转炉炼钢电石脱氧功能作用分析

2015-09-11张宇

冶金与材料 2015年6期

张宇

(东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161041)

国内很多企业的转炉都使用电石脱氧，并作为科技成果推广。作者针对某炼钢厂自1997年投产以来，在钢水终脱氧剂的使用上先后经历过硅铝铁、硅铝钡和硅铝钡钙等过程相关数据进行了分析研究。这一企业通常采用硅铝钡作为钢水终脱氧剂，硅铁和锰铁作为合金化材料。这种脱氧及合金化方式，受钢水终点［C］、出钢温度及下渣量等影响，造成钢中［Si］、［Mn］成分波动大，合金元素回收率不稳定;并且当脱氧剂用量加大时，脱氧后的钢水中酸溶铝超过一定程度(Als＞0.006%)时，将导致生成固态Al2O3簇状夹杂物，钢水粘度增大，夹杂物增多且不易上浮排除，最终导致中包水口结瘤。为此，炼钢厂对原有的脱氧工艺进行优化，成功地开发以使用钙系脱氧剂为主的终脱氧工艺，有效地解决了上述问题。

1 电石脱氧的应用

作者考证:这一企业转炉炼钢终脱氧剂只用Ca系一种，吨钢使用量为1.2kg，出钢前一次性加入钢包内，出钢过程中加铁合金进行脱氧合金化。钢水经底吹氩(或氮气)搅拌均匀，镇静一段时间后送往连铸。但对于北满特钢而言，Ca系脱氧剂只选择CaC2，并放到转炉出钢时加入，尤其是轴承钢更应该在出钢时加入，不允许在LF炉使用。

Ca作为第二主族元素，反应性很强，有相当强的脱氧能力，但Ca在铁液中的溶解度很小，1600℃时为0.032%，在固体铁中几乎不溶解;同时Ca的蒸气压非常大，在1600℃时为1.98个大气压。因此，仅用单一的Ca作为脱氧剂消耗太大，在经济上不合理，为了提高Ca脱氧效率，需提高Ca在铁中的溶解度，C、Si、Al等元素效果很好，而C的作用又最大，每1%C可提高Ca的溶解度一倍。

2 电石脱氧的优点

使用钙系脱氧剂来优化脱氧工艺后，锰铁和硅铁回收率与使用硅铝钡脱氧相比较分别提高了5.11%和2.72%。同样，脱氧脱硫也能达到很好的效果。与原脱氧工艺相比，使用钙系脱氧剂来优化脱氧工艺后有以下几个方面的优点:

(1)因Ca脱氧能力比铝强，因此脱氧效果更好，脱氧产物:

既节约了一定的石灰渣料，也通过C0气泡的上浮，进一步去除N、H气体。还可以提高合金Mn等元素回收率。

(2)可改善钢水流动性，有效去除钢中夹杂物，提高钢水纯净度，防止中包水口结瘤;

(3)生产中碳低合金钢时，有较小的增碳效果;

(4)使用Ca系脱氧剂取代硅铝钡作终脱氧剂，会使钢材力学性能如屈服强度、抗拉强度有一定幅度的提高。转炉出钢使用主要将过高的溶解氧去除一部分，形成产物更利于夹杂物去除，是脱氧工艺的进步，在生产中切实可行。

3 电石的化学性质

电石的分子式为CaC2，分子量为64.10，工业品是灰色，黄褐色或黑色固体，含碳化钙较高的呈紫色。碳化钙新断裂面有光泽，暴露在空气中因吸收水分失去光泽呈灰白色。相对密度2.22(18℃)。工业品一般含电石80%。熔点2300℃。能导电，纯度越高导电越易。化学性质非常活泼，能与许多气体、溶液在适当温度下发生反应。遇水激烈分解产生乙炔气和氢氧化钙，并放出大量的热。与氯、氯化氢，硫、磷、乙醇等在高温下均能发生激烈的化学反应。