掉的同時，也為后期完善而系統的脫氧工藝做出了鋪墊。

三、鋼材中氧氣存在的危害

鋼鐵作為一種滿足工程建筑需求的材料，企業一般要求其質量和性能都能夠承載住重達千斤的物品。可生鐵或廢鐵中一般都含有磷、硫、氫、氧、氮等元素，它們的存在讓鋼鐵的性能大打折扣。其中的氧元素則以非金屬物質存在于鋼液之中，在煉鋼吹氧這步驟中，想除去一些雜質金屬氧氣必須存在，并且發揮著不可替代的作用。例如，和雜質結合時形成氧化物沉淀，讓金屬雜質從鋼液中析出。在整個過程中氧氣含量充足時，金屬雜質將會被充分化為沉淀，但氧氣含量過飽和且不能有效處理后。會發生下列三種情況。①過量的氧氣會在鋼液凝固的途中與之發生化學反應，生成一種名為氧化亞鐵的雜質，此種物質的存在極有可能損害鑄培，嚴重者有可能使鋼材發生變形這種糟糕的情況，會對鋼材質量造成毀滅性打擊。②過量的氧元素與生鐵中的硫發生化學反應產生新的不可去除的雜質，鋼鐵一旦凝固成型，會破壞鋼材的力學結構，導致鋼材質量不均勻。③過量的氧氣與鋼液中的碳結合，生成一種名為一氧化碳的氣體。該氣體存在于鋼液中，會出現沸騰現象。當氧含量越高，一氧化碳氣體溢出的速度越快，沸騰現象越明顯。當一氧化碳氣體存在于鋼材之中，會導致鋼材密度減小，內部強度降低。綜上所述，氧氣的存在有利有弊，希望各大煉鋼企業能夠充分利用氧氣，使其能夠造福于鋼鐵行業。

四、淺析四種轉爐煉鋼脫氧工藝

（一）沉淀脫氧法

專業人員不斷深入研究，轉爐煉鋼方法也與時俱進，不知不覺，轉爐煉鋼脫氧技術已經造福人類數百年了。作為最基礎的脫氧工藝——沉淀脫氧法，打開了脫氧工藝的大門，讓人們意識到脫氧對于煉鋼是多么的重要。①沉淀脫氧的概念理解，即將把鋼液中放入脫氧劑，當脫氧劑遇到鋼液中的氧元素，便會發生化學反應，將其從鋼液中奪走，進而降低鋼液中氧元素含量，提高鋼鐵質量。由于生成的含氧產物密度小且不溶于鋼液，最終產物沉淀在鋼爐內。因此，這種脫氧方法叫作沉淀脫氧。②沉淀脫氧的優缺點。因為脫氧劑直接和鋼液中氧元素接觸，所以沉淀脫氧的特點顯而易見，操作便捷、花費低、速度快、對設備要求簡單、工藝流程更少、大大降低了人工勞動。但缺點也更加明顯，這是因為脫氧產物為沉淀狀態，大部分會殘留在精煉好的鋼液中，在一定程度上，鋼的純度會大打折扣，目前并沒有工藝可以解決這類問題。

（二）擴散脫氧法

擴散脫氧法的主要做法就是將鋁、硅、錳等脫氧劑放入煉鋼爐中，讓煉鋼爐中氧鐵元素和脫氧劑發生化學反應達到減少氧化鐵的目的，是一種讓鋼水中的氧化鐵轉移到原有爐渣的步驟。擴散脫氧有兩種：①爐脫氧；②鋼桶脫氧。其中，爐內脫氧法可以更好的將鋼水中的脫氧產物消除，在最大程度上節約脫氧劑的用量并降低合金元素的流失，但這種方法并不是百利而無一害，使用擴散脫氧法煉鋼的缺點有生產效率低、擴散速度慢、爐壁使用壽命縮短、消耗脫氧劑多。并且在利用硅這類強脫氧劑進行脫氧時，極其容易發生磷元素被回收現象，從而使脫氧劑消耗量增大，提升脫氧工序的成本。

（三）真空脫氧法

顧名思義，真空脫氧法是利用抽空技術，打造出真空環境放置冶煉好的鋼液，在真空環境中碳氧更易發生化學反應，使得一氧化碳氣體從鋼液中跑出，達到脫氧的目的。企業想提高脫氧的速度和效率時，可嘗試向容器中吹入惰性氣體，例如，氬氣、氖氣等，這種不能助燃并且不能燃燒的氣體會加快鋼液的攪拌速度，推進碳氧反應的進行。使一氧化碳氣體成功從鋼水中排出，使脫氧效果和速率更上一層樓的同時還大大減少了石灰的消耗，并且降低了脫氧成本節約了脫氧劑。在工作人員實際操作過程中，會發覺操作步驟比上述兩種更簡練，得出的產物質量也更好，所以在轉爐煉鋼過程中，此種方法常常被各大企業廣泛使用。

五、結語

總而言之，煉鋼企業期盼找到符合企業的脫氧生產方法應當首先了解實際的企業狀況和生產現狀，由專業人員進行分析和研究，比較各種脫氧工藝的優缺點，最終尋找出一種高效且環保的轉爐煉鋼脫氧工藝供自家企業使用。這在很大程度上不僅能夠提高企業在市場上核心競爭力和鋼鐵產出率，還能夠推進社會發展為我國各大需鐵行業提供了強有力的保障。