ASEA-SKF钢包精炼炉脱氧工艺研究(doc 9页)
浅析炼钢生产的转炉炼钢脱氧工艺
浅析炼钢生产的转炉炼钢脱氧工艺山西通才工贸有限公司山西临汾 043409摘要：钢铁企业在当前的市场竞争中面临着巨大的压力，需要提高投资成本和质量管理。
为了增强产品竞争力，运用最先进的科技和工艺改善产品是非常重要的。
其中，减少投资成本是一个重要的方向。
在钢铁生产的过程中，转炉炼铁是必不可少的。
然而，氧的产生也是不可避免的。
因此，我们需要认识到氧对炼钢冶金和钢铁生产的危害性。
为了解决这一问题，我们需要掌握合理的脱氧方案，并合理采用和脱氧工艺技术。
这样可以增加脱氧处理的实际效果，减少氧对钢铁的危害。
同时，我们还需要不断探索和研究新的脱氧工艺技术，以满足市场需求。
关键词：炼钢生产；转炉炼钢；脱氧工艺1转炉炼钢的原理转炉炼铁是一种常用的铁炼制方法，其使用旋转炉设备，可以360度内任意转动。
该方法的主要原料为铁水的废钢，其吹炼步骤包括脱碳、脱磷、脱硫和脱氧等反应。
在吹炼期间，需要运用热平衡方法以及加白灰、轻烧公式来控制铁水温度和成分，以去除杂质。
热平衡方法是指通过调整转炉内的氧气流量和废钢加入量来控制转炉内部的温度平衡。
同时，加白灰和轻烧公式也是非常重要的控制方法。
加白灰可以减少铁水中的氧化铁和氧化物，从而降低钢水中的杂质含量。
轻烧公式则可以通过添加特定的化合物来吸附和还原氧化物，同时还可以改善钢水的流动性和热稳定性。
在出钢阶段，需要开展脱氧合金化技术来改善钢材的性能。
该技术可以通过添加特定的元素来改变钢材的组成，从而提高其强度和韧性。
脱氧合金化技术还可以减少钢材中的气泡和夹杂物，提高其质量和性能。
2转炉冶炼概述在现代工业中，钢铁被广泛应用于各个领域，从建筑到汽车、航空航天等，都需要高性能的钢材。
而转炉炼钢作为钢铁生产的主要工艺之一，可以制造出具备优良物理性能和化学性能的高性能钢铁，备受业界青睐。
转炉炼钢通过氧化生铁中的碳，制造出高性能钢铁。
其中，碳含量在2.1%范围内可以产生钢铁。
生钢铁中的铁元素和碳元素形成过饱和的固溶体，提高铁、碳含量可以提升钢的韧性和可塑性。
探讨炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺
探讨炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺摘要：炼钢过程中，转炉炼钢是一种常见的工艺方法，在转炉炼钢脱氧中，脱氧剂的投入时机和投入量也是需要考虑的关键因素。
一般来说，脱氧剂应在转炉炉料熔化后投入，并在整个炼钢过程中适时地进行补充。
同时，脱氧剂的投入量也应该根据炉料的情况和脱氧剂的特性来进行合理的调整。
通过对转炉炼钢脱氧的分析研究，可以更好地掌握炼钢生产中的技术要点，提高炼钢产品的质量。
本文将深入探讨转炉炼钢脱氧的工艺原理和实践操作，包括脱氧剂的选择、投入时机、投入量以及操作温度等方面。
关键词：炼钢生产；转炉炼钢；脱氧工艺；研究分析1转炉炼钢脱氧的重要性和背景1.1背景在转炉炼钢之前，开炉炼钢是主要的钢铁生产方式。
但是，开炉炼钢需要使用大量的煤炭和铁矿石，这导致了能源和资源的浪费。
转炉炼钢是一种更加高效和节能的生产方式，它可以减少对煤炭和铁矿石的需求。
但是，由于炉内氧气的吹入和原料的还原反应，炉内气氛中会存在大量的氧气，这使得脱氧变得至关重要。
1.2脱氧的重要性脱氧可以减少钢材中的气体含量，例如氢气和氮气等。
这些气体会降低钢材的强度、韧性和延展性。
此外，氧气还会与钢材中的碳形成氧化物，这会使得钢材中的碳含量降低。
钢材中的碳含量对于钢材的硬度和强度有着重要的影响[1]。
因此，在转炉炼钢的过程中，通过脱氧可以有效地提高钢材的质量和性能。
1.3脱氧的方法转炉炼钢中有两种主要的脱氧方法，即硅脱氧和铝脱氧。
硅脱氧是最常用的方法，它通过在炉内加入硅来将氧气与硅反应，从而减少炉内氧气含量。
硅脱氧可以有效地减少氧气含量，但同时也会增加钢材中硅的含量。
