姚呂金， 譚建興， 張海飛

（太鋼不銹鋼股份有限公司煉鋼一廠， 山西 太原 030003）

太鋼不銹鋼股份有限公司（全文簡稱太鋼）45 t AOD 爐于2004 年經(jīng)過奧鋼聯(lián)改造后，結(jié)合當(dāng)時(shí)生產(chǎn)條件制定了專門的二級冶煉系統(tǒng)，通過十幾年的運(yùn)行，總體指標(biāo)良好，但也存在還原Si 耗高、氬耗高、CRE（脫碳用氧利用率）偏低的問題，本文就通過與先進(jìn)鋼廠頂槍期冶煉以及氣體比例對標(biāo)，結(jié)合實(shí)際情況對AOD 爐頂槍期冶煉做了分析研究和優(yōu)化，并在實(shí)踐中進(jìn)行運(yùn)用，取得效果明顯[1]。

現(xiàn)代科技的創(chuàng)新，雖然不排除單打獨(dú)斗的成功，但更多的是來自不同學(xué)科的交叉融合和集智攻關(guān)。在市場經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，不同學(xué)科領(lǐng)域甚至不同單位的高效協(xié)作，既對科技工作者的素質(zhì)提出了要求，也對管理模式，諸如學(xué)術(shù)民主、大協(xié)作、保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)，切實(shí)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、提高國際化水平，解決好科技成果轉(zhuǎn)化“最后一公里”的問題等，提出了新的要求。

1 AOD 脫碳基礎(chǔ)理論

1.1 AOD 脫碳機(jī)理

不銹鋼中含有大量的鉻、鎳元素，鉻、鎳等元素可極大的提高鋼的耐蝕性能，而不銹鋼中的碳降低了鋼的耐腐蝕性能，對于大部分不銹鋼其含碳量都是很低的。因此，不銹鋼的化學(xué)組成中要求較低的含碳量和較高的的含鉻量。

“我和小表姐商量：偷偷接近柴垛，然后突然出現(xiàn)在二表哥面前，嚇?biāo)惶Ｎ覀凊谥_尖來到柴垛旁，但卻并未見到二表哥，只有一個(gè)未完工的木筏和散落在地上的工具。

在AOD 精煉過程中，經(jīng)頂槍、側(cè)槍向熔池內(nèi)吹入氧氣和惰性氣體(氬氣或氮?dú)?，吹入的氧氣先后與溶于鋼液中的Ti、Al、Si、Nb、Cr、Fe、Ni 等元素發(fā)生反應(yīng)生成各種氧化物，生成Cr2O3等其他氧化物吸附在惰性氣體形成的氣泡表面，隨氣泡在熔池內(nèi)上下運(yùn)動。與此同時(shí)，鋼液中的C 向附著著Cr2O3的氣泡表面?zhèn)鬟f并發(fā)生脫碳反應(yīng)，生成的CO 進(jìn)入氣泡內(nèi)。由于氣泡內(nèi)存在惰性氣體，使得氣相中的CO 氣體得以稀釋，其分壓相應(yīng)降低，從而有效促進(jìn)碳氧反應(yīng)的進(jìn)行，并防止了Cr 的大量氧化，由此達(dá)到脫碳保鉻的目的。隨著氣泡的攪拌運(yùn)動，脫碳反應(yīng)不斷進(jìn)行，直到氣泡離開熔池逸出。在此過程中，各主要精煉反應(yīng)發(fā)生在鋼液和氣泡表面，并在競爭中達(dá)到平衡。

1.2 脫碳的熱力學(xué)

不銹鋼脫碳過程存在著兩個(gè)氧化反應(yīng)：

在普通噴吹純氧情況下，除了在一定溫度下與一定的鉻相平衡的碳外，其余的碳都以CO 氣體形式逸出。將式（1）與（2）合并可得脫碳反應(yīng)：

目前，45 t AOD 脫碳過程中，以304 鋼種為例，在前三步完成主要金屬冷料（高鉻、鎳鐵、高錳等）添加后，下二級操作，根據(jù)計(jì)算C 進(jìn)行跳步（停頂槍），同時(shí)關(guān)注計(jì)算溫度不超過1 800 ℃。只是在選擇跳步時(shí)的計(jì)算C 方面，配氣工不統(tǒng)一，0.15%～0.30%不等，存在頂槍吹煉時(shí)間相對較長，氧氣利用率不高的情況。

