炼钢厂15Ot转炉出钢脱氧工艺初探

摘要：在对脱氧理论进行再认识的基础上，通过对复合扩散脱氧剂在梅钢炼钢厂150t转炉出钢脱氧工艺试验，开发了新的转炉出钢过程脱氧工艺，可以显著降低成本和改善脱氧效果，对炼钢厂炼钢生产具有重要意义。

关键词：转炉；出钢；脱氧；工艺优化

炼钢厂生产工艺流程为15ot转炉～底吹氢站～LF炉精炼（部分钢种）～大板坯连铸机。投产初期转炉出钢时，除加人硅铁、锰铁外，主要采用加人台铝脱氧，其结果是不仅铝消耗量大，冶炼成本高，而且连铸过程水口结瘤问题出现几率较高，影响生产顺行。为了进一步降低成

本、改善脱氧效果，在对脱氧的有关理论问题重新认识的基础上，通过现场试验，成功开发了新的脱氧工艺，达到了显著降低成本和改善脱氧效果的目的。

1炼钢常用的脱氧方式

现代炼钢生产中，脱氧方法可分为使用脱氧剂脱氧和真空脱氧两大类，而前者又依据脱氧剂加入方法的不同，分为沉淀脱氧法和扩散脱氧法。

1.1沉淀脱权法

沉淀脱氧法是向钢液中加入与氧的亲和力比铁大的元素，使溶解于钢液中的氧化铁还原，用公式表示如下：

这种脱氧法的缺点是随着氧化铁的还原，在钢液中产生了新的氧化物Fexoy，因此采用这种方法脱氧时，必须创造夹杂物上浮的良好条件。

1.2扩散脱氧法

扩散脱氧法是将脱氧剂加入到炉渣中，直接降低炉渣中的氧化铁含量，借分配定律的作用使钢液中的氧化铁逐渐转移到炉渣中来。平衡状态下，氧在炉渣和钢液之间的分配服从分配定律为：

由上式可见，如人为降低（Feo），则钢液中的[FeO〕就会扩散进人炉渣。因此，决定熔池中氧含量的主要因素不是钢液中的含碳量，而是炉渣中的氧化铁含量。将含氧化铁较低的合成渣置于盛钢桶内与钢液混合，也能得到相同效果。故扩散脱氧又分为炉内脱氧和盛钢桶内脱氧。

（1）炉内的扩散脱氧在采用炉内扩散脱氧时，加人炉渣中的脱氧剂一般为硅铁或铝、硅、碳等配合使用。炉内的扩散脱氧的优点是钢液被脱氧产物沽污的机会较少，而且加人的合金元素和脱氧剂的烧损也较少。此方法的缺点是扩散速度慢，生产率低；炉衬寿命短；用强脱氧剂时，易造成回磷，同时增加了脱氧剂的损耗量，而且必须将脱氧剂粉碎。

（2）盛钢桶内的扩散脱氧由于熔池内的钢液与炉渣的接触面积不大，限制了扩散脱氧的速度，因而可以采用合成渣洗的方法，使钢液与合成渣发生搅拌作用而增加接触面积，提高反应速度。国内外的许多钢铁厂采用合成渣洗的办法，取得了较好的脱硫、脱氧效果。

1.3真空脱氧

在根本改善钢的质量方面，应用真空脱氧有很大意义，这是因为采用其他脱氧方法不可能完全去除钢中的夹杂物真空碳脱氧服从以下热力学规律：

如果根据上式近似评价碳在1873K下的脱氧能力，碳具有比铝还强的脱氧能力。

2扩散脱氧剂的作用

在转炉出钢时通常不对炉渣进行脱氧，因出钢时下渣带人一定量的氧化渣，使钢包中炉渣的氧化铁含量较高，达到10%一15%。当钢水脱氧后，渣钢之间氧的平衡被破坏，从出钢到连铸平台钢包中钢水氧含量不断增加，发生钢的二次氧化，导致钢中夹杂物含量增加。出钢过程加人含有SIC、Cac：等组元的扩散脱氧剂可达到以下效果。

（1）对钢水脱氧，生成的产物以气体为主，不污染钢液，有利于减少钢中夹杂物含量。其反应：

（2）降低炉渣氧化性，防止钢水的二次氧化。

（3）由于炉渣氧化性降低，可促进钢水脱硫。

3转炉出钢过程脱氧工艺试验

试验在炼钢厂150t转炉出钢过程中进行，试验钢种典型炉次钢水成分见表1。试验各炉次合金及扩散脱氧剂加人情况见表2。试验采用的扩散脱氧剂为AICac。

3.1脱氧效果

表2为试验各炉次在吹氢站用定氧探头测得的钢水溶解氧含量（活度）值。从结果看，由于试验条件不同，出钢时脱氧后吹氢站吹氢的钢水溶解氧含量在4一46.8ppm。影响钢水氧含量的因素主要有以下几个方面。