铝脱氧则是一种更加高效的脱氧方法，它可以将氧气与铝反应，从而减少氧气含量，同时不会增加钢材中其他元素的含量。
铝脱氧可以生产出更加纯净的钢材。
2氧化铝脱氧法在转炉炼钢中的应用2.1背景在传统的转炉炼钢过程中，气氛中存在大量的氧气，这会使钢中存在过多的气体，如氮气、氧气和氢气等。
这些气体会导致钢中的气孔和夹杂物增多，从而降低钢的质量和性能。
关于转炉炼钢脱氧工艺研究
关于转炉炼钢脱氧工艺研究发布时间：2022-10-26T10:47:37.290Z 来源：《中国科技信息》2022年33卷第6月12期作者：马兵书1 孙春宝2[导读] 随着中国市场经济体制改革的不断深化马兵书1 孙春宝2天津市新天钢联合特钢有限公司天津市 301500摘要：随着中国市场经济体制改革的不断深化，中国钢铁行业面临着巨大的转型挑战。
在这一过程中，大多数企业采用先进生产技术，从而实现了成本的有效控制，促进了产品质量的进一步提高。
但是在转炉炼钢环节，脱氧工艺还存在一些不足之处，转炉工艺需要优化。
因此，文章重点就转炉炼钢脱氧工艺展开分析。
关键词：转炉炼钢；脱氧工艺；研究钢铁企业要想有长远的发展，就要对转炉炼钢技术和工艺进行升级，并选择合适的炼钢工艺。
转炉炼钢工艺就是降低炼钢过程中钢水中的杂质，使水钢的流动性和可塑性增强，从而使转炉炼钢的脱氧效果更加明显。
转炉炼钢技术冶炼钢材综合性能好，应用广泛。
转炉炼钢冶炼的主要原料是低碳钢，因为低碳钢在冶炼中的使用速度要比其他材料快得多，所以转炉炼钢的脱氧技术对于炼钢行业来说是非常重要的。
1 转炉炼钢中氧的产生及其危害转炉炼钢法与其他炼钢法的主要区别在于，不借助外加能源，仅靠吹入熔池的空气或氧气与生铁水中各种元素的放热氧化反应完成脱碳和脱除杂质的任务，并将钢液加热到钢材出口温度(1600℃或更高)。
转炉吹炼终了时，钢液中有少量过量的溶解氧，一般为0.01~0.08%。
其含量主要取决于精加工钢水的含碳量。
但是氧气在固体钢中的溶解度很低，只有0.002~0.003%，所以在凝固后浇注钢水的过程中，氧气以FeO的形式析出，影响了钢的质量。
所以，要炼成合格的钢，就必须脱氧。
脱氧的原理是将与氧亲合力较大的元素及其合金作为脱氧剂加入钢液中，使脱氧产物不溶于钢液，析出钢液，使钢中的氧含量降低到规定的限度。
图1为各元素在1600℃下脱氧能力的对比。
在常见脱氧元素锰、硅、铝的生产中，其脱氧能力依次增大。
关于炼钢转炉脱氧工艺研究
关于炼钢转炉脱氧工艺研究发布时间：2022-06-30T06:25:51.580Z 来源：《中国科技信息》2022年第5期作者：海亮[导读] 钢铁企业想要进行长远地发展，就需要对转炉炼钢技术工艺进行更新换代，选择出合适的炼钢工艺。
海亮首钢伊犁钢铁有限公司摘要：钢铁企业想要进行长远地发展，就需要对转炉炼钢技术工艺进行更新换代，选择出合适的炼钢工艺。
转炉炼钢工艺就是在炼钢的过程中减少钢水中的杂质物品，使钢水的流动性和可塑性增强，由此使转炉炼钢的脱氧效果更加明显。
转炉炼钢技术工艺不管是其冶炼出来的钢，使其无论是物理性还是化学性都较好，且冶炼出来的钢整体性能较好、用途较广。
转炉炼钢冶炼的主要原料就是低碳钢，因为使用低碳钢在冶炼时的速度相对于其他材料快的多，所以转炉炼钢的脱氧技术对于炼钢工业来讲是十分重要的。
关键词：炼钢转炉;脱氧工艺;工艺研究??引言随着国内建筑规模的不断扩大，对钢铁材料的需求也逐渐增加，钢铁企业必须要重视并强化炼铁设备装置的管理工作，在最大程度上提升管理质量水平，才能为企业的积极发展打下良好基础。
1电炉炼钢特点电炉炼钢是指以电能为主要能源，通过石墨电极与炉料放电拉弧，产生高达2000℃-6000℃以上的高温，以电弧辐射、温度对流和热传导的方式将废钢等原料熔化，再进行氧化和还原的炼钢过程。
用于炼钢的电炉包括电弧炉、感应电炉、电渣炉、电子束炉、自耗电弧炉等，行业内通常说的电炉钢是指用碱性电弧炉生产的钢。