難度動作是成套動作中觀賞力最高的部分之一，其創(chuàng)新建立在運(yùn)動員出色的技術(shù)水平基礎(chǔ)之上。如，男單項(xiàng)目中，日本運(yùn)動員難度動作在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，選擇新增加的A290動作，以高質(zhì)量的優(yōu)美姿態(tài)完成，不僅難度分很高，其創(chuàng)新大膽的選擇更讓評委眼前一亮，藝術(shù)分高達(dá)9.225，最終以總分22.425的分?jǐn)?shù)奪得冠軍。

a為活度，pθ標(biāo)準(zhǔn)氣壓從上述兩式可以看出：

反應(yīng)的平衡常數(shù)Kθ為：

1）一氧化碳分壓pco的影響。降低體系中的pco，也可以獲得較低的aC，從而實(shí)現(xiàn)“脫碳保鉻”，在AOD 精煉不銹鋼過程中主要通過吹入惰性氣體（Ar、N2），以降低pco。

路遙說過，真正萬古長青的是普通人的無名紀(jì)念碑——生生不息的人類生活自身。去除虛火與邪火之后，來源于生活的“土味”注定會火，而且會一直火下去。任何內(nèi)容生產(chǎn)都試圖實(shí)現(xiàn)兩個(gè)基本功能，一是記錄，二是傳播。在媒體融合的時(shí)代，感動我們的依然是真實(shí)的東西，是生活本身。這也是為何在直播熱度有所下降的情況下，愿意把流量貢獻(xiàn)給記錄者的平臺，仍能保持強(qiáng)有力的用戶黏性。

2）溫度的影響：Kθ是溫度的函數(shù)，提高熔池溫度，可以使Kθ升高，使反應(yīng)式（3）向右進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)“脫碳保鉻”，但過高的熔煉溫度，使耐火材料的壽命降低。

接下來的兩期漫談，我們來聊一聊鋼琴二重奏在教學(xué)上的應(yīng)用。分別針對教學(xué)條件只有一臺鋼琴和兩臺鋼琴的不同情況，來設(shè)計(jì)一些教學(xué)的方案 。首先談一談關(guān)于一臺鋼琴上的四手聯(lián)彈。

1.3 脫碳的動力學(xué)

2）提高鋼水溫度。

圖1 AOD 脫碳的Fruehan 模型

2 “臨界含碳量”

根據(jù)脫碳階段別目標(biāo)[C]，氣體比和脫碳速度如表1 所列。

在AOD 精煉過程中，在一定溫度下，脫碳速度隨碳含量的減少而減少，此時(shí)碳在鋼液內(nèi)的擴(kuò)散是脫碳反應(yīng)的限制環(huán)節(jié)，而我們習(xí)慣把高碳區(qū)與低碳區(qū)的界限稱為臨界含碳量。

當(dāng)然“臨界含碳量”并不一定是一個(gè)固定值，它一般也隨鋼水含鉻量、溫度和真空度（VOD 精煉時(shí)）的變化而改變。即當(dāng)鋼水溫度升高，鉻含量降低和真空度增高時(shí)，臨界含碳量是降低的，反之，則是增高的。在AOD 脫碳過程中，比較受到公認(rèn)的臨界含碳量為0.15%。

3 提高高碳區(qū)脫碳速度應(yīng)采取的措施

1）增大供氧速度。

在眾多AOD 脫碳模型中，F(xiàn)ruehan 模型是最經(jīng)典的脫碳模型[2]。在模型中作者假想：反應(yīng)最初產(chǎn)物為Cr2O3。它作為氧的傳遞者使熔池中碳在氣泡表面氧化；碳的氧化為液體金屬中碳向氣泡表面的擴(kuò)散控制；熔池中鐵的氧化量為鉻氧化量的十分之一；硅優(yōu)先氧化而不考慮錳的氧化。同時(shí)，在吹煉第一期，采用過程的平均溫度來計(jì)算脫碳曲線，完全忽略了碳和鉻的相對氧化速度與溫度強(qiáng)烈的依賴關(guān)系。此外，模型還認(rèn)為在高碳區(qū)的脫碳速率由供氧量控制，在低碳區(qū)的脫碳速率由碳向氣泡表面的擴(kuò)散控制。

