摘要：由于在固态铁中氧的溶解度非常低，最后形成的氧化物夹杂会导致钢材的机械性能降低，尤其是会导致钢材的冲击韧性以及疲劳强度下降，所以必须要采取有效的工艺方法来进行转炉炼钢的脱氧。
关键词：转炉炼钢；脱氧工艺
1炼钢脱氧概述
炼钢脱氧是炼钢的重要工序，若无法进行高效地炼钢脱氧，直接影响炼钢夹杂物的控制，炼钢的脱氧不彻底，给夹杂物的氧化空间，铸坯在氧气下，容易在皮下产生气泡、水口结瘤、坯夹杂物增多等问题。因此，对钢水的脱氧进行彻底，能够降低钢中氧化夹杂物数量，改变硫化夹杂物形态，增强钢材稳定性以及稳定力学性能。炼钢脱氧不彻底是夹杂物清洁的关键，同时，转炉吹炼是炼钢的工序，炉吹过程中，熔池供氧需要满足一定的量，才能确保耐火材料的稳定性，钢水也能发挥溶解氧气的作用，而钢水含有溶解氧，增加了钢水危害性，炉内吹炼会增加实物质量，脱氧未达到标准会有严重危害，吹炼结束要保证脱除到的程度，能推动浇注的有序和高效，对铸坯的结构合理性有较好的作用。因此整个炼钢过程必须选择正确的脱氧剂，并控制脱氧剂的加入量，也要控制钢水的含氧量，确保脱氧程度。
2转炉炼钢过程中氧气的产生和危害
在钢水转炉的过程中，氧主要是来自原料和吹氧炼钢等生产的过程，它通常是以非金属夹杂物和溶解氧的形式存在于钢水中，在炼钢的过程中还会产生硅、磷、锰等杂质，这些杂质会与氧产生一定量的化学反应，在晶体上析出FEO。随着钢水温度的不断下降，氧气含量会升高并且与其他的元素产生化学反应，从而会破坏钢的质量，降低钢的塑形程度，并且产生热脆的反应，相当于一个秸秆，看上去挺硬，稍微一折就会断掉，炼钢过程中所产生的一系列氧化反应都增加了炼钢的成本，浪费了人力、物力和财力。为此需要研究出一些脱氧的方法来锻造出高质量的钢铁。
3转炉炼钢脱氧工艺问题
现阶段，转炉炼钢采用的脱氧工艺存在一定问题，无法保证钢产品质量。在普碳钢脱氧过程中，主要加入FeSi、FeMn等实现脱氧合金化，需要结合钢水实际脱氧度进行调整，在精炼前需要实现铝粒的添加，保证满足钢种要求。但是采取该种工艺锰等合金收得率在80%-90%范围内，铝合金消耗量大，利用率低。按照工艺步骤，就是按照由强到弱依次完成脱氧剂的添加，实现一步脱氧。但是采取该种方法锰、铝等合金无法实现循环利用。因此需要采用两步脱氧法，先添加脱氧剂，然后加入各种合金实现脱氧，最后喂铝线实现脱氧度调整，最终目的在于促使合金回收率得到提高。在低碳钢生产过程中，主要添加FeMn、AMnFe等实现脱氧，通过铝线对脱氧度和Als含量进行调整，在精炼阶段同样需要加入铝粒。而锰等合金收得率仅能达到80%左右，合金消耗量大，会生产大量氧化铝，Als损失过大，钢水中含有大量氮。针对超低碳钢进行脱氧处理，需要采用FeMn、铝锭等脱氧剂，通过喂铝线对钢水中含氧量进行调整，吹氩达到3min以上，利用铝造渣球等扩散脱氧剂进行脱氧。在真空脱氧过程中，吹入氩气能够使钢液得到搅拌，促进碳氧反应，生成的一氧化碳气泡可以使钢液得到进一步搅拌，使脱氧剂的消耗得到减少。但在精炼处理阶段，钢水中氧含量较高，钢包顶渣具有较强氧化性，连铸浇注时会产生较大Als损失，平均能够达到0.017%，并且氩站会产生较大的铝线消耗。
4转炉炼钢脱氧工艺
4.1转炉炼钢脱氧常用脱氧剂
转炉炼钢脱氧常用的脱氧剂主要有铝、硅、锰等单一脱氧剂，不同脱氧剂的脱氧能力高低不同。锰是最常用的脱氧剂，基本在所有转炉钢的脱氧中都有使用，其脱氧能力受钢水温度影响较大，一般与硅、铝等一起使用，促进其脱氧作用。硅脱氧能力较强，碱性环境中脱氧表现更佳，主要是CaO+SiO2=2CaO.SiO2的作用，2CaO.SiO2稳定性极高，大大促进硅的脱氧。铝脱氧能力极强，几乎是所有脱氧元素中能力最强的，常用于炼钢的终脱氧。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在实际应用中，通过将铝和锰或铝和锰及其他脱氧元素混合得到脱氧能力和效率更强的复合脱氧剂，对于脱氧产物的形成、上浮和去除更为有利。具体生产中，需要根据生产钢种和生产工艺特性选择适合的脱氧剂。