电炉炼钢过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此更能有效地除去硫、磷等杂质。
电炉炼钢工艺流程短，设备简单，操作方便，比较易于控制污染，建设投资少，占地面积小，不需要像转炉炼钢那样必须依托于庞杂的炼铁系统，碳排放量仅为长流程炼钢的三分之一。
电弧炉炼钢对炉料的适应性很强，既能以废钢为主要原料，同时也能使用高炉或化铁炉铁水、海绵铁或热压块、生铁块等固态和液态含铁原料。
钢包精炼炉脱氧工艺探讨
钢包精炼炉脱氧工艺探讨引言钢包精炼炉是钢铁冶炼过程中重要的设备之一。
在钢包精炼炉中，脱氧是一个关键的工艺步骤，它可以有效地去除钢中的氧气，并改善钢的性能。
本文将探讨钢包精炼炉脱氧工艺的原理、方法和常见的影响因素，并介绍一些常用的脱氧剂。
脱氧工艺原理钢包精炼炉脱氧的基本原理是通过引入一种强力还原剂，使氧气和其他氧化物与之反应生成更稳定的化合物，从而将氧气从钢中移除。
脱氧后的钢具有较高的纯净度和噪声级别。
常用的脱氧剂有铝、硅和锰等。
脱氧工艺方法1. 铝脱氧法铝是常用的脱氧剂之一，它可以与钢中的氧气反应生成氧化铝。
铝脱氧法的操作步骤如下：•将适量的铝块加入钢包中，待铝完全融化。
•进行底吹或顶吹来促进氧化反应。
•在氧化反应后，将炉渣剂加入钢包。
2. 硅脱氧法硅也是常用的脱氧剂之一，它可以与氧气反应生成二氧化硅。
硅脱氧法的操作步骤如下：•在钢包中加入适量的硅块。
•进行底吹或顶吹来促进氧化反应。
•在氧化反应后，将炉渣剂加入钢包。
3. 锰脱氧法锰是另外一种常用的脱氧剂，它可以与氧气反应生成氧化锰。
锰脱氧法的操作步骤如下：•在钢包中加入适量的锰块。
•进行底吹或顶吹来促进氧化反应。
•在氧化反应后，将炉渣剂加入钢包。
脱氧工艺的影响因素钢包精炼炉脱氧工艺的效果受到多个因素的影响，下面列举了一些主要因素：•温度：脱氧反应的速率随温度的增加而增加，但过高的温度可能会导致钢的元素挥发。
•吹氧方式：顶吹和底吹是两种常见的吹氧方式，不同的吹氧方式对脱氧反应的强度产生不同的影响。
•脱氧剂用量：过多或过少的脱氧剂用量都会影响脱氧效果。
•炉渣剂配方：适当的炉渣剂配方可以促进氧化反应，并帮助提高脱氧效果。
•搅拌速度：搅拌可以促进氧化反应的进行，提高脱氧效果。
常用的脱氧剂1. 铝铝是最常用的脱氧剂之一。
它具有良好的氧化性能，可以有效地与钢中的氧气反应。
2. 硅硅也是常用的脱氧剂之一。
它的使用可以提高钢的冷加工塑性和热处理性能。
3. 锰锰是另外一种常用的脱氧剂。
ASEA-SKF精炼法
ASEA-SKF精炼法班级：10钢4 学号：201001100443 姓名：欧阳春摘要：本文介绍了EA-SKF精炼法的发展概况, 设备和流程以及处理效果与应用。
阐述了ASEA-SKF 精炼炉适用于处理的钢种，和在炼钢工艺过程中具有以下优点。
并进一步介绍了ASEA-SKF精炼炉处理过程钢水的脱氧。
关键词：ASEA-SKF精炼流程优点脱氧正文1、ASEA-SKF精炼法的发展概况EA-SKF精炼法是钢包内对钢液进行电弧加热、电磁搅拌和真空处理的一种炉外精炼技术。
因此种技术所用钢包兼具炼钢炉的加热精炼功能故称其设备为钢包精炼炉。
1965年。
瑞典滚珠轴承(SKF)公司为了改进滚珠轴承钢质量，提出了在钢包中精炼钢液的设想，与瑞典通用电气(ASEA)公司合作建成了第一座30t ASKA-SKF精炼炉。
该技术利用钢包精炼炉将炼钢过程分为两步：由初炼炉(电弧炉、感应炉、平炉或转炉等)熔化钢铁料、脱磷，必要时可以调整合金元素等，在含碳量和温度合适时即可出钢，至钢包(炉)内，然后在钢包炉内对初炼钢液进行电磁感应搅拌下的电弧加热、真空脱气、真空吹氧脱碳、脱硫以及调整成分和温度、脱氧和去除夹杂物等。
精炼后将钢包炉吊出，直接进行浇铸(模铸或连铸)。
2、ASEA-SKF精炼法的备和流程初炼钢液从初炼炉倾入钢包以后，将钢包吊至配备有电磁搅拌器的小车上，除去初炼炉熔渣，然后换造新渣，并经电弧加热至需要温度，钢包车运行至脱气工位，盖上真空盖进行脱气15～20min，同时进行电磁感应搅拌钢液。