3）改變氧槍高度，改進(jìn)氧槍結(jié)構(gòu)和改進(jìn)吹氧方式等以增大氧氣與鋼水的接觸面積。

4 提高低碳區(qū)脫碳速度應(yīng)采取的措施

1）加強(qiáng)對鋼水的攪拌，以增大反應(yīng)界面積和擴(kuò)散速度。

為了滿足自己的好奇心，我拿起澆花的水壺，輕輕地朝它身上灑了一些水。在我看來的“涓涓細(xì)流”，對于小螞蟻來說，無異于“山洪暴發(fā)”。瞬間，小螞蟻便被歪歪斜斜地沖到了一邊，接著又陷入了“汪洋大?！敝小Ｉ硐蓦U(xiǎn)境的小螞蟻并沒有被突如其來的困難所打倒，只見它不停地劃動著六條腿，拼命地朝著水的邊緣挪去。

2）提高鋼水溫度，以增大碳的擴(kuò)散速度和降低臨界含碳量。

“互聯(lián)網(wǎng)+教育”突破了學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)地點(diǎn)的限制，隨時(shí)隨地可以學(xué)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)程度，自主規(guī)劃和安排學(xué)習(xí)內(nèi)容；根據(jù)自身情況，安排學(xué)習(xí)地點(diǎn)，有助于學(xué)生進(jìn)入高效學(xué)習(xí)的狀態(tài)。通過被動學(xué)習(xí)向自主學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，真正有效完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而使學(xué)習(xí)“隨心所欲”。

3）通過氣體比例轉(zhuǎn)換，降低CO 分壓。

5 太鋼45 t AOD 吹煉模式

控制熱力學(xué)條件，使反應(yīng)向右進(jìn)行，其綜合效果為“脫碳保鉻”，這對AOD 精煉不銹鋼來說是至關(guān)重要的。

在一定溫度下，AOD 脫碳過程大以可以分作兩個(gè)階段：當(dāng)w（C）＞0.15%（簡稱高碳區(qū)），脫碳速度與含碳量無關(guān)，是一個(gè)常數(shù)；而當(dāng)w（C）＜0.15%（簡稱低碳區(qū)）脫碳速度隨碳含量的減少而減少。

表1 太鋼45 t AOD 設(shè)定吹煉模式

6 對目前45 t AOD 頂槍冶煉工藝的改進(jìn)

筆者之前對比分析過太鋼45 t AOD，太鋼180 t AOD 以及張浦150 t AOD 吹煉氣體比例，得出如下結(jié)論：

1）45 t AOD 頂槍期供氧量偏大，尤其是頂氧槍流量與側(cè)氧槍流量的氧流量合理分配，對高碳期脫碳氧利用率影響較大。

2）45 t AOD 頂氧槍結(jié)束的目標(biāo)碳含量偏低，導(dǎo)致冶煉前期Cr 的氧化偏高。

3）45 t AOD 低碳區(qū)氧/氬比例偏大，直接影響到氬耗的升高。

研究資料顯示，紡織、服裝、食品加工、家具制造業(yè)等屬于低進(jìn)入壁壘的行業(yè)[13](見表1).服裝及其它纖維制品制造業(yè)、紡織業(yè)、家具制造業(yè)在較低進(jìn)入壁壘行業(yè)中分別排在第1、第8和第10位.

改進(jìn)措施：

1）304 系列鋼種，DEC 3 頂槍跳步計(jì)算w（C）按目標(biāo)0.25%（范圍0.22%～0.28%）執(zhí)行，綜合考慮爐殼、爐齡影響，同時(shí)注意計(jì)算溫度不超過1 800 ℃。

2）后續(xù)對頂槍流量、底槍流量設(shè)定進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。