铝灰在氧化物冶金工艺过程中的应用

Application of Aluminum Ash in Oxide Metallurgy Process
TAN Guangzhi1 YU Haiming2 SU Ning1 NIE Yumei1
(1.Xinjiang Industrial Vocational and Technical College,Urumqi Xinjiang 830022; 2.Xinjiang Zhonghe Dazheng Metallurgical Technology Co., Ltd.,Urumqi Xinjiang 830022)
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第 27 期
பைடு நூலகம்
铝灰在氧化物冶金工艺过程中的应用
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铝灰在炼钢的生产中已有大量的应用，已有的研究 和实践均证实，采用铝灰脱氧，铝灰中的氮化铝能够对钢 液增氮［4］，这是很多企业认为对优特钢生产有负面影响 的因素。本文就作者的研究和实践做介绍，希望推动在 高强钢生产工艺过程中，大量使用铝灰作为脱氧剂应用， 降低炼钢生产成本。
钢的性能和组织是密切相关的，细化晶粒是目前已 知 可 以 同 时 提 高 钢 的 强 度 和 韧 性 的 唯 一 方 法［1］，钢 中 1 μm 左右的夹杂物，在焊接的冷却过程中，可以诱发钢 中晶内铁素体形核，细化了钢的组织，显著改善了焊缝和 热影响区的强度和韧性，这一现象引起了冶金研究人员 的注意，形成了氧化物冶金技术的研究热潮。
摘 要：利用氧化物冶金技术生产 HRB400-HRB600 工艺过程中，精炼工序的造渣、脱氧、增氮、合金化工艺，
采用铝灰作为调整炉渣渣系和脱氧的材料，有助于优化冶炼工艺，降低冶炼成本，实现铝灰的高价值资源化
利用。
关键词：氧化物冶金；钢液增氮；吸附夹杂物；脱氧；脱硫
中图分类号：TG14
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2021）27-0030-04
1 高强度建筑用钢的生产工艺
氧化物冶金技术在钢铁企业最常见的应用是高强度 建筑用钢 HRB400-HRB800 的冶炼。不同企业的钢种， 采用不同的合金化工艺，表 2 列举了不同企业冶炼高强 度建筑用钢的主要化学成分。
在以上钢种的冶炼工艺过程中，目前最常见的冶炼 工艺是 LD（EAF）+LF+CCM 的流程，其中转炉或者电炉在 粗炼钢水出钢过程中，加入硅铁、硅锰合金、铬铁等，调整 钢液成分的同时，对于钢液进行沉淀脱氧。为了去除沉 淀脱氧过程中产生的夹杂物，加入石灰等渣辅料脱氧。 转炉和电炉出钢结束后，绝大多数的企业采用钢水的 LF 二次精炼工艺，经过初步脱氧的钢水，需要在 LF 精炼炉 进一步实施扩散脱氧、温度调整和微合金元素成分的调 整。即在 LF 工序造渣脱氧的同时，加入钒氮合金、钛铁 合金等贵重合金，调整钢液的成分。
二次铝灰 75.000 0.370 1.250 1.220 3.500 5.400 6.220 4.550
收稿日期：2021-06-24 作者简介：谭广志（1983—），男，硕士，讲师，研究方向:有色冶金与钢铁冶金交叉；俞海明（1968—）男，本科，总工程 师，研究方向:有色冶金与钢铁冶金交叉；宿宁（1989—），女，硕士，讲师，研究方向:环境治理；聂玉梅（1971—），女，硕 士，副高，研究方向:钢铁冶金。
Abstract:In the process of producing HRB400- HRB600 by oxide metallurgy technology, aluminum ash is used as the material to adjust the slag system and deoxidation in the processes of slagging, deoxidation, nitrogen increase and alloying in the refining process.This application is helpful to optimize the smelting process, reduce the smelting cost and realize the high-value resource utilization of aluminum ash. Keywords:oxide metallurgy;of steel liquid nitrogen;adsorbed inclusions;deoxidation;desulphurization
总 761 期第二十七期 2021 年 9 月
河南科技 Henan Science and Technology
工业技术
铝灰在氧化物冶金工艺过程中的应用
谭广志 1 俞海明 2 宿 宁 1 聂玉梅 1
（1. 新疆工业职业技术学院，新疆 乌鲁木齐 830022； 2 新疆中合大正冶金科技有限公司，新疆 乌鲁木齐 830022）
氧化物冶金技术最早的概念是 1990 年前后由日本 新日铁公司的研究人员提出的。其原理可概括如下：首 先控制钢中氧化物的成分、熔点、尺寸、分布等；再利用这 些氧化物作为钢中硫化物、氮化物和碳化物等的非均质 形核核心，对硫、氮、碳等析出物的析出和分布进行控制； 最后利用钢中所形成的氧、硫、氮、碳化物，通过钉扎高温 下晶界的迁移对晶粒的长大进行抑制或通过促进针状铁 素体和晶内粒状铁素体的形核来细化钢的组织。这一技 术使钢材具有良好的韧性、较高的强度及优良的可焊性， 使钢中的夹杂物变害为利，开创了一条提高钢材质量的
一次铝灰和二次铝灰中，含有大量的 α-Al2O3和少量 的氮化铝、少量的氟化物和碱金属盐，某厂典型的铝灰成 分（质量百分数 W%）如表 1 所示。
表 1 某厂的一次铝灰和二次铝灰的化学成分 单位：%
项目 Al+ Al2O3 Fe K Mg SiO2 Na N
F
一次铝灰 81.524 0.448 0.218 1.420 1.900 2.170 9.450 1.080
新途径。 已有的实践和研究证明，钒、钛在钢液中以固溶态和
化合态两种形式存在，固溶态的钒、钛对于高强度建筑用 钢几乎没有强化作用。只有钒钛的氮化物，才能够起到 强化作用［2］。并且氮化铝也是细化晶粒的物质。故高强 度建筑用钢在冶炼工艺过程中，采用钒氮合金、氮化硅、 氮化硅锰和向钢液合理增氮［3］，是高强度建筑用钢的一 项重要的工艺。