脱气后经过斜槽漏斗加入合金，再进行电弧加热以达到合适的温度。
精炼的时间根据炉子的容量、钢种和质量的不同而异，一般在1～2h之间。
该装备上设有供取样和测温用的窗口。
为了使温度和成分均匀，加热的同时进行搅拌。
(见图)当冶炼低碳不锈钢时，可用设在真空盖上的吹氧枪(消耗式或水冷式的)进行真空吹氧脱碳，故此时它兼有VOD炉的精炼作用。
精炼完毕后，即可进行浇注。
炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺综述
炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺综述摘要：随着时代的不断发展，我国的钢铁工业也有了长足的进步。
为了实现节能减排，进一步促进钢铁工业良性发展，需要在现在的钢铁生产与制造过程中，积极探寻清洁生产工艺。
因此，要深入研究转炉炼钢脱氧工艺，进一步提高工艺水平，有效保障炼钢质量。
本文介绍了冶金钢铁生产过程中的主要产品质量控制因素，并分析了在转炉炼钢生产过程中氧的形成与影响，综述了在转炉炼钢产中的主要脱氧方案与具体操作。
关键词：炼钢生产；转炉炼钢；脱氧工艺中图分类号：TF703 文献标识码：A引言从整体上而言，我国的钢铁在生产过程中仍然存在着一定的质量问题，导致这方面问题出现的原因比较多，其中，转炉炼钢脱氧工艺的选择及其对钢水质量影响至关重要，而转炉炼钢脱氧在提升产品质量和效率上也发挥着非常关键的作用。
所以，应该从转炉炼钢脱氧工艺各个技术环节入手，加大探究力度，以此来推动冶炼钢铁技术的提升以保证钢铁产品质量。
1 转炉炼钢的原理转炉炼钢所使用的主体设备是转炉，炼钢所需要的主要原料是铁水及废钢，而转炉炼钢的全部吹炼步骤都是氧化反应，炼钢的主要任务为：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧以除去夹杂物等，目的是增加温度和调整成分。
在吹炼期间的钢水温度和成分控制中需要运用热平衡方法和加石灰、轻烧公式，在转炉冶炼操作过程中需要形成以适当的二元碱度（氧化钙同二氧化硅之比）及氧化镁为主要组分的渣系，以有效去除P、S等杂质元素，并使熔炼结果能够获得最理想的出钢温度和成分条件。
在吹炼阶段中，顶吹氧气与铁水、废钢等进行了强烈的化学氧化反应，所获得的钢水氧含量无法达到钢材的品质要求，所以在出钢阶段中必须开展脱氧合金化技术来得到质量要求合格的钢水，以满足炼钢的质量需要。
2 氧的生产和危害通常在原料和吹氧炼钢过程中产生氧。
因为炼钢过程中析出杂质时需要利用氧，在LF精炼和连铸阶段，析出杂质后将会随之减少氧的含量，且少量的氧不会影响钢的质量。
在炼钢过程中，如果没有有效处理钢液溶解的氧，将会导致氧含量超过控制标准。
钢包精炼炉喂丝生产工艺的物理模拟研究与优化
一、本课题的目的及意义课题目的及意义：喂丝工艺是20世纪80年代发展起来的炉外精炼技术。
它是根据不同钢种和质量要求，通过喂丝机向钢液里加入一定量铝丝、稀土丝或某种合金丝，在氩气搅拌的动力学作用下，能有效的达到对钢水的脱氧、脱硫、去除夹杂、改变夹杂形态以及准确的微调合金成分，合金收得率高，喂入的元素准确，改善金相组织、改善被处理金属的使用性能，提高其洁净度等，从而提高钢的质量和性能。
随着科学技术的迅速发展，钢材性能和质量越来越被重视，炼钢生产率及成本等的要求也越来越高。
为了提高产品质量、生产率和降低生产成本，喂丝工艺改变钢水的内在质量、流动性和连续生产过程；它不单独占用时间处理，缩短了浇钢和钢液发生二次氧化的时间；可避免钢包长水口堵塞。
通过喂丝可生产出化学成分范围很窄、用途重要的钢种，并能保证不同钢号的钢材力学性能的均一性。
采用钢包喂丝和吹氩结合即可在较短的时间内完成精炼操作，是获得高纯度、高均匀性、高精度钢材，保证均衡生产的重要措施。
因此对钢包喂丝工艺的研究具有十分重要的意义。
