转炉脱氧工艺优化

1、转炉炼钢脱氧工艺的优化肖乃成魏国强唐田华(安钢集团信阳钢铁有限公司)摘要该文简要的论述了转炉炼钢脱氧工艺优化的原理，并结合实际对脱氧剂使用工艺进行了探索，成功地在炼钢生产中推广应用。关键词脱氧工艺 炼钢CONVERTER STEEL-MAKING PROCESS OPTIMIZATION DEOXIDIZEXiao Naicheng Wei Guoqiang Tang Tianhua(Xinyang Iron & Steel Group Co.,Ltd )ABSTRACT The article briefly discusses convereter stell-making process

2、esdeoxidization optimization theory and pratical deoxidize explortion the successful.KEY WORDSDeoxidization crafts Steel-making0前言信阳钢铁有限责任公司炼钢厂自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。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

3、度(Als 0.006% )时，将导致生成固态AI2Q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，并取得较好的经济效益。1优化脱氧工艺的条件1.1钙系脱氧剂理化指标钙系脱氧剂理化指标见表1。表1钙系脱氧剂理化指标%CaSiCReAlBaH2O32 4012 2014 22适量24适量 0.51.2 生产钢种及规格在20t氧气顶吹转炉上采用钙系脱氧剂进行终脱氧，全部冶炼HRB335钢种，浇铸成150 X 150mm方坯。1.3 加入量及方法终脱氧剂只用 Ca系

4、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。2优化脱氧工艺的基本原理Ca作为第二主族元素，反应性很强，有相当强的脱氧能力，这点与同族元素 Ba相比较可知，前几年有人在硅铝铁内加入钡生产成硅铝钡，脱氧能力大幅度上升就是这个道 理。Ca脱氧比Ba更有优势：两者摩尔质量比MCa： MB=1 ： 3.426，即都脱除一定量的氧，若需要1kg的Ca,就需要3.426kg的Ba。但Ca在铁液中的溶解度很小，1600C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 C时为1.9

5、8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1，而C的作用又最大，每 1%C可提高 Ca的溶解度一倍；因此，钙系脱氧剂主要成分为CaC，还有CaSi及Al、Ba等。使用块状Ca合金时，Ca的溶解过程受到边界层扩散限制，在局部很快达到饱和，因而不能使钢液溶解更多的Ca,大部分将被蒸发掉，而制成v 15mm小颗粒状，可以有效解决这个问题。脱氧反应的公式为：CaC+O=CaO+2C反应产物中部分C又与钢中O反应：C+O=CO也会有部分CaC与钢渣之间反应：CaG+3 ( FeO = (CaQ +3Fe

6、+2CO考虑到Al在钢中细化晶粒及固定 N,减少时效作用，终脱氧时也应有适量的Al，一般硅铁中含 Al : 11.5%, Ca系脱氧剂配Al也有3%左右，这样Ca与Al同时作用，能生 成熔点只有1455 C的球形12CaO- 7AI2O，具有较小的比表面，上浮速度快，从而钢液中 夹杂物的量显著减少，残留在钢中的少量12CaO- AI2Q夹杂物在轧制中也不变形，不会形成ABO夹杂物那种尖角链状分布，能提高钢的同向性，有很好的加工性能及机械性能。3实施后的效果3.1 对比优化脱氧工艺前后合金元素Mn和Si的回收率及铁合金消耗对比见表2。表2优化脱氧工艺前后 Mn Si回收率及铁合金消耗对比脱氧剂钢

7、种炉数/炉Mn回收率/%Si回收率/%Ca系HRB33510087.681.34硅铝钡HRB33510082.4978.62如表2所示，在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%。3.2 脱氧、脱硫效果钙系脱氧剂主要是利用 CaG脱氧，在钢水中发生如下反应：CaC+O=CaO+2C C+O=CO由于在炼钢温度下 Ca的蒸汽压非常高，故反应比较激烈，加上有部分脱氧产物为气 体CO对钢液搅动比较强，有利于合金的快速熔化和成份的均匀。在使用钙系脱氧剂过 程中，合金成分稳定、波动小，没有发现铸坯有气孔现象，连铸大包取样时样模内钢水 平静

8、，不冒涨；这说明脱氧效果良好。钙系脱氧剂中CaC在钢液中发生如下脱 S反应：CaC+S= （CaS +2C其脱硫效果见表3:表3使用钙系脱氧剂后脱硫效果钢种炉数/炉铁水S/%终点钢水S/%成品钢S/%脱硫率/%HRB335200.0540.0380.02923.68考虑到锰铁中 Mn也有部分脱S能力，因而CaC实际脱S率应在20%左右。3.3 增碳效果CaC在钢液中不论脱氧还是脱硫，反应产物都有C，增C量稳定在0.015%0.03%,这一点在使用拉碳法生产HRB335（C在0.17%0.25%）时作用很好，可减少或取代使用碳粉增碳。3.4 净化钢水，改善钢水流动性脱氧产物主要是 CO和CaO

9、AI2C3夹杂也被 Ca变性成液态12CaO 7AI2Q。其中CO不 但不会产生夹杂物，而且CO气泡在从钢液溢出过程中能促使其它夹杂物随之上浮，同时该脱氧齐假计的脱氧产物为低熔点铝酸钙，能及时从钢液中上浮排出。这些特性可以改 善钢水流动性。3.5 力学性能测定表4中列出抽查3种规格螺纹钢的机械性能检验结果。表4使用钙系脱氧剂生产的H级螺纹钢的机械性能规格/mm样本数/个a s /MPaa b /MPa5 5/%冷弯（180） 22803654255407 63520 28d=3a完好 25803604405307 64518 29d=3a完好 28503754355707 65021 28d=

10、4a完好脱氧工艺优化前后所生产的钢材力学性能对比见表5:表5不同脱氧方法所生产的螺纹钢力学性能对比脱氧剂规格/样本数a s /a b /5 5/mm/个MPaMPa%钙系 228036542554063520 28注：表5中的Ceq均在0.420.44之间由以上两表可知，使用钙系脱氧剂进行终脱氧所生产的HRB335钢种，其轧材的机械性能完全符合GB1499-1998，而且抗拉强度和屈服强度均有一定程度的提高。4经济效益分析在使用钙系脱氧剂来优化脱氧工艺后，通过与使用硅铝钡成本分析见表6:表6使用两种脱氧剂后的成本对比脱氧剂单位成本/元/吨钢节约增碳剂单位成本/元/吨钢钙系6.0270.25硅铝钡7.14使用Ca系脱氧剂仅在直接材料上节约7.14-6.027+0.25=1.363（元/ 吨钢）如果考虑到Mn Si吸收率的提高带来合金加入量的减少，经济效益更为显著。5结论与原脱氧工艺相比，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）脱氧效果更好，可以提高合金元素的回收率；2）可改善钢水流动性，有效去除钢中夹杂物，提高钢水纯净