淺析煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝

趙巍 本鋼板材股份有限公司制造部

一、引言

鋼鐵企業(yè)管理者無一不希望自家企業(yè)的鋼材質(zhì)量可以穩(wěn)居市場龍頭，進而鋼鐵企業(yè)內(nèi)部競爭不亞于一線城市內(nèi)房地產(chǎn)行業(yè)之間的競爭。如何利用現(xiàn)存的先進脫氧工藝提升鋼材質(zhì)量，降低脫氧成本變成了各個鋼鐵企業(yè)在行業(yè)中獲得核心競爭力的重點。由于在實際轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，必然會有氧氣的產(chǎn)生，而氧氣的存在對于轉(zhuǎn)爐煉鋼這個工業(yè)起著重要的作用。因此，鋼鐵企業(yè)管理者需要充分了解氧氣的存在對于鋼產(chǎn)品來說會產(chǎn)生怎樣的危害，并著重掌握脫氧技術(shù)的核心內(nèi)容。以期達(dá)到少資金投入，大幅度脫氧的目的，讓煉鋼產(chǎn)業(yè)可以更快更好的發(fā)展起來。

二、轉(zhuǎn)爐石煉鋼脫氧工藝的誕生

一種成熟的脫氧工藝誕生之前都有無數(shù)個稚嫩的脫氧工藝為之鋪路，雖然這些稚嫩如今已不被企業(yè)所使用，但它們的存在偉大且有意義，值得用纖細(xì)的筆桿濃墨重彩地寫入歷史。1865年英國工程師貝斯麥通過研究得出了低吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，讓鋼鐵變得更易制取，大量而廉價的鋼鐵從機器中源源不斷地生產(chǎn)出來，從而促進了歐洲的工業(yè)革命。1879年，發(fā)明的吹堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法更大大的提升了鋼鐵的轉(zhuǎn)化率和質(zhì)量。又過百年，奧地利通過研究得到了純氧頂吹轉(zhuǎn)爐，將前人頭痛的祛除有害物質(zhì)的難題解決掉的同時，也為后期完善而系統(tǒng)的脫氧工藝做出了鋪墊。

三、鋼材中氧氣存在的危害

鋼鐵作為一種滿足工程建筑需求的材料，企業(yè)一般要求其質(zhì)量和性能都能夠承載住重達(dá)千斤的物品?？缮F或廢鐵中一般都含有磷、硫、氫、氧、氮等元素，它們的存在讓鋼鐵的性能大打折扣。其中的氧元素則以非金屬物質(zhì)存在于鋼液之中，在煉鋼吹氧這步驟中，想除去一些雜質(zhì)金屬氧氣必須存在，并且發(fā)揮著不可替代的作用。例如，和雜質(zhì)結(jié)合時形成氧化物沉淀，讓金屬雜質(zhì)從鋼液中析出。在整個過程中氧氣含量充足時，金屬雜質(zhì)將會被充分化為沉淀，但氧氣含量過飽和且不能有效處理后。會發(fā)生下列三種情況。①過量的氧氣會在鋼液凝固的途中與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種名為氧化亞鐵的雜質(zhì)，此種物質(zhì)的存在極有可能損害鑄培，嚴(yán)重者有可能使鋼材發(fā)生變形這種糟糕的情況，會對鋼材質(zhì)量造成毀滅性打擊。②過量的氧元素與生鐵中的硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新的不可去除的雜質(zhì)，鋼鐵一旦凝固成型，會破壞鋼材的力學(xué)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋼材質(zhì)量不均勻。③過量的氧氣與鋼液中的碳結(jié)合，生成一種名為一氧化碳的氣體。該氣體存在于鋼液中，會出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。當(dāng)氧含量越高，一氧化碳?xì)怏w溢出的速度越快，沸騰現(xiàn)象越明顯。當(dāng)一氧化碳?xì)怏w存在于鋼材之中，會導(dǎo)致鋼材密度減小，內(nèi)部強度降低。綜上所述，氧氣的存在有利有弊，希望各大煉鋼企業(yè)能夠充分利用氧氣，使其能夠造福于鋼鐵行業(yè)。

