核心提示： 1前言鋼的純凈度對(duì)鋼鐵制品性能影響極大，因此如何運(yùn)用二次冶金手段，完善精煉工藝過(guò)程，提高鋼的純凈度，減少鋼中非金屬夾雜物，已成為冶金工作者必須認(rèn)真解決的問(wèn)題馬鋼股份有限公司第一煉鋼廠的901ASE
1前言鋼的純凈度對(duì)鋼鐵制品性能影響極大，因此如何運(yùn)用二次冶金手段，完善精煉工藝過(guò)程，提高鋼的純凈度，減少鋼中非金屬夾雜物，已成為冶金工作者必須認(rèn)真解決的問(wèn)題馬鋼股份有限公司第一煉鋼廠的901ASEA-SKF鋼包精煉爐，具有加熱升溫、合金微調(diào)、造渣精煉、電磁攪拌、吹氬攪拌及真空脫氣功能。通過(guò)對(duì)脫氧、脫硫、去夾雜等工業(yè)性試驗(yàn)研究，不斷完善精煉工藝，已使篼碳（〔C〕0.60%）鋼中T.O<15x1-6、鋼中的硫〔S〕<0.010%、夾雜總量2精煉工藝流程及其冶金原理2.1精煉工藝流程精煉處理工藝流程為：初煉鋼水-除氧化渣（加渣料造新渣）加熱處理（加熱、合金微調(diào)、白渣精煉）真空精煉（脫氣、去夾雜復(fù)合終脫氧―凈化攪拌―澆鑄。2.2主要工藝環(huán)節(jié)的冶金原理在上述流程中，涉及到三個(gè)主要工藝環(huán)節(jié)，即加熱造渣精煉、真空處理、復(fù)合終脫氧，各工藝環(huán)節(jié)的冶金功能及如何銜接是精煉工藝完善的保證。
2.2.1造渣精煉理論鋼包精煉爐的特點(diǎn)之一是可以保持爐內(nèi)還原氣氛，精煉工藝流程中保證了在初煉鋼水注人精煉包時(shí)，避免了氧化渣的進(jìn)入。造渣精煉的目的就是通過(guò)造篼堿度、篼還原性的爐渣進(jìn)一步脫除鋼中硫、氧。
熔渣的脫氧能力決定于熔渣的aFeo，其對(duì)鋼液的脫氧反應(yīng)式為：當(dāng)以（FeO）替代aFe0時(shí)，對(duì)各種熔渣可用下式近似計(jì)算按上述氧的分配系數(shù)公式，只要降低（FeO），則鋼中也相應(yīng)降低。
熔渣的脫硫反應(yīng)式為：平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為鋼液中、不高時(shí)，（6）式可轉(zhuǎn)化為：PC0=K.由于碳的脫氧產(chǎn)物是CO氣體，在體系降低壓力后，平衡向產(chǎn)生C0的方向移動(dòng)，使碳的脫氧能力提高。通過(guò)計(jì)算可知，真空下碳的脫氧能力很強(qiáng)，當(dāng)氣相壓力降低至1.013xl04Pa時(shí)，碳的脫氧能力將超過(guò)硅，繼續(xù)降低壓力至133Pa時(shí)，碳的脫氧能力大于鋁。但是，在實(shí)際情況下，鋼液中碳的脫氧能力隨著壓力的降低而提篼是有一定限度的，因此將真空脫氧的壓力控制在101332.2.3硅鋁鋇終處理Si-AI復(fù)合脫氧劑的脫氧產(chǎn)物主要為3八1203202或入1203.在鋼液中含量較高時(shí)脫氧產(chǎn)物主要為3A12032Si02，而隨著氧含量的降低脫氧產(chǎn)物以A1203為主。
-A1復(fù)合脫氧劑。的基礎(chǔ)上引人鋇，形成Si-Al-Ba復(fù)合脫氧劑，鋇的高沸點(diǎn)優(yōu)于鈣和鎂，鋇的作用主要表現(xiàn)為對(duì)夾雜物的變性處理，即降低夾雜物的熔點(diǎn)、改善夾雜物的形狀和尺寸、使夾雜物分布均勻。因此，含鋇合金應(yīng)用于煉鋼中，除能減少鋁的消耗外，還能改變鋼中夾雜物的形態(tài)及結(jié)晶組織的彌散度和均勻性，減少鋼中夾雜物的含量，凈化鋼液，從而提篼鋼的質(zhì)量、優(yōu)化使用性能。