4.2沉淀脱氧法
随着转炉炼钢脱氧相关研究与实践的不断深入，在实际生产过程中实现了对脱氧工艺的有效优化，尤其是以钙系脱氧剂作为基础的沉淀脱氧工艺，取得了较为明显的脱氧效果。（1）钙系脱氧剂成分分析。钙系脱氧剂的主要成分包括有钙、碳、硅、钡、铼、铝等，结合钢的类别，对钙系脱氧剂的成分进行合理配比，能够大大提升脱氧剂与氧结合程度，进而获得较好的脱氧效果。（2）钙系脱氧剂工作原理分析。作为第二主族元素，钙相较于其他元素有着较强的结合能力。钡是钙的同族元素当中具备较好脱氧效果的一种元素，通过把钡混合到硅铝铁中而形成硅铝钡，可以大大提升其脱氧性能。然而与钙相比，钡的脱氧能力则相对较弱，1:3.43是钙与钡的摩尔质量比,表明了脱除同等数量的氧，要获得与加入1kg钙产生相同脱氧效果，则需要3.43kg的钡。然而，在钢液中钙溶解度较小，在1600℃钢液中钙仅仅具备0.03%的溶解度，而且钙几乎是无法溶解于固态铁中。此外，在1600℃钢液中，钙的蒸汽压可能是大气压的2倍，可见钙也具备较大的蒸气压，若是仅仅以钙来充当脱氧剂使用，其消耗了是极大的，成本大，不利于炼钢效益的提升。所以，为了获得更高的脱氧剂使用效益，确保较好的脱氧质量，必须想方设法提高钙在钢液中的溶解度。可结合实际分析往钙剂中加入合适比例的硅、碳、铝等元素，以此提高钙在钢液中的溶解度。
4.3扩散脱氧法
扩散脱氧法的主要做法就是将脱氧剂放入炉渣中，通过产生化学反应减少炉渣中所含有的氧化铁，并由于分布规律将氧化铁从钢水中转移到原有的炉渣中。例如，如果人工还原氧化亚铁，钢水中含有的氧化亚铁会进入到炉渣中。因此，决定熔池中氧含量的主要因素不是钢水的碳含量，炉渣中包含的氧化铁含量主要会影响熔池中的氧含量。同样的效果也可以通过将低氧化铁含量的合成炉渣放入钢容器中并混合钢液来实现。因此，扩散脱氧有两种：①炉脱氧；②钢桶脱氧。其中，炉内脱氧的主要做法就是将脱氧剂加入炉渣中，并且配合碳、铝、硅等一起进行使用。炉内脱氧可以在很大程度上减少刚水中的脱氧产物，并且在很大程度上减少其中的合金元素和脱氧剂的损失。但是这种方法也有一定的不足，比如说扩散速度比较慢、整体的生产效率很低和炉衬寿命短。在使用强脱氧剂中，磷很容易被回收，进而导致更多的脱氧剂会流失，进而导致脱氧剂被粉碎。
4.4真空脱氧法
真空脱氧法通过抽真空，将冶炼完的钢液置于真空环境，打破其原有[C]、[O]平衡，促使其中碳氧反应发生，[C]+[FeO]=[Fe]+[CO]，CO气体逸出钢液，实现脱氧。脱氧中适当吹入一些氩气等惰性气体可加快钢液搅拌，对碳氧反应的进行有积极作用。最终脱氧产物CO气体不留在钢水中，不会对钢水产生污染，其逸出上浮还助于非金属杂质的去除，在脱氧的同时也同步实现脱碳，可谓一举多得，是冶炼超低碳钢的一个重要方法。CO逸出还能加快钢液搅拌，可以实现更充分的化学反应和更彻底的脱氧效果，同时节约脱氧剂和石灰消耗，降低脱氧成本。实际操作中，操作工艺也相对简单，能有效保证产品质量，在转炉、电炉的炉外精炼工序作为提高产品质量的有效手段被广泛采用。
5结束语
炼钢的企业应根据实际的生产情况来充分考虑各种脱氧工艺的优缺点，将其进行比较和对比，找到属于自己企业的脱氧方法。脱氧方法可以降低炼钢的成本，对当前处于非常激烈竞争的钢铁企业来说具有非常重要的意义，能为企业未来的发展提供有力保障。
参考文献
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论文作者:宁波
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：脱氧剂论文; 钢水论文; 转炉论文; 合金论文; 炉渣论文; 工艺论文; 过程中论文; 《基层建设》2020年第1期论文;