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(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)實(shí)際時(shí)常會產(chǎn)生一些氧氣，這些氧氣的存在會對鋼產(chǎn)品質(zhì)量造成一定影響，更會影響鋼廠生產(chǎn)效益，阻礙鋼廠持續(xù)健康發(fā)展。為此，了解和掌握轉(zhuǎn)爐冶煉以及煉鋼生產(chǎn)實(shí)際，氧氣產(chǎn)生的危害，并采用科學(xué)合理的脫氧工藝，對提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量，提高鋼廠生產(chǎn)產(chǎn)能，從推動鋼廠持續(xù)健康發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 轉(zhuǎn)爐冶煉概述

轉(zhuǎn)爐冶煉是在高爐高溫條件下將生鐵進(jìn)行相應(yīng)的氧化處理，來控制和降低生鐵內(nèi)碳元素含量，來有效保證剛鋼材質(zhì)量。在熔點(diǎn)上生鐵和鋼材有所不同，同時(shí)含碳量也存在很大差異，鋼材含碳量在2%以下，同時(shí)相較于生鐵熔點(diǎn)更高，大約為1450℃～1500℃。轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的鋼材屬于低碳鋼，這種鋼材強(qiáng)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(yōu)越性，在焊接、鍛造、加工各種構(gòu)件中應(yīng)用廣泛。

2 氧在煉鋼中的產(chǎn)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(chǎn)生氧基本，但無論采用何種方法進(jìn)行煉鋼，主要目的是將其中的化學(xué)雜質(zhì)清除，特別是錳、硅、磷、碳等化學(xué)雜質(zhì)清除過程當(dāng)中，會應(yīng)用其中的氧氣，引發(fā)氧化反應(yīng)，讓雜質(zhì)和氧氣共同結(jié)合在一起，形成一種新的氧化合物，并析出其中的雜質(zhì)。

氧在鋼液中是不可避免而存在的，所以吹氧煉鋼時(shí)，由于鋼液氧化以及雜質(zhì)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(shí)，便會和鋼液產(chǎn)生反應(yīng)，形成結(jié)晶，同時(shí)也會生成氧化亞鐵，由于鋼液當(dāng)中氧化亞鐵的存在，會破壞掉鑄坯，從而影響鋼產(chǎn)品質(zhì)量，更甚者引發(fā)變形問題，出現(xiàn)熱脆情況，還會造成鋼鐵氧化問題。如果氧含量在鋼液當(dāng)中非常多，為進(jìn)一步加重硫的危害，并不斷出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，在化學(xué)反應(yīng)過程當(dāng)中產(chǎn)生各類氧化雜質(zhì)，在鋼體中夾雜，危害鋼材質(zhì)量，導(dǎo)致其力學(xué)性能出現(xiàn)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(chǎn)生反應(yīng)，并在反應(yīng)過程當(dāng)中生成一氧化碳?xì)馀蓊惖奈镔|(zhì)，氣泡析出之后和鋼液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引發(fā)沸騰情況。特別是氧含量較高時(shí)，造成的沸騰現(xiàn)象更為突出，由于鋼液當(dāng)中存在不同程度的脫氧過程，造成的沸騰現(xiàn)象也存在很大的不同，根據(jù)不同的沸騰情況，有以下幾種不同的鋼，如沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼，如果有一氧化碳的氣泡存在于鋼液當(dāng)中，會導(dǎo)致鑄坯內(nèi)部密度密度出現(xiàn)下降，破壞鋼的強(qiáng)度。由于上述問題存在，就應(yīng)當(dāng)通過脫氧方法應(yīng)用進(jìn)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(yīng)用

目前轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，主要的脫氧工藝包括沉淀脫氧法、擴(kuò)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(shí)際的生產(chǎn)實(shí)際，能和鋼液內(nèi)的氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，固定氧氣，并實(shí)現(xiàn)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(yīng)用于鎮(zhèn)靜鋼脫氧。另外在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)與實(shí)際脫氧要求對符合脫氧劑進(jìn)行配置，來有效提升脫氧作用，確保鋼材質(zhì)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(shí)踐的過程中，采用一些優(yōu)化措施對原有脫氧工藝進(jìn)行優(yōu)化，在原來脫氧劑的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(xué)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(jié)核性，鋇是鈣的同族元素，具有更好的脫氧作用，在硅鋁鐵內(nèi)加入鋇，能夠生成硅鋁鋇，可以大大的增強(qiáng)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(zhì)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(dá)到良好的脫氧效果，那么加入鋇時(shí)則需要加入3.43kg。但鈣在鐵液體內(nèi)則具有較小的溶解度，鐵液達(dá)到1600℃時(shí)，在溶解度上只有0.03%，同時(shí)固態(tài)的鈣沒有溶解性。另外鈣具有較大的蒸氣壓，煉鋼液達(dá)到1600℃時(shí)，其中的鈣可以達(dá)到1.98個(gè)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(jīng)濟(jì)效益的提升。所以，為了有效的保證脫氧劑效果，增加經(jīng)濟(jì)效益，則需要有效的提升鐵液內(nèi)鈣的溶解度，將硅、碳、鋁等適當(dāng)?shù)募尤氲解}劑當(dāng)中，促進(jìn)鐵液鈣溶解度不斷加大。

3.2 擴(kuò)散脫氧法

這種脫氧方法，是將脫氧劑加入到爐渣內(nèi)，和鋼液內(nèi)的FeO產(chǎn)生反應(yīng)，并使鋼液中的FeO擴(kuò)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(yīng)用比較普遍。實(shí)際應(yīng)用過程中，氧在鋼液中不斷轉(zhuǎn)移擴(kuò)散至爐渣內(nèi)，導(dǎo)致爐渣中FeO不斷增高，為了進(jìn)一步提升爐渣擴(kuò)散能力，增強(qiáng)其脫氧效果，增強(qiáng)其脫氧效果FeO持續(xù)的擴(kuò)散到爐渣中，就需要將脫氧劑不斷的添加到爐渣內(nèi)。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(fā)揮著非常重要的作用，還能有效提升鋼產(chǎn)品的質(zhì)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(shí)間，同時(shí)在脫氧實(shí)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(chuàng)造一種真空環(huán)境，使鋼包內(nèi)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(yīng)，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(jìn)行鋼液脫氧，實(shí)際操作時(shí)，可將一些惰性的氬氣吹入其中，并和鋼液充分?jǐn)嚢瑁嵘撘簝?nèi)碳氧反應(yīng)水平，并生成一氧化碳。鋼液利用真空脫氧法脫氧時(shí)，會產(chǎn)生CO，鋼液不會受其污染，逸出的CO氣泡對增強(qiáng)鋼液攪拌具有重要的作用，提升反應(yīng)效果，增強(qiáng)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(dāng)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(zhuǎn)爐煉鋼過程當(dāng)中這種方法應(yīng)用比較普遍。

總之，在煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧方面，每種脫氧方法都有一定的優(yōu)缺點(diǎn)，在工作實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合實(shí)際全面考慮，采用有效的方法進(jìn)行脫氧方法，提高脫氧效果，控制成本投入，推動煉鋼生產(chǎn)工作效率的不斷提升，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。