二、国内外研究现状（文献综述）1. 国外喂丝技术的发展现状自1975年，美国Pfizer公司通过采用包芯线在北美首创了喂丝技术以来，钢包喂丝处理经历了钢液表面喂丝和钢液内部喂丝两个阶段，其中内部喂丝出现了第一代喂丝枪和第二代喂丝枪。
比较得之，第二代喂丝枪的合金收得率显著提高。
它能够进入临界深度以下的钢液内部。
为了避免钢液赌塞喂丝通道，在该通道中加入了一定压力的氩气。
由于融化需要时间，合金丝离开喷嘴后会继续下行，在浮力的作用下发生横向位移。
氩气从星形喷嘴中喷出后沿枪体上升，诱导钢液在钢包中形成环流，是液珠与钢液均匀混合，脱氧形成的CaO也随之带离钢液内部进组钢渣中。
早期的第二代喂丝枪离开或进入钢液内部依靠工作台或钢包的升降。
目前使用的第二代喂丝枪在固定导丝管外再加一活动导丝管，二者之间采用密封涵密封，进入钢包内部的是活动导丝管。
EUS公司的ASEA—SKF二次精炼
EUS公司的ASEA—SKF二次精炼
Rumc.,RE;查望信
【期刊名称】《钢铁译文集》
【年(卷),期】1995(000)002
【总页数】6页(P38-43)
【作者】Rumc.,RE;查望信
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TF769.2
【相关文献】
1.钙系脱氧剂在ASEA-SKF钢包精炼炉的工业试验 [J], 焦兴利;汤曙光
2.ASEA-SKF精炼炉VD处理过程钢水的脱氧 [J], 焦兴利;范鼎东;鲍未强
3.ASEA／SKF和TN二次精炼工艺的比较 [J], Tivell.B;陈会文
4.钙系脱氧剂在ASEA-SKF钢包精炼炉的工业试验 [J], 汤曙光;焦兴利
5.ASEA-SKF钢包精炼炉洁净钢冶炼工艺研究 [J], 范鼎东;张建平;唐希伦;刘国平;焦兴利
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ASEA-SKF钢包精炼炉脱氧工艺研究
ASEA-SKF钢包精炼炉脱氧工艺研究ASEA-SKF钢包精炼炉是一种常用于钢铁生产过程中的设备，通过炉脱氧工艺可以有效地去除钢水中的氧气，并使钢水中的氧含量降至可控范围内，满足钢材的质量要求。
在炉脱氧工艺中，首先需要将钢水注入到钢包中，并在钢水表面喷洒一层粉末镁或铝粉，然后通过强制通入中纯氩气，在钢水中形成一层保护气氛，防止氧气再进入钢水，同时提高钢水温度以促进脱氧反应的进行。
在炉脱氧工艺中，镁粉或铝粉起到还原剂的作用，能与钢水中的氧结合形成气体，通过钢包上部配备的气体收集系统将气泡收集起来，从而达到脱氧的目的。
而中纯氩气则起到冷却保护的作用，防止钢水受到二次氧化。
炉脱氧工艺的关键在于控制好脱氧剂与氧的反应速率，以及使得脱氧剂能充分与钢水中的氧反应，从而达到钢水中氧含量的控制。
一般来说，脱氧剂的添加量根据钢水中的氧含量来确定，通常为钢水中氧的1.5-2倍。
ASEA-SKF钢包精炼炉脱氧工艺具有以下优点：首先，能够有效地控制钢水中的氧含量，提高钢材质量；其次，工艺简单，操作方便，适用于各类钢铁生产；再次，对环境友好，由于利用中纯氩气进行冷却保护，减少了氧化产生的废气和废渣的形成。
然而，ASEA-SKF钢包精炼炉脱氧工艺也存在一些问题需要解决。
例如，脱氧剂的添加量需要精确控制，过多或过少都会影响脱氧效果；同时，脱氧剂的粒度、形态等也会影响反应速率和效果。
综上所述，ASEA-SKF钢包精炼炉脱氧工艺是一种常用的钢水精炼工艺，通过添加脱氧剂和冷却保护气体，能够有效地降低钢水中的氧含量，从而提高钢材质量。
然而，对脱氧剂的添加量和形态等参数需要进行精确控制，以获得良好的脱氧效果。
ASEA-SKF钢包精炼炉是一种广泛采用的钢水精炼设备，常用于钢铁生产过程中。
脱氧是其中一个重要的工艺环节，通过脱氧工艺可以有效地去除钢水中的氧气，从而达到控制钢水质量的目的。
在钢包精炼炉中进行脱氧过程需要控制多个关键参数，包括脱氧剂的添加量、粒度及形态、冷却保护气体的流量和压力等。
