转炉-精炼-连铸过程钢中氧的控制

文/王文才，河钢集团邯钢公司三炼钢厂

钢材生产对于整个国家全面建设有着决定性影响，是我国重要的战略重工业生产内容。对于钢铁企业来说，转炉-精炼-连铸是钢材生产过程中最重要的工艺流程，对于该工艺流程的技术控制，需要从多个方面进行针对性的研究，尤其是对氧含量的精确掌控，这是直接关系到最终产品质量和机械性能的关键环节。为达到氧含量控制在最佳程度的目标，需要从源头开始，对整个工艺流程的各个环节进行严格的程序管理，引入先进的生产工艺，确保产品质量。

1 转炉-精炼-连铸工艺氧含量控制工艺概述

对于钢铁生产而言，其炼制的操作流程环节可以看做是还原和氧化反应的过程，具体而言，就是对高炉内的高温矿石加入各种还原剂使得矿石中铁的氧化物中的氧被有效脱除，变为含有很多元素杂质的生铁。这个过程就是还原生成生铁的工艺流程，因为生铁的杂质过多且性能较差，需要消除其中的杂质以提升产品的性能质量。因此，必须对生铁进行高温加热，使其成为融化态的钢水。此时，需要对融化的钢水内吹入纯净的氧气，将钢液中的C、Mn、Si等元素进行氧化消除，形成新的溶解了一定氧气的较为纯净的合金钢。通过吹炼等流程，出钢的成分中，氧含量比较高，需要进行除氧处理，以将氧含量降低到适宜的程度。这种除氧处理的工艺就是脱氧合金化的过程，通过该过程，将钢水中的氧含量控制在适宜的范围，进而促进产品总体性能的提升。

2 转炉-精炼-连铸过程钢中氧的控制方法

本文研究的主要课题为转炉-精炼-连铸过程中有效控制氧含量的方法和工艺内容，涉及的核心环节就是对钢水进行脱氧处理的具体操作流程，以及相应的一些基本因素和注意事项。因此，对于钢铁生产的前期和后期环节并不做深入的探讨，而对钢水脱氧内容进行详细的阐述。

2.1 转炉终点氧含量的控制

在进行转炉吹炼的过程中，吹入了大量的纯净氧气，因此在整个工艺的最终生产环节，氧含量非常高。在出钢生产环节，要对钢包采取脱氧合金化处理，该处理的目标主要包括两个：一是确保合金内的钢产品成分满足标准要求；二是确保留存的杂质在钢产品中的构成和分布满足标准要求。按照脱氧的程度对整个钢模进行铸造时，基本包括三个形态：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。在进行连铸工艺时，针对的都是镇静钢，按照这些钢种以及产品的品质和数量。其脱氧工艺主要采用3种常用的模式：一是硅镇静剂钢，主要是采用硅和锰进行脱氧处理；二是硅铝镇静剂，脱氧处理的成分主要选择硅、锰以及少量的铝等；三是铝镇静剂，就是采用超量铝进行脱氧处理。

2.1.1 硅镇静钢

采用硅和锰进行深度脱氧处理，实际形成的产物比较复杂，主要包括二氧化硅固体、二氧化硅和氧化锰的融合液体、氧化锰和氧化亚铁的固溶物。针对这些杂质物质的处理措施，可以采用硅镇静剂进行脱氧处理。经过这种处理的钢水在可浇性方面有很好的表现，其在解决氧含量高造成的凝固气泡等问题时有一定的缺陷，因此，硅镇静钢的性能存在较大的缺陷。

2.1.2 硅铝镇静钢

针对硅锰镇静剂导致的孔洞问题，可以采用硅铝镇静剂进行脱氧处理。在该工艺处理的整个过程当中，少量添加了铝元素，通过硅铝镇静剂的脱氧工艺，可以将杂质物有效析出，而其表面并没有三氧化二铝的析出。这种进行脱氧处理的方法可以避免孔洞问题的同时，还可以保证钢水的可浇性得到很好的保障。

2.1.3 铝镇静钢

铝镇静剂主要用于中低碳细晶粒钢的生产工艺，在生产的过程中为了有效改善所生产的钢板的深冲加工性能，需要采用加入过剩铝含量的镇静剂。一是要解决铝回收率问题，通过对铝镇静剂含量进行有效控制，达到设定的标准数值，要保证铝元素的回收率尽可能高。二是要通过控制加铝镇静剂的方式，避免其有害作用的影响。加铝较少的情况，可以采用轻钙进行工艺处理，轻钙处理可以产生钙长石或钙黄长石，这些生成物会在钢渣表面漂浮，可浇性表现良好。对于加铝较多的情况，则选用重钙进行处理，处理的结果是铝酸钙等物质，但整个处理过程中，要确保钙杂质的有效控制。

2.2 钢水夹杂物的去除流程

经过前期的处理，钢水已经完成了脱氧合金化的整个过程，此时钢水中的氧元素都以杂质的氧化物形式存在。在这种情况下，如果想要降低钢水中的氧含量，必须通过三个工序完成脱氧任务。

2.2.1 生成氧化夹杂物

就是对钢水中的杂质元素进行脱氧溶解，其所采用的方法主要是化学方式进行，氧化反应会发生在杂质元素与吹入的纯净氧气之间，整个过程中要注重强化化学反应的彻底性，尽量将所有的杂质氧化物全部进行氧化溶解。因为其熔点相对而言更高一些，因此也可以更方便在钢水中的处理。同时，必须有效促成脱氧产物的主要构成形核的生成可长大，以达到更优化的处理效果。

2.2.2 钢水夹杂物输运到钢渣表面

此时在炼钢生成的具体条件下，钢水中的各种杂质经过脱氧处理而形成的尺寸满足1-5μm，夹杂物呈现固态或者液态。为确保收集的便利性，要确保这些杂质浮在钢渣表面，同时熔池呈现稳定的静止状态或者匀速流动状态。

2.2.3 杂质收集

采用适宜的渣相对各种杂质进行收集，为确保收集整体质量，渣相在其具体的构成成分、实际温度以及使用数量上，都要进行严格的试验，既要保证杂质能够很好地溶于渣相中，同时还要确保其整体的成本控制在相对适宜的程度上。

3 结语

综上所述，钢铁生产转炉-精炼-连铸过程中氧含量的控制，这是对钢铁性能的一项非常重要的指标性工艺，其具体实施的程度直接决定了最终产品的质量和价格，也是企业高度关注的重要工艺内容。强化相关环节的控制，使得氧在钢铁产品中的含量控制在一个恰当的标准范围，这是生产中需要通过各种先进技术手段认真加以解决的现实问题。为达到这一目标，必须从源头有效控制，包括钢水中杂质和氧的具体含量，以及产品在性能方面的具体要求。