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关于转炉炼钢脱氧工艺研究

发布日期:2022-10-05  作者:倪 弦  浏览次数:998
 
核心提示:摘 要:现在我们国家还处于工业化的发展时期,所以钢材的冶炼是十分重要的,其中最常用的方法就是转炉炼钢。因为转炉炼钢在我国的技术工艺相比于其他炼钢技术的自动化程度较高,且生产率高,所以应用的较为普遍。但是在应用转炉炼钢的过程中,必须要不断地提升炼钢技术工艺,时刻更新转炉炼钢脱氧技术。总的来说,在转炉炼钢中使用脱氧工艺对炼钢业的发展有着重要意义。 关键词:转炉炼钢;脱氧工艺;对策分析
 关于转炉炼钢脱氧工艺研究

倪 弦

(南京钢铁联合有限公司金石材料厂,江苏 南京 210000)

摘 要:现在我们国家还处于工业化的发展时期,所以钢材的冶炼是十分重要的,其中最常用的方法就是转炉炼钢。因为转炉炼钢在我国的技术工艺相比于其他炼钢技术的自动化程度较高,且生产率高,所以应用的较为普遍。但是在应用转炉炼钢的过程中,必须要不断地提升炼钢技术工艺,时刻更新转炉炼钢脱氧技术。总的来说,在转炉炼钢中使用脱氧工艺对炼钢业的发展有着重要意义。

关键词:转炉炼钢;脱氧工艺;对策分析

钢铁企业想要进行长远地发展,就需要对转炉炼钢技术工艺进行更新换代,选择出合适的炼钢工艺。转炉炼钢工艺就是在炼钢的过程中减少钢水中的杂质物品,使钢水的流动性和可塑性增强,由此使转炉炼钢的脱氧效果更加明显。转炉炼钢技术工艺不管是其冶炼出来的钢,使其无论是物理性还是化学性都较好,且冶炼出来的钢整体性能较好、用途较广。转炉炼钢冶炼的主要原料就是低碳钢,因为使用低碳钢在冶炼时的速度相对于其他材料快的多,所以转炉炼钢的脱氧技术对于炼钢工业来讲是十分重要的。

1 转炉炼钢中氧的产生及其危害

转炉冶炼主要是通过将生铁中含有的大量的碳和杂质利用各种方式来进行氧化,从而冶炼出强度更高、各方面性能更好的一种钢材。在这个过程中,生铁中含有了大量的铁元素和碳元素,而这就会相互进行反应,由此生成了一种碳化铁物质,这种物质随着碳含量的增加其各方面性能也越来越好,所以被普遍应用,但是在这个过程中,也会产生大量对钢有害的氧,氧含量过高会对钢各方面的性能都会有很大影响。

炼钢的钢水中充斥着的氧一般都和非金属杂质物混合出现,或者以溶解氧的方式存在,与此同时氧还可能出现在材料的冶炼或者吹氧炼钢的过程中,在这个过程中,氧的存在是十分普遍的。但是无论是哪种的炼钢方式,都是为了将钢中的其他物质分离开来,特别是其中含有的铝、硅、铁、铂、汞等杂质来进行处理,在这个分离的过程中,基本都需要氧气的参与,这些元素和金属发生反应,最后结合成其他新的物质或者将杂质析出。炼钢时的钢水中一定会存在着氧,那么钢液中所存在的许多物质都会减少很多,与此同时,氧气的数量也会减少许多。但是,如若氧的数量增加许多且对其也不进行处理,那么产生的氧化亚铁会对钢液产生一定的影响,从而对冶炼出来的钢的质量有了一定的损害,可能会使钢出现遇热、遇冷或者遇到氢变脆的现象。除此之外,如若氧元素过多,还会使钢中的硫元素减少,产生一系列的化学反应,都会导致各种氧化物随之产生,这些氧化物存在于钢液中,会对钢的品质产生损害,从而对钢材也会造成一定的影响。

当钢液处于冷凝环节时,其中会含有许多的碳元素,大量产生的碳元素会与由于氧的含量过高所反应出的氧化物进行化学反应的结合,从而使钢液沸腾,如若氧化物或者氧含量过多,沸腾将会十分剧烈,由此造成钢液的脱氧,脱氧会使钢液沸腾不均匀,对钢材的品质造成影响,出现多种不同类型的钢材。当脱氧不多、含氧量较高由此沸腾程度较大,这种情况下所冶炼出的钢成为沸腾钢。如若脱氧较多,从而造成沸腾程度较小,根据不同的沸腾程度,分别产生了镇静钢和半镇静钢。如冶炼钢材的过程中产生了一氧化碳,并且有其气泡在钢液中,那么会大大使后续的熔铸坯的过程中钢液的浓度降低,从而使钢材的抗压、抗拉及硬度下降。

综上所述,在钢材的冶炼过程中会出现很多金属杂质,为去除杂质,需要氧元素与其进行化学反应来除杂,这一系列的化学反应过程中,不仅会导致氧含量的增多,还会使氧化物的出现。不同因素对钢材造就了不同的影响和损害,但是其本质都是由于氧的含量过高,钢的机械性能降低、钢材的品质出现不同层次的分类、钢的内部结构受到影响等等现象,都是由于在冶炼过程中所出现了含量过多的氧元素和氧化物。所以在冶炼钢材的过程中,一定要对钢液进行脱氧,有效的脱氧才能够有效地降低氧对钢的损害。

