转炉炼钢过程脱氧工艺的探讨

周 云

（南京钢铁联合有限公司特钢事业部研发处，江苏 南京210035）

当前，钢铁行业的竞争愈发激烈，大多数钢铁企业对于产品的质量效果、生产成长展开有效管控的同时，还使生产工艺、生产技术不断改善，确保产品生产的质量效果，减少产品的生产成本，使钢铁企业可以在行业中处于显著的优势地位。然而，在炼钢生产中，转炉炼钢生产会生成一部分氧，需要对此问题展开深入了解，掌握氧对炼钢生产的危害性，促进钢液脱氧处理方式的合理应用，强化钢铁的生产效果，压缩生成成本，使钢铁生成可达到循环效果，促进钢铁行业稳定发展。

1 转炉冶炼的基本概述

转炉冶炼主要把生铁、铁水置于转炉高温的状况下，利用相互的氧化反应，将生铁、铁水中碳元素等含量进一步减少，使生产出的更高的化学性能、物理性能的钢，达到钢材性能良好、显著。钢材与生铁的碳含量并不相同，钢材w(C)＜2%，且熔点也大于生铁，一般为1 450~1 500℃范围之内[1]。转炉炼钢生产出的钢材，主要以低碳钢为主，此类钢材的硬度、强度比较低，但是有着显著的韧性与可塑性特征，因此主要应用于构建加工、焊接、工程机械等领域。

2 氧的生成与危害性

在炼钢生产中转炉炼钢期间，钢液含有氧的存在方式通常为非金属夹杂物、溶解氧为主。在实际的炼钢时，钢铁内部含有的碳、磷、硅等元素，脱除相关元素需要利用氧化反应，才能去除干净，把这些元素与氧展开实验反应，可以实现脱出这些元素的效果，强化钢材的基本性能。为此，钢炼生产中转炉炼钢期间，生成的氧是难以有效规避的，但是在脱出碳、磷、硅元素与减少杂质含量时，钢液中含氧量势必会进一步升高，如若含氧量超出相应的界限，在冷凝固环节中，钢液与氧进一步产生反应，生成氧化铁，对钢材的质量效果产生不良影响，使钢材的塑性与韧性得不到有效保障[2]。与此同时，如若钢液中含有氧量比较高，还会和硫元素等发生化学反应，生成相应的有害物质、氧化夹杂物等，降低钢产品的质量效果。在钢液冷凝过程中，因钢液温度比较高，其中含有的氧元素容易与钢液中碳元素，生成氧化反应，产生一氧化碳气体，促使钢液处于沸腾状态。然而钢液在沸腾状态下，会由于氧浓度与含量成分的影响，使氧含量进一步升高，此时钢液沸腾愈发强烈，根据实际脱氧状况、沸腾状况，可以将其分为镇静钢、半镇静钢以及沸腾钢三种类型。一氧化碳气体在钢液当中会导致钢材内部生成相应的气泡，导致钢液在凝结后内部结构存在空隙现象，降低钢材的质量效果与基本性能。由此可见，脱氧处理工艺对于炼钢生产中转炉炼钢而言意义十分重大，利用脱氧工艺可以减少钢液中氧含量成分，对钢液沸腾状态给予合理控制，使钢铁凝结后的基本性能、质量效果符合相关的基本要求。因此在炼钢过程中，工作人员必须对炼钢的质量以及设备进行严格控制，针对炼钢的各个环节对必须做好原料及组织操作等条件，从而确保炼钢的基本要素能达到相关的要求。

3 炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺的研究

在炼钢脱氧工艺中，比较常见的两种方法是沉淀脱氧法以及扩散脱氧法。在开展脱氧操作时，一般需要使用脱氧剂。一般状况下，常用的脱氧元素主要有三种，分别是：硅、铝、锰，这三者都能够在脱氧反应中与氧产生一定的反应，从而生成各种氧化合物，最终使钢液中的氧含量能够得到有效的降低。同时也由于不同的脱氧剂，其脱氧能力也有所不同，铝元素属于强脱氧剂，通常被用于镇静钢的脱氧过程中；锰属于一种弱脱氧剂，一般被应用于沸腾钢的脱氧；如果将铝与锰或者铝与锰以及其他元素进行混合，得到混合脱氧剂，其所具有的脱氧能力以及脱氧效率都会得到极大的提升，同时对于液态脱氧产物的形成有一定的促进意义，有利于脱氧产物的上浮以及去除。

