高纯净IF钢冶金工艺开发分析

张晓峰

【摘 要】钢铁工业的发展和进步能够有效提高国民经济，而攀钢IF钢的应用最为广泛，所以IF钢的品质很重要，能显著提升产品的市场竞争力。本文分析了国内外IF纯净钢研究和生产现状，并对攀钢高纯净IF钢冶金工艺关键技术进行了研究，希望能够提高钢铁的品质，增加市场竞争力。

【关键词】高纯净IF钢；冶金工艺开发；分析

0.前言

我国每年的钢铁消耗量正在逐年增加，钢铁产量也在逐年增加，位居世界先进行列，但是质量和品种结构等方面，与发达国家相比，还有相当大的差距。提高钢材质量，改善品种结构已经成为当务之急，否则中国将很难迈入真正的钢铁强国的行列。而IF钢较普通钢有很多优良的性能，广泛应用在汽车、家电等制造行业，也因此成为世界各国冶金界研究生产的重点。社会经济和科学技术的发展使得市场用户对产品质量的要求越来越高，高质量的IF钢必须有较高的纯净度，这样才能提高性能和使用寿命。

1.高纯净IF钢冶金工艺技术现状分析

IF钢的开发在经历了三个阶段的发展到今天后，钢中的碳、氮、硫的含量得到了大幅度的降低，并且开发出了加入钛、铌合金的技术，从而使IF钢的性能得到进一步优化，并且生产成本也在不断被控制。已经形成了预处理（脱硫、脱硅、脱磷）→转炉冶炼（脱碳、脱磷）→炉外精炼（脱碳、脱气、去除杂质）→连铸的工艺流程。当钢中的杂质降低到一定的水平后，钢材的各项性能也将发生质的变化，所以各项工艺技术都在围绕这个展开。

1.1氧的控制

生产高纯净IF钢的重要技术就是对钢中全氧和夹杂物含量的控制，含量高的话钢材就容易发生脆性断裂，冲击性能将不足。但是在钢去氧中由于控制炉或者其他条件的原因，都使得夹杂物较多，难以控制，同时钢水也容易被其他杂质例如空气等氧化。实际生产中，为了去除钢中夹杂物和防止二次氧化物，主要通过在转炉出钢时对钢渣处理，在真空的条件下精炼，并且搅拌吹气，同时使用惰性气体进行保护浇铸，下渣要进行检测，中间包使用放涡流技术，智能控制钢包，同时在加热时控制温度稳定，浇铸速度也要控制在一定水平，不能太快。

1.2硫的控制

硫以化合物的形式存在钢中，会使钢表面不稳定，容易产生裂纹。所以在生产中要对钢进行脱硫，脱硫主要分为两个部分：首先是在炼钢前对铁水进行预处理脱硫，然后二次精炼脱硫。铁水脱硫要在高温、高碱度、低氧化性的条件下进行。然后是钢水脱硫，钢水脱硫包括转炉钢水脱硫和二次钢水脱硫，由于转炉脱硫的效率较低，所以钢水脱硫的重点是二次精炼。生产超低硫钢不可缺少的就是二次精炼，通常综合运用喷粉、真空处理、加热造渣、喂线、吹氩搅拌等手段。最后对是对脱硫渣的处理，防止脱硫渣进入转炉污染钢液，为此在预处理的铁水进入转炉前一定要仔细扒渣，通过各个环节的层层工作，减少入炉铁水硫含量。

1.3磷的控制

作为钢中的有害杂质元素，会严重影响钢材的延展性能、低温冲击等性能，使钢容易发生冷脆，所以必须降低磷含量。脱磷需要在低温、高碱度的条件下进行，但是和脱硫不同的是，脱磷必须在高氧化性的条件下进行。磷的去除主要在三个阶段进行，分别是在铁水的预处理、转炉、二次精炼。铁水预处理阶段的技术手段产生的渣量较少，但是需要先脱硫，有温度损失，而且转炉冶炼废钢比也不能太高。而转炉时，搅拌条件好，钢渣容易分离，但是需要的温度条件太高，渣量较大，氧位稍低。在二次精炼时渣量较少，但是需要对钢液进行加热，脱氧前需要除渣，有温度损失。

