浅析炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺

赵巍 本钢板材股份有限公司制造部

一、引言

钢铁企业管理者无一不希望自家企业的钢材质量可以稳居市场龙头，进而钢铁企业内部竞争不亚于一线城市内房地产行业之间的竞争。如何利用现存的先进脱氧工艺提升钢材质量，降低脱氧成本变成了各个钢铁企业在行业中获得核心竞争力的重点。由于在实际转炉炼钢过程中，必然会有氧气的产生，而氧气的存在对于转炉炼钢这个工业起着重要的作用。因此，钢铁企业管理者需要充分了解氧气的存在对于钢产品来说会产生怎样的危害，并着重掌握脱氧技术的核心内容。以期达到少资金投入，大幅度脱氧的目的，让炼钢产业可以更快更好的发展起来。

二、转炉石炼钢脱氧工艺的诞生

一种成熟的脱氧工艺诞生之前都有无数个稚嫩的脱氧工艺为之铺路，虽然这些稚嫩如今已不被企业所使用，但它们的存在伟大且有意义，值得用纤细的笔杆浓墨重彩地写入历史。1865年英国工程师贝斯麦通过研究得出了低吹酸性转炉炼钢法，让钢铁变得更易制取，大量而廉价的钢铁从机器中源源不断地生产出来，从而促进了欧洲的工业革命。1879年，发明的吹碱性转炉炼钢法更大大的提升了钢铁的转化率和质量。又过百年，奥地利通过研究得到了纯氧顶吹转炉，将前人头痛的祛除有害物质的难题解决掉的同时，也为后期完善而系统的脱氧工艺做出了铺垫。

三、钢材中氧气存在的危害

钢铁作为一种满足工程建筑需求的材料，企业一般要求其质量和性能都能够承载住重达千斤的物品。可生铁或废铁中一般都含有磷、硫、氢、氧、氮等元素，它们的存在让钢铁的性能大打折扣。其中的氧元素则以非金属物质存在于钢液之中，在炼钢吹氧这步骤中，想除去一些杂质金属氧气必须存在，并且发挥着不可替代的作用。例如，和杂质结合时形成氧化物沉淀，让金属杂质从钢液中析出。在整个过程中氧气含量充足时，金属杂质将会被充分化为沉淀，但氧气含量过饱和且不能有效处理后。会发生下列三种情况。①过量的氧气会在钢液凝固的途中与之发生化学反应，生成一种名为氧化亚铁的杂质，此种物质的存在极有可能损害铸培，严重者有可能使钢材发生变形这种糟糕的情况，会对钢材质量造成毁灭性打击。②过量的氧元素与生铁中的硫发生化学反应产生新的不可去除的杂质，钢铁一旦凝固成型，会破坏钢材的力学结构，导致钢材质量不均匀。③过量的氧气与钢液中的碳结合，生成一种名为一氧化碳的气体。该气体存在于钢液中，会出现沸腾现象。当氧含量越高，一氧化碳气体溢出的速度越快，沸腾现象越明显。当一氧化碳气体存在于钢材之中，会导致钢材密度减小，内部强度降低。综上所述，氧气的存在有利有弊，希望各大炼钢企业能够充分利用氧气，使其能够造福于钢铁行业。

四、浅析四种转炉炼钢脱氧工艺

（一）沉淀脱氧法

专业人员不断深入研究，转炉炼钢方法也与时俱进，不知不觉，转炉炼钢脱氧技术已经造福人类数百年了。作为最基础的脱氧工艺——沉淀脱氧法，打开了脱氧工艺的大门，让人们意识到脱氧对于炼钢是多么的重要。①沉淀脱氧的概念理解，即将把钢液中放入脱氧剂，当脱氧剂遇到钢液中的氧元素，便会发生化学反应，将其从钢液中夺走，进而降低钢液中氧元素含量，提高钢铁质量。由于生成的含氧产物密度小且不溶于钢液，最终产物沉淀在钢炉内。因此，这种脱氧方法叫作沉淀脱氧。②沉淀脱氧的优缺点。因为脱氧剂直接和钢液中氧元素接触，所以沉淀脱氧的特点显而易见，操作便捷、花费低、速度快、对设备要求简单、工艺流程更少、大大降低了人工劳动。但缺点也更加明显，这是因为脱氧产物为沉淀状态，大部分会残留在精炼好的钢液中，在一定程度上，钢的纯度会大打折扣，目前并没有工艺可以解决这类问题。

（二）扩散脱氧法

扩散脱氧法的主要做法就是将铝、硅、锰等脱氧剂放入炼钢炉中，让炼钢炉中氧铁元素和脱氧剂发生化学反应达到减少氧化铁的目的，是一种让钢水中的氧化铁转移到原有炉渣的步骤。扩散脱氧有两种：①炉脱氧；②钢桶脱氧。其中，炉内脱氧法可以更好的将钢水中的脱氧产物消除，在最大程度上节约脱氧剂的用量并降低合金元素的流失，但这种方法并不是百利而无一害，使用扩散脱氧法炼钢的缺点有生产效率低、扩散速度慢、炉壁使用寿命缩短、消耗脱氧剂多。并且在利用硅这类强脱氧剂进行脱氧时，极其容易发生磷元素被回收现象，从而使脱氧剂消耗量增大，提升脱氧工序的成本。

（三）真空脱氧法

顾名思义，真空脱氧法是利用抽空技术，打造出真空环境放置冶炼好的钢液，在真空环境中碳氧更易发生化学反应，使得一氧化碳气体从钢液中跑出，达到脱氧的目的。企业想提高脱氧的速度和效率时，可尝试向容器中吹入惰性气体，例如，氩气、氖气等，这种不能助燃并且不能燃烧的气体会加快钢液的搅拌速度，推进碳氧反应的进行。使一氧化碳气体成功从钢水中排出，使脱氧效果和速率更上一层楼的同时还大大减少了石灰的消耗，并且降低了脱氧成本节约了脱氧剂。在工作人员实际操作过程中，会发觉操作步骤比上述两种更简练，得出的产物质量也更好，所以在转炉炼钢过程中，此种方法常常被各大企业广泛使用。

五、结语

总而言之，炼钢企业期盼找到符合企业的脱氧生产方法应当首先了解实际的企业状况和生产现状，由专业人员进行分析和研究，比较各种脱氧工艺的优缺点，最终寻找出一种高效且环保的转炉炼钢脱氧工艺供自家企业使用。这在很大程度上不仅能够提高企业在市场上核心竞争力和钢铁产出率，还能够推进社会发展为我国各大需铁行业提供了强有力的保障。