2 炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺应用分析

2.1 沉淀脱氧法

沉淀脱氧的炼钢方式就是运用脱氧剂使钢液中的氧含量减少。在使用沉淀脱氧法时,对于钢材的质量来讲,脱氧剂的选择和使用是十分重要的,这对冶炼出来的钢材质量有着很大的影响。脱氧法在应用的过程中,其操作业较为简便,首先、将脱氧剂放入到钢液中,通过不断地进行搅拌,从而使脱氧剂能够和钢液中的氧气进行完全地结合,使其二者进行化学反应,从而减少钢液中的氧化物含量,使钢水的纯净度提高。沉淀脱氧法在冶炼钢的过程中被普遍应用,原因就是沉淀脱氧法不仅操作简便,而且在钢材的冶炼过程中,各方面都不会产生影响。但是要想很好的进行脱氧,那么就需要选择合适的脱氧剂,这样才能够有效、完全地进行氧元素的去除。

对于脱氧剂的选择,要选用脱氧效果较好的脱氧剂,这样才能够使冶炼出来的钢材质量提升,在进行脱氧剂的选择时,较为常用的脱氧剂就是钙系脱氧物质,其脱氧效果也是十分可佳的。首先针对钙系脱氧物质来进行其组成成分的研究,可以发现其中的组成成分如钙、硅、磷等元素都能对钢液中的氧进行反应,由此来去除去氧化物除此之外,还能够根据钢水中所含物质的不同来配制含量不同的钙系脱氧物质。其次,对钙系脱氧物质的如何生产进行研究。对于该种脱氧物质来讲,钙是其组成成分中最重要的物质,而且钙元素和其它元素的融合性较好,但是将钙放入到钢水当中去,会使钙的溶解性大大降低,例如钢液的温度达到 1600℃时,钙的溶解能力不到 0.5‰,此外,对于钢固体来讲,钙在其中基本溶解不了,所以如果单纯地使用钙元素当脱氧剂,那么不仅会造成资源的浪费,且其脱氧效果也十分不好。因此,钙元素需要和其他元素进行结合,来使钙的溶解性增强,由此使脱氧效果更好。

2.2 扩散脱氧法

扩散脱氧的方法主要是运用一些能够脱氧的物质来对钢液中的氧气含量降低,其方法就是把脱氧剂放在冶炼钢铁的炉渣之中,通过脱氧剂与将炉渣中的氧化铁和钢液中利用人工转移到炉渣中的氧化铁产生反应,这种方式的好处就是能够很大程度上保证钢材的品质不受到侵害。但是这种方式也有其缺点,就是扩散脱氧法的扩散效率相对较低,而且脱氧时间相对来说也较长,所以会导致脱氧效率大大降低,与此同时,还可能使钢液出现回磷的现象。扩散脱氧的方式主要有两种,一种是利用炼钢炉来进行脱氧,另外一种方式就是利用钢桶来脱氧。炼钢炉脱氧的脱氧方法就是把脱氧剂和一些例如含碳、硅等元素的物质一起放入到炼钢炉当中,由此来使钢液中的氧含量大大降低,这种方式的另一个好处就是能够减少资源的浪费,减少脱氧剂的使用程度。总的来说,扩散脱氧的方式的优缺点并存,除了上述的优点之外,其最大的缺点就是氧化速度和钙元素的扩散速度较慢,从而导致钢液整体的脱氧速度和生产效率都降低很多,而且在使用的过程中,当磷极易被其他物质反应后再被回收后,会使脱氧剂的使用量大大增加。

2.3 真空脱氧法

真空脱氧法,顾名思义就是首先为钢水通过抽真空的方式,为其提供一个真空的环境,随后再将经过各种的化学处理后的钢水放入其中,通过真空环境其气压极大且无气体,所以就能够将钢水中所含的氧和碳的平衡状态进行重组,在碳和氧进行化学反应之后重新变化后,便形成了脱氧的钢液。

为了使脱氧效果更为理想,在进行脱氧操作时,可以适当地混入一些惰性气体,惰性气体的加入,能够使钢液的流动和搅拌更为充分,与此同时,还能够加速和催化钢液中的碳氧反应,使脱氧程度最大化。一般来讲,惰性气体的主要构成成分是一氧化碳,一氧化碳对于冶炼钢铁来说是十分有益的,就最基本的来讲,一氧化碳不会和钢水反应,所以对钢水也不会产生什么损害,所以再扩散脱氧的过程中运用较多。除此之外,注入惰性气体的过程,一氧化碳能够加快钢水的搅拌,使刚水中的化学反应更加彻底,从而是脱氧也更加彻底,但是在脱氧的过程中一定要保证脱氧的质量,进行正确、合乎规范的操作是基本原则,操作过程中要保证反应的持续发生,使脱氧反应彻底,避免由于反应的不底而造成资源的浪费。

3 结 语

文章通过论述了转炉炼钢的过程中氧的产生的危害后,针对脱氧技术进行了探讨。总的来说,就上述各种工艺的优缺点而言,虽然沉淀脱氧法的操作简便、且时间较快,但是其效果却和真空法相比差了许多,但是真空法和沉淀法相比其时间较慢、整体效率也较低,所以在选择脱氧工艺时,要进行合理的选择,与此同时还要不断进行创新和完善,使炼钢工艺快速发展。

参考文献

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[2]严敏,操瑞宏,孙乐飞.对炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺的探讨[J].中国金属通报 ,2018,(12):109-110.

[3]郝忠.H08A 脱氧工艺探讨[J].河南冶金,2012,(2):20-22.

 
 
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