四、淺析四種轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝

（一）沉淀脫氧法

專業(yè)人員不斷深入研究，轉(zhuǎn)爐煉鋼方法也與時俱進，不知不覺，轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧技術(shù)已經(jīng)造福人類數(shù)百年了。作為最基礎(chǔ)的脫氧工藝——沉淀脫氧法，打開了脫氧工藝的大門，讓人們意識到脫氧對于煉鋼是多么的重要。①沉淀脫氧的概念理解，即將把鋼液中放入脫氧劑，當(dāng)脫氧劑遇到鋼液中的氧元素，便會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其從鋼液中奪走，進而降低鋼液中氧元素含量，提高鋼鐵質(zhì)量。由于生成的含氧產(chǎn)物密度小且不溶于鋼液，最終產(chǎn)物沉淀在鋼爐內(nèi)。因此，這種脫氧方法叫作沉淀脫氧。②沉淀脫氧的優(yōu)缺點。因為脫氧劑直接和鋼液中氧元素接觸，所以沉淀脫氧的特點顯而易見，操作便捷、花費低、速度快、對設(shè)備要求簡單、工藝流程更少、大大降低了人工勞動。但缺點也更加明顯，這是因為脫氧產(chǎn)物為沉淀狀態(tài)，大部分會殘留在精煉好的鋼液中，在一定程度上，鋼的純度會大打折扣，目前并沒有工藝可以解決這類問題。

（二）擴散脫氧法

擴散脫氧法的主要做法就是將鋁、硅、錳等脫氧劑放入煉鋼爐中，讓煉鋼爐中氧鐵元素和脫氧劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到減少氧化鐵的目的，是一種讓鋼水中的氧化鐵轉(zhuǎn)移到原有爐渣的步驟。擴散脫氧有兩種：①爐脫氧；②鋼桶脫氧。其中，爐內(nèi)脫氧法可以更好的將鋼水中的脫氧產(chǎn)物消除，在最大程度上節(jié)約脫氧劑的用量并降低合金元素的流失，但這種方法并不是百利而無一害，使用擴散脫氧法煉鋼的缺點有生產(chǎn)效率低、擴散速度慢、爐壁使用壽命縮短、消耗脫氧劑多。并且在利用硅這類強脫氧劑進行脫氧時，極其容易發(fā)生磷元素被回收現(xiàn)象，從而使脫氧劑消耗量增大，提升脫氧工序的成本。

（三）真空脫氧法

顧名思義，真空脫氧法是利用抽空技術(shù)，打造出真空環(huán)境放置冶煉好的鋼液，在真空環(huán)境中碳氧更易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得一氧化碳?xì)怏w從鋼液中跑出，達(dá)到脫氧的目的。企業(yè)想提高脫氧的速度和效率時，可嘗試向容器中吹入惰性氣體，例如，氬氣、氖氣等，這種不能助燃并且不能燃燒的氣體會加快鋼液的攪拌速度，推進碳氧反應(yīng)的進行。使一氧化碳?xì)怏w成功從鋼水中排出，使脫氧效果和速率更上一層樓的同時還大大減少了石灰的消耗，并且降低了脫氧成本節(jié)約了脫氧劑。在工作人員實際操作過程中，會發(fā)覺操作步驟比上述兩種更簡練，得出的產(chǎn)物質(zhì)量也更好，所以在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，此種方法常常被各大企業(yè)廣泛使用。

五、結(jié)語

總而言之，煉鋼企業(yè)期盼找到符合企業(yè)的脫氧生產(chǎn)方法應(yīng)當(dāng)首先了解實際的企業(yè)狀況和生產(chǎn)現(xiàn)狀，由專業(yè)人員進行分析和研究，比較各種脫氧工藝的優(yōu)缺點，最終尋找出一種高效且環(huán)保的轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝供自家企業(yè)使用。這在很大程度上不僅能夠提高企業(yè)在市場上核心競爭力和鋼鐵產(chǎn)出率，還能夠推進社會發(fā)展為我國各大需鐵行業(yè)提供了強有力的保障。