炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺分析

炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺分析

马哲

唐山中厚板材有限公司 河北唐山 063600

摘要：对于钢铁企业而言，如果想要切实的提升自身在市场中的核心竞争力，就要通过现代化的生产工艺来不断的提升钢产品的品质，不断降低生产的成本。在转炉炼钢的过程中，会产生大量的氧气。如果在钢液中含有过多的氧气，必然会对钢产品的品质和质量产生直接的影响。为此，了解和掌握转炉冶炼以及炼钢生产实际，氧气产生的危害，并采用科学合理的脱氧工艺，对提高钢产品质量，提高钢厂生产产能，从推动钢厂持续健康发展有着非常重要的意义。

关键词：炼钢生产；转炉；炼钢；脱氧工艺

1转炉冶炼的概述

转炉冶炼是在高炉高温条件下将生铁进行相应的氧化处理，来控制和降低生铁内碳元素含量，来有效保证钢材质量。在熔点上生铁和钢材有所不同，同时，含碳量也存在很大差异，钢材含碳量在2%以下，同时相较于生铁熔点更高，大约为1450℃～1500℃。但是铁的熔点就稍微低一点，大约为1100℃~1200℃。其次，钢中的铁和碳元素会形成碳化铁固溶体，因此随着碳的容量的不断增加，其硬度和强度也会逐渐增加，但整体的韧性和成型性会有所降低。它在物理性、化学性和机械性等方面表现很好，可用于拉伸、压制、轧制、冲压以及拉伸等深加工，整体而言用途很广泛。转炉炼钢的主要成分就是低碳钢，低碳钢转炉脱碳的整体速度比较快，而且钢中含有的气体含量比较低，从而保证了钢具有良好的塑性，焊接性和深冲性强，因此，低碳钢常用于制造低碳软钢丝、热轧和冷轧钢板、冷弯钢板和镀锌板等。可以看出，由转炉钢制成的各种硬钢丝、结构钢和轴承钢得到了很好的使用。

2氧在炼钢中的产生以及危害

无论采用何种方法进行炼钢，主要目的是将其中的化学杂质清除，特别是锰、硅、磷、碳等化学杂质清除过程当中，会应用其中的氧气，引发氧化反应，让杂质和氧气共同结合在一起，形成一种新的氧化合物，并析出其中的杂质。氧在钢液中是不可避免而存在的，所以吹氧炼钢时，由于钢液氧化以及杂质含量不断下降，氧气在钢液中的含量也会不断提升，氧气在钢液中如果未得到全面的处理，钢液中含氧量较高，待其凝固时，便会和钢液产生反应，形成结晶，同时也会生成氧化亚铁，由于钢液当中氧化亚铁的存在，会破坏掉铸坯，从而影响钢产品质量，更甚者引发变形问题，出现热脆情况，还会造成钢铁氧化问题。首先，如果钢液中的氧含量过高，不但会降低钢产品的形状塑造效率，还会使钢产品产生热脆的现象。其次，如果钢液中的氧含量过高，在钢液冷凝的过程中，钢液中的碳和氧就会发生化学反应，从而产生一氧化碳气泡，进而使钢液出现沸腾的现象。另外，一旦钢液中产生一氧化碳气泡，就会对钢锭的密度和钢强产生直接的影响。

3脱氧工艺的应用

在转炉炼钢过程中，目前主要的脱氧工艺包括沉淀脱氧法、扩散脱氧法以及真空脱氧法。脱氧剂是重要的脱氧原材料，主要是通过铝、硅、锰等材料所制成，在实际的生产实际，能和钢液内的氧气产生化学反应，固定氧气，并实现脱氧的效果。脱氧剂材料不通过，脱氧效果也存在很大不同，与锰相比，铝脱氧剂效果更好，因此常常采用锰脱氧剂来处理沸腾钢，而铝脱氧剂主要应用于镇静钢脱氧。另外在实际应用时，应当与实际脱氧要求对符合脱氧剂进行配置，来有效提升脱氧作用，确保钢材质量。