论特殊钢精炼过程中的脱氧及夹渣物控制
论特殊钢精炼过程中的脱氧及夹渣物控制【摘要】特殊钢一般是指采用特殊工艺和装备生产的、具有特殊化学成分要求并能保证特殊性能的、应用于特殊场合的钢类。
与普通钢相比，特殊钢要求高纯净度、高均匀性和高尺寸精度，特殊钢精炼与普通优质钢相比，除了含有合金元素及低的杂质元素（S、P、H、N等）外，一个重要特点是对钢中氧和夹杂物的要求极高。
由于在脱氧钢液精炼生产过程中存在着脱氧元素-钢中溶解氧、钢-渣、钢液-夹杂物、钢液-耐火材料、渣-耐火材料间的反应与平衡，因此在冶炼不同钢种时，选用合适的脱氧剂、适当成分的炉渣和钢包材质，对控制夹杂物的数量、组成和形态至关重要。
【关键词】特殊钢；脱氧工艺；夹杂物去除引言特殊钢是针对客户提出的质量要求，钢厂不断改进工艺，逐步提高成分、尺寸精确度和洁净度的各类钢的总称。
钢中总氧量[TO]是衡量钢洁净度的重要标识，对于不同的钢种，其控制要求也不尽相同。
通过热力学计算，比较不同脱氧剂的脱氧能力，并典型特殊钢种精炼过程中的脱氧及夹杂物控制，分析和讨论不同脱氧元素与钢液、熔渣以及耐火材料之间的相互作用机制。
1.钢液脱氧分析不管用什么方法炼钢，都需要在熔池中供氧去除C、Si、Mn、P等杂质元素，氧化精炼结束后，钢液达到了一定的成分和温度，其氧含量一般超过了C-O平衡线，如图1所示。
如果钢水不进行脱氧，连铸坯就得不到正确的凝固组织结构，钢中氧含量高，还会产生皮下气泡、疏松等缺陷，并加剧S对钢的危害作用，而且还会生成过多的氧化物夹杂。
在室温下，钢中氧含量的增加将使钢的伸长率和断面收缩率显著降低。
在较低温度和含氧量极低时，钢的强度和韧性随氧含量的增加而急剧降低。
随氧含量的增加，钢的抗冲击性能下降，脆性转变温度很快升高。
氧在钢中形成氧化物夹杂，对钢的塑性、韧性和疲劳强度均有不利影响。
1.1 脱氧对钢液质量的影响：a.控制钢液凝固时产生的碳氧反应的程度，对镇静钢而言，要抑制碳氧反应，生成致密钢锭。
b.降低钢中氧和夹杂物。
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ASEA-SKF钢包精炼炉脱氧工艺研究(doc 9页)方案出钢/kg。
t-1倒包/kg。
t-1真空后净化搅拌/min1 加铝0.6 加铝0.9 喂Ca-Si线1.5kg/t 吹氩,152 脱氧剂1.6 脱氧剂2.2 喂Al线Als=0.020% 吹氩,103 脱氧剂1.6 脱氧剂2.2 Al 0.25kg/t,Si-Al-Ba 1.5kg/t 电磁搅拌,5注:表中脱氧剂指钙系脱氧剂表2 脱氧材料成份(w)%材料名称 C Ca Si Al BaCa-Si 28.4 55.6钙系脱氧剂 20 37.2 16Si-Al-Ba 36.24 19.79 12.763 几种脱氧材料的冶金特性3.1 铝铝主要用于钢液脱氧,其脱氧产物为固态的Al2O3,反应式为:2［Al］+3［O］=Al2O3ΔG°=1225000-393.8T (1)由热力学计算可以看到铝的脱氧基本上在1873K高温下完成,即加铝后的片刻之内,绝大部分氧就由溶解态转变为氧化物而析出。
文献资料［1］表明,含碳0.50%的钢,铝脱氧的二、三次脱氧产物占总量的22.5%～50.4%,这也说明铝脱氧速度很快,脱氧产物主要为一次生成。
由式(1),若设［Al］(w)为0.025%,钢液在1520℃～1600℃变化时,钢中溶解氧可以从3×10-6降至0.5×10-6。
因此,在精炼条件下,脱氧过程是一个夹杂物去除过程,一般可将这样一个脱氧过程看成一个准一级反应,即:［O］t =［O］exp(-S/V。
kt) (2)式中［O］t——精炼后t时间的含氧量/×10-6 V——钢液体积/m3［O］o——精炼初始时刻的含氧量/×10-6 k——钢液脱氧的传质系数/m。
