摘 要：文章簡要探討了純凈鋼的概念，分析了宣鋼近幾年純凈鋼的冶煉工藝技術(shù)情況，為后續(xù)純凈鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)提供有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：純凈鋼；煉鋼；連鑄

前言

近二十年來，隨著轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的日益成熟和連鑄技術(shù)、爐外處理技術(shù)的推廣和發(fā)展，鋼材純凈度明顯提高，進(jìn)而改善了鋼材的加工性能和使用性能，適應(yīng)了高強(qiáng)度、長壽命、耐腐蝕、在惡劣條件下工作的需要，就必須進(jìn)行純凈鋼的煉制。文章將對純凈鋼的概念進(jìn)行解釋，分析宣鋼近幾年純凈鋼的冶煉工藝技術(shù)情況，為后續(xù)純凈鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)提供有借鑒。

1 純凈鋼的概念

純凈鋼是一個(gè)相對的概念。純凈鋼對鋼中的雜質(zhì)元素含量要求非常嚴(yán)格，其中，硫、磷兩種元素的含量應(yīng)控制在萬分之一以內(nèi)，同時(shí)，對氫、氧和其它低熔點(diǎn)金屬元素含量的要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通鋼。純凈鋼標(biāo)準(zhǔn)下氧、硫、磷、氫、氮這五種元素含量非常低。

2 純凈鋼的生產(chǎn)技術(shù)

宣鋼純凈鋼冶煉技術(shù)以鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐過程控制、終點(diǎn)控制、LF精煉以及連鑄過程防止卷渣和二次氧化為主線展開。

2.1 鐵水預(yù)處理

上世紀(jì)八十年代以來，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低磷、低硫鋼必須注重鐵水的預(yù)處理工藝，通過鐵水預(yù)處理可以講轉(zhuǎn)爐中鐵水的雜質(zhì)元素含量降低至成品鋼水平。采用固體脫硫劑進(jìn)行鐵水脫硫，是純凈鋼生產(chǎn)平臺的重要環(huán)節(jié)。不同溫度下（1500-1600℃），脫硫能力最強(qiáng)的是鎂，而CaO/CaC2是成本最低的，所以應(yīng)用最廣泛的是Mg/CaO和CaO/CaC2。鐵水預(yù)處理脫硫生產(chǎn)超低硫鋼的工藝關(guān)鍵是要及時(shí)去除脫硫渣，以防止在煉鋼過程中回硫。

2.2 轉(zhuǎn)爐過程控制

2.2.1 轉(zhuǎn)爐過程雙渣冶煉工藝與終點(diǎn)高拉碳操作

采用雙渣冶煉工藝去磷，在冶煉3分鐘后倒前期渣，倒渣量為總渣量的1/2-3/5。冶煉前期脫磷率為70-80%，可將鐵水磷含量降到0.030%以下。

為降低轉(zhuǎn)爐鋼水含氧量，并同時(shí)獲得良好的去磷效果，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量控制在0.35-0.45%。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水成分見表1。

表1 宣鋼轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水化學(xué)成分

2.2.2 出鋼操作

出鋼時(shí)間不小于4分鐘；由于轉(zhuǎn)爐內(nèi)流出的氧化性爐渣會增加氧化物夾雜，故采用擋渣錐擋渣出鋼操作，鋼包內(nèi)渣層厚度控制在70mm以下， 保證擋渣成功率在90%以上，避免出鋼下渣，解決了回磷問題同時(shí)提高合金吸收水平，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐出鋼至成品過程中控制磷含量在0.008%以內(nèi)。脫氧操作先弱后強(qiáng)，高碳鋼的脫氧過程不能采用鋁脫氧方式，特別是出鋼過程中，應(yīng)將爐渣改質(zhì)，控制其氧化性，降低渣中氧化鐵含量至5%。

2.3 LF精煉

根據(jù)鋼種質(zhì)量要求選擇一種或多種精煉組合方式完成鋼水精煉任務(wù)，達(dá)到脫氫、極低C化、極低S化、脫氮、減少夾雜物和夾雜物形態(tài)控制等。

2.3.1 鋼水氧化性控制

LF爐精煉主要靠爐內(nèi)的白渣，在低氧的氣氛中，底吹氬氣攪拌并由石墨電極對鋼水加熱精煉。鋼渣之間存在氧的傳質(zhì)，因此，控制鋼水氧活度以及爐渣的氧化性都可以提高鋼水的純凈度，如圖1所示。

2.3.2 脫硫控制

脫硫是合成渣精煉的主要目的，為最大限度的脫硫，合成渣的堿度必須高，以使硫化能力增強(qiáng)，渣的流動(dòng)性良好，不損壞耐火材料。

LF精煉過程脫硫反應(yīng)為：

3（CaO）+2[Al]+3[S]===3（CaS）+（Al2O3）

由脫硫反應(yīng)式可知，降低爐渣氧化性和提高堿度，有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，見圖2。當(dāng)渣中（FeO+MnO）<0.8%，堿度3.5時(shí)，鋼中硫含量可降低至0.005%以下。

2.3.3 底吹氬控制

在精煉過程中必須注重氬氣流量的控制，這其中最為關(guān)鍵的工序是精煉結(jié)束后的軟吹氬，軟吹氬與鋼中的全氧含量對應(yīng)關(guān)系如圖3，根據(jù)周期匹配要求并綜合考慮煉鋼效果，軟吹氬的時(shí)間最好是在10～15分鐘范圍以內(nèi)，在這個(gè)范圍內(nèi)的吹氬流量正好有助于促進(jìn)雜物的上浮和去除，同時(shí)也不會對鋼液產(chǎn)生二次氧化的影響。

3 連鑄技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)連鑄與精煉、轉(zhuǎn)爐的良好匹配，保證周期，采用七流澆鋼（共八流）。在澆注過程中關(guān)鍵是使用保護(hù)澆注方式，具體要求如下：

（1）大包采用引流沙自開澆技術(shù)。

（2）大包帶氬封保護(hù)長水口澆注，中間包采用浸入式水口，防止鋼水二次氧化。

（3）中間包覆蓋劑采用微碳高堿度覆蓋劑，進(jìn)一步吸附夾雜物，凈化鋼水。

（4）改進(jìn)大包注流的沖擊區(qū)設(shè)計(jì)，防止開澆翻濺；提高該區(qū)域的液面深度，杜絕鋼水液面裸露而產(chǎn)生的嚴(yán)重二次氧化。

（5）連鑄換包時(shí)間控制在3分鐘以內(nèi)，中間包液面保持在600mm以上。

4 結(jié)束語

（1）提高鋼的純凈度是進(jìn)行高技術(shù)含量鋼材品種生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，市場競爭對鋼材高附加值的要求促進(jìn)了提高鋼材純凈度技術(shù)的發(fā)展。

（2）應(yīng)該根據(jù)鋼種的具體要求控制鋼的純凈度，不需要刻意用最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來考核鋼的純凈度標(biāo)準(zhǔn)，造成生產(chǎn)成本的增加。

參考文獻(xiàn)

[1]余志祥.純凈鋼的生產(chǎn)實(shí)踐[J].煉鋼，2002（3）：11-15.

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