210 t转炉炼钢脱氧合金化工艺控制

许 建

（山东钢铁集团日照有限公司，山东日 照276800）

1 前 言

在转炉炼钢生产过程中，脱氧合金化是一个重要的过程，是影响钢产量、质量和生产成本的重要因素。脱氧合金化是冶炼过程的最后一步操作，在一般情况下，脱氧与合金化的操作是同时进行的。如果操作不当不仅会影响合金的回收率，增加精炼处理难度，钢水夹杂物增多、可浇性差，影响铸坯质量，严重时会造成废品甚至导致铸机断浇事故，因此提高脱氧合金化工艺控制水平是炼钢生产的重要环节。

2 转炉炼钢脱氧合金化工艺

2.1 脱氧剂的加入量计算

转炉炼钢采用应用最广泛的是出钢后钢包内沉淀脱氧法。脱氧剂普遍采用铝系强脱氧剂（纯铝或复合脱氧剂），用过量铝进行预脱氧，一般使钢中［Al］为0.015%～0.050%。铝的吸收率波动范围很大，不易控制。铝脱氧反应式为：

由公式可以计算出去除钢中0.01%的氧需纯铝量为0.011 25%，即吨钢耗铝量为0.112 5 kg。含铝复合脱氧剂亦可换算出吨钢耗铝量，例如使用含铝55%的铝锰铁，吨钢消耗0.2 kg。吨钢耗Al线约为0.38 m（按1 kg铝线3.4 m考虑）。因出钢过程钢液完全裸露，与大气直接接触，会发生吸氧现象，且会有部分钢渣带入钢包，所以实际上可按照以下公式计算：

式中：a为脱除钢水定氧值理论所消耗的铝或铝锰铁；b为和渣中FeO 及与空气中的氧反应消耗的铝或铝锰铁，出钢时间长钢流细小且发散，接触空气多，耗铝多，出钢时间短钢流大且不发散，接触空气少，耗铝少；c为喂铝线量，保证钢种要求的铝成分。

山钢集团210 t转炉大量实践数据表明，随着钢中氧含量（a）的升高，（a＋b）/a比值则降低。例如氧含量（a）在 0.025%～0.03% 时，其值约为 2.0；在0.03%～0.06%时，其值约为1.5～1.9；在0.06%～0.09%时，其值约为1.2～1.4；＞0.09%时，其值约为1.0～1.1。由此可见，b值在正常条件下不会有较大的波动，甚至是一定时间内是固定的，因为钢包下渣量有限，即渣中带入的FeO有限，空气中氧消耗的铝也有限。根据这些实质性的规律，对于脱氧合金化，特别是Al的加入量控制起到了有效的指导作用。

2.2 合金加入顺序

按照强→弱→强的方式加入，以提高和稳定Si、Mn元素的收得率，减少合金消耗。铜板、镍板、钼铁等不易氧化的合金随废钢一起加入转炉。转炉在出钢时，强脱氧剂如铝块、铝锰合金等先加入，合金化剂随后加入；易氧化的贵重合金，如铌铁、钒铁等在脱氧良好的条件下加入，即在脱氧剂全部加完后再加，减少烧损；铝线放在CAS站加入；微量易氧化的合金如钛铁、硼铁放在精炼加入。此加入顺序的优点是提高并稳定了合金收得率，减少合金用量；缺点是脱氧产物上浮慢。采用钢包底吹氩及复合脱氧剂可解决此问题。

把握好合金的加入时机非常关键，必须在出钢至1/4左右时开始陆续加入合金，直到出钢至3/4左右时加完，不要过早或过晚。为保证合金熔化和搅拌均匀，合金要加入到钢流冲击处，同时钢包底吹氩搅拌，提高了合金的收得率，降低了合金成本。同时，为保证钢水脱硫、防止钢水回磷，出钢过程中还需往钢包内加入一定量的小颗粒石灰以及萤石。

2.3 铝线的加入方式

根据［Als］目标值及氧活度确定铝线加入量，用喂丝机将铝线以4～5 m/s 的速度快速穿破渣层垂直钢水表面喂入，送到钢包底部熔化。同时进行适度底吹氩搅拌，保证铝被钢液充分吸收。喂线后吹氩采用弱搅拌，促使钢中大颗粒夹杂物上浮，洁净钢水均匀成分［1］。

转炉出钢全程吹氩、严格挡渣，控制钢、渣氧势，以减少铝线用于脱氧的数量。出钢完毕，钢包到达氩站实施底吹气强搅大翻进行破渣壳操作，保证铝线能够顺利喂入。喂铝线时应垂直插入钢水，避免铝线在钢水上部氧化造成铝成分偏析，喂铝线时尽可能一次性喂入。同时控制合适的铝线用量，避免钢水中铝含量过高。对于低碳铝镇静钢，脱氧产物为Al2O3，熔点2 050 ℃，在钢水中呈固态，含量多可使钢水的可浇性变差，易堵水口。另外Al2O3为不变形夹杂物，影响钢材性能。通过吹氩搅拌加速Al2O3上浮排出，或者喂入Si-Ca、Ca线的钙处理，改变Al2O3形态。