s-1S——钢渣界面积/m2t——脱氧时间/s由(2)可见,精炼时间越长,钢中氧含量越低,即通过有效的搅拌和足够的精炼时间,可以使Al2O3上浮去除,从而降低钢中的氧含量。
3.2 硅铝钡Si-Al复合脱氧的产物可能是SiO2,Al2O3,3Al2O3。
2SiO2及FeO。
Al2O3,2FeO。
SiO2等,但在一般的炼钢过程中,钢液中［Si］、［Al］、［O］都处于常规范围内,Si-Al复合脱氧的产物主要为3Al2O3。
2SiO2或Al2O3。
在钢液中［O］含量较高时,脱氧产物主要是3Al2O3。
2SiO2,而随着氧含量的降低,脱氧产物以Al2O3为主。
Si-Al复合脱氧反应式为:6［Al］+2［Si］+13［O］=3Al2O3。
2SiO2(s)ΔG°=-4679530.9+1506.14T (3)1600K时,K=［O］13［Si］2［Al］6=1.29×10-52在Si-Al复合脱氧的基础上引入钡,形成硅铝钡复合脱氧剂,这种脱氧材料近几年在冶金中的应用越来越广。
钡的高沸点是优于钙、镁的重要特性。
钡对夹杂物的变性作用主要表现为降低夹杂物的熔点,改善夹杂物的形状和尺寸以及使杂物分布均匀化。
因此,含钡合金应用于炼钢过程,除能减少铝的消耗外,还能改变钢中夹杂物的形态及结晶组织的弥散度和均匀性,减少钢中夹杂物的含量,净化钢液,从而提高钢材质量,优化使用性能。
3.3 钙金属钙是很好的钢液净化剂,大多用于钢液的深脱氧和深脱硫。
硅铝脱氧的钢,钢中［O］已很低,一般在5×10-6左右,此时,钙直接脱氧反应不是主要的,但钙可以与大量存在于钢中的Al2O3发生反应,其反应式为:xCa+yAl2O3 =｛x(CaO)。
(y-1/3x)Al2O3｝+2/3xAl (4)钙在这些Al2O3夹杂颗粒中扩散,使钙连续地进入铝的位置,置换出来的铝进入钢液。
随着钙的扩散,在Al2O3夹杂表面CaO含量升高,当CaO＞25%时,钙铝酸盐呈液态,这种含CaO量高的液态钙铝酸盐夹杂物大部分浮出钢液,进入渣层,从而降低钢中的全氧。
钙也是一种很好的深脱硫剂,其反应式为:Ca(g)+［S］=CaS(s)ΔG°=-136380+40.94T (5)近年来,许多厂家采用了一种新型的钙系脱氧剂,其主要成分为碳化钙和硅钙。
新型钙系脱氧剂的应用,不仅解决了脱氧问题,而且大大减少了钢中的Al2O3夹杂含量。
4 试验结果及分析4.1 脱氧效果及分析采用3种脱氧工艺方案进行精炼的炉次,在不同阶段的钢中全氧含量见表3。
表3 不同精炼阶段的钢中全氧含量×10-6脱氧方案LF结束VD结束精炼结束1 29.2～32.4(30.8) 18.3～28.7(23.1) 15.9～22.1(18.6)2 32.1～49.5(40.8) 22.4～26.8(24.6) 19.5～26.2(24)3 33.5～39.9(36.2) 18.2～26.4(22.1) 21.5注:括弧中所列为平均值。
由表3可见,3个方案在VD结束后,钢中全氧含量基本相同;而精炼结束后钢中全氧含量相关较大,方案1脱氧效果最好,钢中［O］最低。
方案1的特点是在精炼前期使用强的脱氧剂铝,精炼结束前喂入Ca-Si线,使Al2O3夹杂变性或生成钙铝酸盐的物质,这些物质在5min的吹氩净化搅拌情况下上浮并被炉渣所捕获,从而使得钢中全氧含量降低。
方案2、方案3的特点是前期使用钙系脱氧剂及通过加热过程扩散脱氧和真空过程碳脱氧来降低钢中的氧位,最后用喂铝线及加铝的方法来保证Als的稳定性。
在方案2中,钙是在前期加入的,当铝线被喂入钢液时,钢液中残留的钙已很少,无法进行变性处理,其净化搅拌的作用和功能将显著减弱,钢中全氧含量在喂线前后变化无几;方案3在真空结束后向钢液中加入硅铝钒进行综合脱氧和变性处理,以便达到降低钢中全氧的目的,但所得结果并不理想,这可能是因为净化搅拌时间不够,变形过程还没有完全结束,夹杂物没有充分上浮所致。
因此,根据试验结果可以得知,采用精炼前期一次性加铝,真空结束后再利用Ca-Si作深脱氧及变性处理的工艺路线,其脱氧效果较佳,这个结论与脱氧原理也相吻合。