3.1沉淀脱氧法

在沉淀脱氧的过程中，脱氧效果受脱氧剂的影响较大，在不断研究以及实践的过程中，采用一些优化措施对原有脱氧工艺进行优化，在原来脱氧剂的基础上，进行钙系脱氧剂为前提的沉淀脱氧工艺研究，提升了脱氧效果。1）钙系脱氧剂所具有的理化成分，在这类脱氧剂中，包含的主要成分为钙、碳、铼、硅、钡、铝等，通过科学的配比下，能够大大提升钙系脱氧剂的脱氧效果。2）钙系脱氧剂的工作原理。钙是第二主族元素，相较于其他其他元素具有更好结核性，钡是钙的同族元素，具有更好的脱氧作用，在硅铝铁内加入钡，能够生成硅铝钡，可以大大的增强其脱氧能力。然而相较于钙，在脱氧能力方面，钡的脱氧能力相对较弱。在摩尔质量上钙和钡比为1：3.43，这显示出在脱氧过程中，倘若将钙加入1kg能够达到良好的脱氧效果，那么加入钡时则需要加入3.43kg。但钙在铁液体内则具有较小的溶解度，铁液达到1600℃时，在溶解度上只有0.03%，同时固态的钙没有溶解性。另外钙具有较大的蒸气压，炼钢液达到1600℃时，其中的钙可以达到1.98个大气压。如果仅仅利用钙作为脱氧剂，对于钙的消耗量非常的大，也会造成成本大大增加，影响经济效益的提升。所以，为了有效的保证脱氧剂效果，增加经济效益，则需要有效的提升铁液内钙的溶解度，将硅、碳、铝等适当的加入到钙剂当中，促进铁液钙溶解度不断加大。

3.2扩散脱氧法

扩散脱氧工艺是一种应用较为广泛的脱氧工艺。扩散脱氧工艺就是利用脱氧剂来降低炉渣中的氧化铁含量，让钢液中的氧化铁逐渐的转移到炉渣中。炉渣中的氧化铁含量是决定熔池中氧含量的主要因素。扩散脱氧工艺主要分为两种方式，一种是炉内脱氧，另一种是盛钢桶内脱氧。就炉内脱氧而言，通常情况下，使用的脱氧剂为硅铁。炉内脱氧有很多的优势，不但能够降低钢液被脱氧产物污染的几率，还能够减少合金元素和脱氧剂的烧损。但是炉内脱氧也存在一定的弊端，例如生产效率较低和炉衬寿命较短。另外，如果使用的是强脱氧剂，还会增加脱氧剂的损耗量。就盛钢桶内脱氧而言，就是将氧化铁含量较低的合成渣放置于钢桶内与钢液混合，通常情况下，为了增加扩散脱氧的速度，会采用合成渣洗法，因此，盛钢桶内脱氧的脱氧效果是很不错的。目前，合成渣洗法的应用越来越广泛。

3.3真空脱氧法

真空脱氧法就是先提供一个足够大的真空空间，然后将钢包中的钢水置于其中进行钢水的脱氧处理，由于气压的作用就可以在很大程度上将钢水中碳和氧的原有平衡打破，进而促进碳和氧法神化学反应，进而得到脱氧后的钢水。另外，为了促进碳和氧的有效反应，可以适量在真空中吹入惰性气体。真空脱氧主要产生的气体就是一氧化碳，一氧化碳不会对钢水产生污染，还可以在很大程度上加快钢水搅拌的速度，进而促进反应，保证整个脱氧过程反应剧烈，脱氧更彻底，这也在一定程度上节省了石灰与脱氧剂，进而减少生产的整体成本。

4结语

总之，真空脱氧法产生的效果比较好，但是需要较高的工艺和设备。而沉淀脱氧法所需要的整个的工艺流程和相关的设备比较简单，但是，整体产生的脱氧效果没有真空脱氧法好。扩散脱氧法虽然整体的脱氧效果比较好，但达到的脱氧速度不是很快。也就是说每种方法都有其优缺点。所以为了达到企业的整体生产效率，相关企业应当充分结合实际全面考虑，采用有效的方法进行脱氧方法，提高脱氧效果，控制成本投入，推动炼钢生产工作效率的不断提升，创造更大的经济价值。

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