（l）挡渣出钢的影响由于1号炉采用挡渣出钢，2号炉未采用挡渣出钢，两者的平均氧含量分别为8.8ppm和27.6ppm。说明出钢时如果不挡渣会导致大量氧化渣进入钢包，使脱氧剂有相当一部分比例消耗于炉渣脱氧，最终导致钢水的脱氧效果较差。而挡渣出钢可以明显改善脱氧效果，减少吹氢站喂铝线量。

（2）脱氧剂的加入顺序试验第6炉（炉号：lon430）在出钢时先加人AICaC扩散脱氧剂，后加AIMnTi沉淀脱氧剂，其脱氧效果改善，到吹氢站喂丝前氧含量已降至4.0ppm。这是因为扩散脱氧剂的脱氧能力比铝基沉淀脱氧剂弱，先加人可以充分发挥其对钢水和炉渣的脱氧作用，改善总体脱氧效果。

（3）第1炉（炉号：2010840）和第7炉（炉号：2010842）脱氧效果分析从表2可知，第1炉和第7炉的氧含量分别为28.2ppm和46.8PPm，脱氧效果较差，其主要原因是未挡渣出钢。例如第1炉在出钢时氧化渣下渣量相当大，渣面几乎到达钢包的上沿；另外，其他操作因素对其也有一定的影响。第1炉出钢时终点碳只有0.03%，钢水氧化性较高，也影响脱氧效果。而第7炉出钢前后吹一次使钢水氧化性提高，对脱氧效果也有较大影响。

3. 2合金化效果

3. 2. 1钢水化学成分

从转炉出钢前和吹氢站喂铝线前钢水的化学成分分析结果可以看出：与冶炼标准比较，本轮试验在出钢时脱氧和合金化后的钢水化学成分完全符合企业标准，也基本达到了内控标准，说明新的合金化工艺可以满足钢水化学成分的控制要求。

3. 2. 2操作工艺对钢水中磷、硫含量的影响

从表3的数据不难看出，第1，2，7炉次是采用2号炉冶炼，出钢时未采取挡渣操作，下渣量较大，钢水回磷量平均为0. 004写。而第3，4，5，6炉次是由1号炉冶炼的，出钢时采用了挡渣操作，钢水平均回磷量只有。. 000 25 0 o，几乎不回磷。这是因为复合扩散脱氧剂中有提高炉渣磷容量的组元，对抑制钢水回磷有较大的作用。

除第1炉出钢时原始硫含量较高，脱硫量较大外，其余各炉次由于出钢时原始硫较低，脱硫量相对较少，但钢水到吹氢站时平均硫很低，所以新的合金化工艺对钢水脱硫没有不利影响，且出钢挡渣与否对钢水脱硫影响不大。

3. 3成本分析

包括出钢时加台铝、吹氢站和LF炉喂铝加台铝的总和。

根据炼钢厂提供的合金价格，试验各炉次合金化成本的计算结果见表6。本轮试验中2号炉冶炼的3炉由于出钢时未挡渣，合金消耗量较大，其成本相对较高。而在正常挡渣条件下，与相同操作条件的原工艺相比，合金化成本每吨减少4. 48元。说明新的合金化工艺可以显著节约炼钢成本，为企业带来可观的经济效益。

4结语

（1）炼钢厂转炉冶炼SS 400出钢过程中采用AIMnTi}-A1CaC复合扩散脱氧剂进行脱氧操作的新工艺，可以满足现场工艺要求，其钢水化学成分符合冶炼标准要求。

（2）当出钢时正常挡渣，采用先加A1CaC扩散脱氧剂再加人A1MnTi沉淀脱氧剂的脱氧操作工艺，能达到最佳的脱氧效果。

（3）在正常挡渣操作条件下，与原工艺相比，新的脱氧工艺可使铝和锰的收得率分别提高8}和11%。

（4）新型A1CaC扩散脱氧剂可以有效地抑制钢水回磷。在正常挡渣操作条件下，回磷量几乎为零。

（5）新的脱氧工艺可以显著节约合金化成本，与原工艺相比可降低4. 48元八钢。

（6）开发出钢脱氧合金化模型及成本更低的铝锰铁复合脱氧剂并优化合金加入量计算，可望进一步降低炼钢成本。

参考文献：

[1] 王雅贞等·顶吹转炉炼钢工艺与设备·北京：冶金工业出版社， 2001

[2] 谢书明， 柴天佑. 转炉炼钢自动化现状与发展[J] . 炼钢， 1998 （1） ： 1 - 5.