4.2 脱氧对脱氮、脱氢的影响3种脱氧工艺方案进行试验的炉次,钢中氢含量、氮含量见表4。
表4 不同阶段钢中氢含量、氮含量×10-6脱氧方案［N］,LF结束［N］,VD结束［N］,精炼结束［H］,真空后159.2～62.8(61.0)47.7～55.3(53) 51～55.2(52)2.1～2.7(2.4)248.3～54.9(51.6)41.1～48.5(44.8)40.2～46.3(43.3)1.6～3.3(2.5)354.2～60.9(54.5)45.6～48.3(46.8)46.52.0～3.4(2.6)注:括弧中所列为平均值由表4结果可以看出,方案1钢中氮含量较高,方案2、方案3钢中氮低些。
说明钢中氮含量与脱氧工艺有关。
方案2、3在出钢、倒包时采用钙质脱氧材料,钢中氧位相对较高,钢中高氧位,使得钢液在出钢及精炼时的吸氮过程受阻。
因为,在一定的条件下,氮在钢渣界面的吸附是氮在钢液中溶解的限制性环节,而钢液中溶解的氧原子是很强的表面活性物质,也能在相界上吸附并与氮原子争夺吸附点,所以,当钢液中氧位较高时将会降低钢液表面吸附氮的速度,从而使得氮的溶解速度减缓,钢液从大气中吸氮量减少,以致使钢液中氮含量下降。
因此,推迟强脱氧剂铝的加入可以减少出钢及精炼过程吸氮［2］。
方案1、2、3真空后钢中氢基本相同,说明脱氧工艺对脱氢的影响不大,钢中氢含量主要与真空处理工艺有关。
4.3 脱氧对脱硫的影响3种脱氧工艺方案进行实验的炉次,钢中硫含量见表5。
表5 试验炉次不同阶段钢中硫含量(w)%脱氧方案出钢［S］LF结束［S］VD结束［S］成品［S］10.023～0.032(0.029)0.008～0.013(0.011)0.006～0.008(0.007)0.002～0.006(0.004)20.023～0.032(0.029)0.013～0.016(0.014)0.010～0.015(0.012)0.007～0.012(0.011)30.023～0.032(0.029)0.012～0.017(0.013)0.008～0.014(0.011)0.005～0.013(0.009)注:括弧中所列为平均值。
由表5可见,方案2、3成品硫基本相当,而方案1成品硫明显低于方案2、3,这与表3所列的钢中氧位相对应。
这一点通过熔渣-金属间的脱硫反应式可以很明显地看出:［S］+(O-)=(S2-)+［O］(6)当钢中的［O］降低时,有利于反应向脱硫方向进行。
在本试验中,方案1采用了两次加铝脱氧,使得钢中［O］在进精炼站时就已经降到较低的水平,这样使得精炼全过程都在低氧位下进行,因此,精炼过程脱硫效果很好。
同时,还有不可忽略的钙的深脱硫作用。
图1［3］是钙和铝的加入对［O］含量的影响。
当［Al］=0.020%时,所对应的［O］=0.007%,当Ca加入后,［O］立即降为0.0006%,这样大大有利于脱硫反应。
而且Ca加入后,与S反应生成CaS,CaS在搅拌过程上浮到熔渣中去除,使得脱硫更加彻底。
因此,方案1是冶炼低硫钢较为理想的工艺路线。
图1 钙和铝的加入对［O］含量的影响5 结论(1)脱氧材料与脱氧工艺路线对其冶金效果的影响是明显的,可以通过不同的组合获得较为理想的工艺方法,以满足产品的功能要求。
(2)采用精炼早期一次性加铝,真空结束后喂Ca-Si类线剂的方法获得较低的钢中全氧含量,并可以冶炼低硫钢。
(3)在钢包精炼过程中采用前期弱脱氧的工艺有利于避免钢液吸氮,因此,对氮含量要求高的钢种可以采用前期使用钙系脱氧剂,最终加铝合金化的工艺方法。
致谢:参加本研究工作的还有:唐希伦、张建平、龚志翔等。
■作者单位：范鼎东(马鞍山钢铁股份有限公司)刘国平(马鞍山钢铁股份有限公司)参考文献：［1］蒋国昌编著.纯净钢及二次精炼,上海:上海科学技术出版社,1994:187［2］邱绍歧,祝桂华.电炉炼钢原理及工艺,北京:冶金工业出版社,1996:70［3］曲英.炼钢学原理,北京:冶金工业出版社,1980:213。