1.4碳的控制

碳的控制技术也是IF钢生产中的重要技术之一，因为碳氮的含量直接决定产品的性能以及钛、铌量投入的多少，从而也决定了生产成本。近年来，市场对IF钢的质量要求不断提高，这就对钢中碳含量提出了更严峻的挑战，于是RH真空精炼脱碳技术就被逐渐应用，这项技术需要处理后期有足够的钢水搅拌温度，并且RH真空室的结壳需要去除。为了降低辅助材料的增碳作用，在RH脱碳后必须采取相应的技术措施，避免后部工序钢水增碳。具体可以采用无碳整体打结钢水罐，采用低碳合金来进行RH后期处理，及时清理RH真空槽内的残钢和残渣，中间包采用无碳覆盖剂，水口、滑板采用无碳刚才、结晶器保护渣要采用低碳高粘度的，同时也要科学进行生产，进行多炉连浇。

1.5氮的控制

钢的机械性能受氮含量的影响较大，这种影响在深冲条件下的低碳钢十分明显。同时如果钢中含氮量较高，就会减低钢的屈服极限、强度极限和硬度提高，导致塑性下降，冲击韧性降低，会产生实效硬化的现象。铸件也容易产生气孔，综合性能明显降低。另外，氮的含量也从一定程度上决定了IF钢的最终产品性能和钛、铌添加量的多少，从而影响生产成本。在冶金工艺中，影响钢中氮含量含量控制的主要因素有：铁水条件、转炉吹炼制度、出钢过程、合金及增碳剂等原辅料含氮量、精炼过程、连铸浇筑过程等环节，现阶段控制氮含量的主要手段是依靠转炉脱氮和在浇筑过程中防止吸氮。

2.高纯净IF钢冶金工艺关键技术分析

2.1脱水工艺技术研究

首先是铁水预处理镁脱硫，这项工艺是铁水预处理工艺中综合优势最明显的脱硫法。没脱硫剂的配方也要科学合理，必须具备相应的热力学和动力学基础，从而提高脱硫效率。另外还要科学合理的选择镁脱硫剂原料，严格控制镁含量，使其最适宜。为防止精炼过程中回硫现象的出现，获得超低硫钢，要在适当条件下使用RH钢液脱硫工艺技术。这需要在实验室进行试验，从而确定脱硫渣系，分析试验结果和影响脱硫效果的主要因素，例如各项组成元素和化合物以及处理时间等对脱硫效果的影响，然后综合各项因素选择合适的脱硫剂，最后进行工业验证试验。

2.2脱磷技术研究

脱磷需要在高氧、高碱度熔渣和低温、强搅拌的条件下进行，实践证明，虽然转炉冶炼过程的脱磷效率相当不错，但是不能只进行一次造渣，因为这样不能讲磷脱到标准水平，所以在生产超低磷钢的时候，脱磷要分两步来进行：首先要进行铁水预处理和转炉吹炼，然后是转炉初脱磷和转炉深脱磷。

2.3中间包无碳覆盖剂研究

为了防止中间包内钢水增碳，同时也发挥中间包冶金功能，中间包覆盖剂要满足几个条件：不含碳质材料；保温性能较好；具有吸附夹杂能力；不易侵蚀塞棒、包衬；铺展覆盖良好，浇铸过程中不结壳，不影响中间包解体；原材料来源和价格合理。

2.4 IF钢专用保护渣研究

保护渣配方很重要，含碳量要适宜，保护渣基料要选择碱性材料。熔速调节剂的确定也不能马虎，选择合适的研究方法和条件，分析实验结果中保护渣融化率和半熔化状态温度区间，然后建立保护渣熔融模型来验证。然后进行保护渣熔化过程的稳定性试验，认真分析实验结果，然后进行工业验证试验，对铸坯增碳进行分析，然后测试液渣层厚度的稳定性，分析保护渣吸收夹杂的能力。

3.结束语

高纯净IF钢冶金工艺开发复杂，本文只选择了几个方面来进行分析，氧、硫、碳、氮、磷的控制是关键的地方，这几个环节的工艺做好的话，生产的IF钢的质量也会显著提高，我国也必会迈入真正的钢铁强国的行列。 [科]

【参考文献】

[1]张桂芳，朱红波.RH处理IF钢工艺优化工业试验研究[J].铸造技术，2010，7（8）：34-36.

[2]陈亮，陈天明.IF钢碳含量不稳定因素分析[J].钢铁钒钛，2009，1（11）：153-154.

[3]田冲，赵爱民.织构预处理对高强IF钢性能的影响[J].轧钢，2010，1（3）：133-135.