2.4 准确判断余锰量

锰为弱脱氧剂，只有在碳含量非常低、氧含量很高时才有脱氧作用，但锰和其他脱氧元素（例如Al、Si）混合使用时可提高脱氧效果，因此锰具有辅助脱氧作用。

和P、S一样，锰在钢液中也是不能完全被去除的，它分配于渣—钢两相，即存在渣钢分配比。影响渣钢分配比的因素很多，凡是影响终点渣TFe增高的因素，余锰都降低，反之余锰增高。在分配比一定时，余锰取决于炉料（主要是铁水）锰含量。大量统计数据证实，钢水残Mn 含量一般是铁水锰含量的1/3，但与终点温度、碳含量、氧含量有很大关系，温度、碳含量越高余锰越高，终点氧含量越低余锰越高。

终点碳含量相对高时（0.08%～0.20%），补吹一次约降低0.02%～0.05%锰，补加对应降低的锰合金；当终点碳含量较低时（0.06%以下），补吹主要增加钢水铁元素吹损，锰含量降低不明显，可不补加锰合金，但要适当补加脱氧剂。

2.5 出钢量的影响

一般转炉装入量都是根据对应炉次钢包情况决定的，前期钢包容量小，装入量少，相应的出钢量也低，合金加入量也小；反之，中后期钢包容量大，装入量多，相应的出钢量和合金加入量大。

大的喷溅造成的铁损可达3%～4%，会降低出钢量，应根据实际情况相应减少合金加入量，防止合金成分超上限范围，导致回炉或出现废品。

冶炼后期，熔池中碳含量不高，脱碳速度逐步减弱。当碳含量减少至约0.07%～0.10%时，Vc已很小，此时供入的氧气主要用来氧化钢水中的Fe元素。如果后吹，则会增加铁损，降低出钢量，此时应根据实际情况减少合金加入量。

2.6 钢包下渣量与吹氩控制

2.6.1 下渣量控制

进入钢包的钢渣中含有15%左右的FeO，炉渣与钢水接触中被Si、Al等合金还原，降低了Si、Al等合金收得率。尤其是在钢包吹氩搅拌时，炉渣和钢水接触面大，作用时间长，对合金收得率影响大。终渣氧化性越强，下渣量越大的炉次合金收得率越低，钢水回磷越严重。一旦大量下渣，不仅造成回磷，还会降低合金收得率，其中最明显的有Si和Al。大量下渣对各成分的影响见表1。

表1 大量下渣对各成分的影响 %

由表1 可以看出，大量下渣除造成大量回磷外，还会造成“吃硅”，因此，若出现钢包大量下渣的情况，应根据实际下渣量，补加一定量的脱氧合金及硅铁。

2.6.2 钢包吹氩气流量控制

除新包、中小修包外，其他钢包出钢前打开底吹，开度100%，避免包底结冷钢；出钢后期，适当调小氩气开度，保障操作人员能够肉眼看清钢、渣流，防止下渣污染钢水。CAS 站喂铝线时保持开度100%，喂线后吹氩采用弱搅拌，促使钢中大颗粒夹杂物上浮，洁净钢水，均匀成分。

小修包、中修包、大修包底吹透气性一般都比较好，出钢时应小流量控制吹氩，避免钢水温降过大，造成不必要的热量损失。小修包第二炉一般温降较大且温降无规律，存在厚度不一的包底，为防止底吹不透，应采用大流量吹氩。

2.6.3 加入脱硫剂的吹氩控制

出钢后如果加入脱硫剂改善钢渣，应保持吹氩使得钢水呈弱搅状态，避免脱硫剂化不开冒烟或者於渣翻腾带钢。根据不同钢包状况、出钢温度，底吹状况，采用合理的吹氩方法。若钢包是新包、中小修包，出钢温度高，应采用小流量氩气控制，防止钢包大翻冒烟；若钢包烘烤不佳或者底吹较差，出钢温度低，应采用大流量吹氩控制，避免钢包底吹不透及脱硫剂不熔化的现象发生。

3 结 语

加铝量可根据经验公式来进行实际操作，有助于提高合金收得率，节约成本。合金加入顺序按强→弱→强的方式加入，提高和稳定Si、Mn元素的收得率，减少合金消耗。钢水终点余锰、出钢量、下渣量均会不同程度的影响脱氧合金化，根据实际情况，要及时调整，避免成分出格。整个脱氧合金化过程中，要全程吹氩，严格挡渣，控制钢、渣氧势，降低合金用量，提高钢水质量。