3冶金效果及分析3.1加熱造法精煉加熱處理過(guò)程中，為了降低渣中（FeO），在合金微調(diào)結(jié)束后，使用碳粉及硅鐵粉作為還原劑，開(kāi)始造還原渣，還原10爐渣轉(zhuǎn)為白色。加熱全過(guò)程均采用電磁攪拌。
還原前精煉渣成份見(jiàn)表1，還原后典型的渣成份及對(duì)應(yīng)的鋼中的T.0含量見(jiàn)表2，還原前后鋼中的含量見(jiàn)表3.表1還原前精煉渣成份（％）樣號(hào)平均表2還原后渣成份1%）及T.0（106）樣號(hào)平均表3還原前后鋼中的含量-樣號(hào)精煉前%還原前%還原后%還原脫S率平均從表1、表2、表3中可知。還原劑加人前后的渣中（FeO）量由1.25%降到0.71%，還原前后鋼中的含量也降低了17%.根據(jù)爐渣的離子理論，篼堿度的爐渣為脫硫提供了大量的（2），高還原性的爐渣為脫疏反應(yīng)減少了，因此使反應(yīng)（Fe2+）+（02―）=+Fe⑴正向進(jìn)行，進(jìn)一步脫除鋼中硫。
3.2真空處理真空處理的真空度為66.7Pa，真空保持時(shí)間為10~15min，真空處理過(guò)程中采用吹氬攪拌，氬氣量為50~100L/mi真空處理后T.0和見(jiàn)表4，真空處理后的渣成份見(jiàn)表5.表4真空處理后T.0和樣號(hào)平均表5真空處理后的渣成份樣號(hào)平對(duì)比表3、表4可知：鋼中的硫在真空處理后又進(jìn)一步降低了約15%.從表2、表4可知：T.0也由真空處理前的38.75%降到23.6%.從表2、表5可以看出：真空處理前后（FeO）由平均0.71%升篼到1.17%.這是因?yàn)檎婵仗幚頃r(shí)，壓力的降低使碳氧反應(yīng)激烈進(jìn)行，加之有氬氣體的攪拌，鋼包內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的沸騰，鋼液在進(jìn)行渣洗，此時(shí)鋼渣接觸面積最大，脫氧、脫硫的動(dòng)力學(xué)條件得到充分改善，還原后的爐渣在真空處理時(shí)仍有一定的脫氧、脫硫能力。所以真空處理前后（FeO）含量升高，鋼中的硫和T.0均降低。但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，真空處理時(shí)間是有一定限制的，當(dāng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)鋼中的氧量將有所增加。如所刀從可以看出，隨著真空處理時(shí)間的延長(zhǎng)，鋼中氧含量不斷降低；但當(dāng)真空處理時(shí)間超過(guò)lOmin后，鋼中氧就基本穩(wěn)定不變，而且隨著真空處理時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，鋼中氧還略有增加。這是因?yàn)椋谡婵仗济撗醭跏茧A段，有大量的氣泡出現(xiàn)；5~7min后，氣泡明顯減少；約lOmin后，氣泡很少，脫氧反應(yīng)基本結(jié)束；此時(shí)，如果繼續(xù)進(jìn)行真空處理，由于耐火材料在真空條件下發(fā)生分解反應(yīng)，分解產(chǎn)生的氧溶人鋼液中，造成鋼中氧含量增加m.合適的處理時(shí)間為l~15min.終處理，并要求加Si-Ba-Al后，用中檔電流進(jìn)行電磁凈化攪拌，凈化攪拌時(shí)間為5min，這對(duì)潔凈鋼水十分重要。精煉結(jié)束鋼中T.0及。見(jiàn)表6.表6精煉結(jié)束鋼中T.0及平均對(duì)比表4、表6可知：精煉結(jié)束加人Si-Ba-Al后，通過(guò)凈化攪拌，鋼中T.0及又進(jìn)一步降低?？傊诰珶挆l件下，脫氧過(guò)程就是夾雜物的去除過(guò)程，一般可將這一過(guò)程看成一個(gè)準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)，即由（8）式可見(jiàn)精煉時(shí)間越長(zhǎng)，鋼中氧含量越低，即通過(guò)有效的攪拌和足夠的精煉時(shí)間，可以使A1203上浮去除，從而降低鋼中的氧含量。