3.1 沉淀脱氧方法

沉淀脱氧方法顾名思义，是利用增添相应的脱氧剂成分，对钢液中的氧气进行脱除处理，随后借助沉淀的方式，将脱出的氧化物进行分离，是转炉炼钢脱氧中十分常见的方法之一。沉淀脱氧方法的效果较为理想，同时脱氧效率十分快速，但是沉淀脱氧方法对脱氧剂、脱氧产物的质量效果与基本性能要求比较高，在运用脱氧沉淀方法，转炉炼钢脱氧过程中，如若脱氧产物难以上浮与分离，容易和钢液产生进一步化学反应，生成相关铁的氧化物物质，导致钢液的纯度与质量效果进一步受损。

3.2 扩散脱氧方法

扩散脱氧方法主要把脱氧剂联合炉渣，使其和钢液中氧化铁展开化学反应，促使氧化铁进入到炉渣当中，把钢液中氧化铁物质进行脱离，保障钢液的纯度与质量效果。在利用扩散脱氧方法过程中，钢液内氧逐步扩散到炉渣当中，进一步增加炉渣氧化铁的成分含量，钢液中所含氧量有所减少[3]。但是炼钢生产中转炉炼钢方式，炉渣中的脱氧剂会逐渐受消耗核反应影响，为此在具体炼钢生产期间，需要结合炼钢基本要求，定期往炉渣中填充适当地脱氧剂，促进炉渣扩散氧效果的发挥。扩散脱氧的脱氧效果也十分理想，可以将钢液中的氧有效脱除，强化钢铁产品的质量水平，扩散脱氧方法比较契合运用在现下转炉炼钢生产建设之中。但是，在实际的扩散脱氧运用期间，因反应速率比较慢，需要利用搅拌等干预措施，使脱氧效率、脱氧效果进一步提高。

3.3 真空脱氧方法

真空脱氧方法主要把钢液放在真空环境下，确保钢液内部的碳氧达到失衡状态，让钢液中碳、氧产生氧化反应，把氧元素、碳元素以及一氧化碳从钢液中合理脱出，达到钢液脱氧的应用效果。与此同时，借助真空脱氧方法，将钢液中氧进行合理脱出，为了强化碳氧反应的效率，保障脱氧的实践效果，通常会在使用真空脱氧方法的同时，适当增加氩气类惰性气体等物质。真空脱氧方法的应用，可以生成脱氧产物为一氧化碳，对钢液成分不会产生不良影响，同时生成的一氧化碳气体，可促使钢液进一步搅拌，保障炼钢的质量效果，提高炼钢的工作效率，还能减少炼钢生产中脱氧剂、石灰石的消耗量，控制炼钢的经济成本，使炼钢企业的生产效率、经济效益、社会效益不断升高。

4 结语

沉淀脱氧方法尽管对于工艺程序、技术设施有着较低的要求，但是脱氧效果并不十分显著；扩散脱氧方法在脱氧效果方面有着显著的作用效果，但是存在反应速率较慢的现实情况。真空脱氧方法不管在脱氧效率，还是脱氧效果方面有着十分显著的优势作用，但是需要采取必要的技术支持，做好相应的设备支撑，这就需要炼钢企业加大基础设施的建设力度，强化自身的技术水平；在炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺的应用中，需要结合炼钢企业的具体需求，有效选取适合的脱氧工艺，根据用户及产品品质要求，选择合适的脱氧方式，在高品质品种的生产过程，是几种脱氧方式联合使用；并对转炉炼钢脱氧工艺展开进一步探究，使脱氧工艺更加完善、有效，才能提高炼钢水平、炼钢效果，推动炼钢企业长足稳定发展。