4精煉系統(tǒng)工藝優(yōu)化在一爐鋼的精煉過(guò)程中，各工藝環(huán)節(jié)的合理銜接是充分發(fā)揮精煉爐的各種功能，提高工作效率、經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量的保證。
從初煉鋼水到精煉結(jié)束時(shí)鋼中T.0及的變化如所示。
精煉過(guò)程中鋼中T.0及的變化由可見(jiàn)，真空處理過(guò)程鋼中全氧下降最多，這不光得益于真空碳脫氧，而且由于在真空處理過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行吹氬攪拌，鋼渣反應(yīng)面積加大，精煉渣與鋼液混沖，產(chǎn)生良好的渣洗反應(yīng)，但良好渣洗的前提是渣中（FeO）必須低，試驗(yàn)表明渣中（FeO）<0.80%時(shí)為好。因此，為了取得良好的脫氧效果，必須加強(qiáng)LF處理過(guò)程的還原操作，盡量降低（FeO）。終處理是進(jìn)一步降低鋼中氧的關(guān)鍵，延長(zhǎng)終處理后的凈化攪拌時(shí)間對(duì)脫氧有利，但考慮到攪拌過(guò)程中的溫降，必須確定一個(gè)適當(dāng)?shù)膬艋瘮嚢钑r(shí)間。脫硫貫穿于整個(gè)精煉過(guò)程，除了降低（FeO），提高渣的堿度外，良好的攪拌十分必要，對(duì)于只進(jìn)行LF處理，不真空處理的鋼種，為了降低鋼中的硫含量，可以增加吹氬攪拌，吹氬攪拌較之于電磁攪拌鋼渣混合更好，鋼渣反應(yīng)面積更大。
根據(jù)以上分析，各工藝環(huán)節(jié)良好配合按上述條件執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，結(jié)果鋼中T.0和達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的更低水平。表7所列為優(yōu)化工藝組合后所精煉的鋼隨機(jī)取樣的檢測(cè)結(jié)果。
表7優(yōu)化工藝組合下的精煉效果樣號(hào)夾雜總量（％）平均從表7可知：工藝優(yōu)化后，鋼水的潔凈度已和國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平相當(dāng)。
5結(jié)論通過(guò)精煉爐的生產(chǎn)實(shí)踐和各工藝環(huán)節(jié)的不斷優(yōu)化，得到如下結(jié)論：5.1加熱造渣精煉、真空處理、復(fù)合終脫氧這些工藝環(huán)節(jié)均具有良好的脫氧、脫硫、去夾雜的熱力學(xué)條件。
5.2通過(guò)完善精煉工藝，配好渣料，充分發(fā)揮底吹氬和電磁攪拌的冶金功能，創(chuàng)造了良好的動(dòng)力學(xué)條件。
5.3優(yōu)化的精煉工藝組合是：避免初煉鋼水注人精煉包時(shí)帶人氧化渣，加熱造渣精煉結(jié)束時(shí)確保渣中（FeO）<0.80%，真空處理時(shí)間為10~15min，加入Si-Ba-Al終處理后，應(yīng)有l(wèi)Ornin的凈化攪拌時(shí)間，并選擇合理的攪拌氣量。
5.4優(yōu)化工藝下精煉效果是：鋼中T.0平均為14.7xl（T6、平均為
