純凈鋼生產(chǎn)工藝

通常純凈鋼生產(chǎn)工藝包括以下幾部分： 鐵水預(yù)處理， 轉(zhuǎn)爐復(fù)吹， 出鋼擋渣、扒渣、對爐渣改性， 二次

精煉（真空、吹氣、加熱、造渣）、全程保護(hù)澆鑄、中間包冶金、結(jié)晶器冶金及采取各種促使夾雜物去除的

措施等。

純凈鋼的生產(chǎn)主要集中在兩方面：（1）盡量減少鋼中雜質(zhì)元素的含量；（2）嚴(yán)格控制鋼中的夾雜物， 包括夾雜物的數(shù)量、尺寸、分布、形狀、類型。

潔凈鋼和純凈鋼

關(guān)于純凈鋼或潔凈鋼的概念，國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的定義，但一般都認(rèn)為潔凈鋼是指對鋼中非金屬夾雜物（主要是氧化物、硫化物）進(jìn)行嚴(yán)格控制的鋼種， 這主要包括： 鋼中總氧含量低，非金屬夾雜物數(shù)量少、尺寸小、分布均勻、脆性夾雜物少以及合適的夾雜物形狀。 而純凈鋼則是指除對鋼中非金屬夾雜物進(jìn)行嚴(yán)格控制以外， 鋼中其它雜質(zhì)元素含量也少的鋼種。 鋼中的雜質(zhì)元素一般是指O、C 、S、P、N，鋼中微量元素（Pb、As、Sb、Bi、Cu、Sn）也包括在雜質(zhì)元素之列， 這主要是因?yàn)闊掍撨^程中上述微量元素難以去除，隨著廢鋼的不斷返回利用，這些微量元素在鋼中不斷富集，因而其有害作用日益突出。

純凈鋼生產(chǎn)可分為兩種工藝流程：

（1） 鐵水“三脫”純凈鋼生產(chǎn)工藝，以日本為代表。主要工藝特點(diǎn)是采用鐵水預(yù)處理脫磷工藝，生產(chǎn)純凈鋼；

（2） 鋼水精煉純凈鋼生產(chǎn)工藝，以歐美為代表。主要工藝特點(diǎn)是依靠轉(zhuǎn)爐脫磷，鋼包噴粉深度脫磷。

一、鐵水三脫生產(chǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1） 采用鐵水“三脫”預(yù)處理工藝，脫Si、脫S和脫P(yáng)。多以轉(zhuǎn)爐作為鐵水“三脫”的反應(yīng)器，不再需要鐵水預(yù)脫Si；

（2）復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐采用少渣冶煉工藝，脫碳升溫并進(jìn)行脫磷精煉；

（3） 采用多功能RH進(jìn)行鋼水精煉，深脫碳、深脫硫、脫氣和去除夾雜物；

(4) 轉(zhuǎn)爐弱脫氧出鋼，避免鋼水吸氮，適宜冶煉超低氮鋼。

（5） 連鑄采用保護(hù)澆注、夾雜物過濾等一系列技術(shù)措施，保證鋼水質(zhì)量。

二、鋼水精煉純凈鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)特點(diǎn)如下：

（1） 采用轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼脫磷工藝，脫碳、脫硅、脫磷和升溫精煉同時(shí)進(jìn)行；

（2） 轉(zhuǎn)爐弱脫氧出鋼，鋼包噴吹CaO FeO CaF2粉劑深脫磷，處理后扒渣；

（3） LF升溫脫硫精煉；

（4） RH脫氣、脫氧和深脫硫，連鑄保護(hù)澆注；

（5） 不適宜同時(shí)生產(chǎn)超低氮超低磷鋼種。

（1） 鐵水“三脫”工藝脫磷的熱力學(xué)、動力學(xué)條件明顯優(yōu)于鋼水精煉工藝；

（2） 采用鐵水“三脫”工藝，避免了鋼水扒渣，大幅度減少出鋼后鋼水精煉的溫度 損失。因而不需LF升溫，流程短，工藝簡單，易于控制，更適宜冶煉超純凈鋼；

（3） 鐵水“三脫”工藝生產(chǎn)純凈鋼，生產(chǎn)效率高，石灰等原輔料消耗少，過程溫降小，生產(chǎn)周期短，使生產(chǎn)成本明顯低于鋼水精煉工藝。

由于轉(zhuǎn)爐以鐵水作為主要原料，能夠充分發(fā)揮鐵水預(yù)處理工藝的各種技術(shù)優(yōu)勢， 適宜采用鐵水三脫工藝生產(chǎn)純凈鋼。電爐鋼廠以廢鋼作為主要原料，不具備鐵水三脫的條件，一般應(yīng)采用鋼水精煉工藝生產(chǎn)純凈鋼。

純凈鋼碳的去除

鋼中碳對鋼的性能影響最大， 碳含量高能增加鋼的強(qiáng)度，但使塑性下降、沖壓性能變壞。鋼中碳的控制主要集中于兩點(diǎn)： 爐外精煉使鋼中碳達(dá)到極低水平、防止連鑄過程增碳。

國外常用的增大CR 脫碳速度方法有：

（1） 增大環(huán)流量：增大吸嘴內(nèi)徑， 改圓形吸嘴為橢圓形；

（2） 增大驅(qū)動氬氣流量；

（3） 增大泵的抽氣能力， 其中采用水環(huán)泵和蒸汽泵聯(lián)用可提高泵的抽氣能力， 降低 CR 能耗和水耗；

（4 ） 在真空室側(cè)墻安裝氬氣噴嘴， 吹氬到真空室內(nèi)，可增大反應(yīng)界面面積。

關(guān)于鋼中碳的控制另一個(gè)重要之點(diǎn)是防止二次冶金及連鑄過程中的增碳。 首先是防止CR 處理過程中從真空罐渣殼中以及真空室鋼渣結(jié)瘤引起的增碳，特別是鋼包用碳化稻殼保溫的情況下，這種現(xiàn)象尤為突出。 其次是連鑄過程中碳的控制。 連鑄過程中，降低耐火材料中的碳含量，或者使鋼水與含碳材料接觸面最??；中間包使用不含碳或碳含量少的保溫材料；結(jié)晶器使用無碳保護(hù)渣， 都有助于防止增碳。

純凈鋼硫的去除

脫硫應(yīng)注意以下三點(diǎn)：金屬液和渣中氧含量要低、使用高硫容量的堿性渣、鋼渣要混合均勻。 鐵水預(yù)處理可以深度脫硫， 也可以部分脫磷。廣泛采用在鐵水包或魚雷罐中喂線、噴粉的鐵水預(yù)處理方法，新投產(chǎn)的設(shè)備中機(jī)械攪拌法（KR脫硫法）已很少采用。 噴粉可以造就良好的動力學(xué)條件，極大擴(kuò)展反應(yīng)界面。

純凈鋼磷的去除

脫磷的熱力學(xué)條件是低溫、高堿度、 高的氧化性，磷的去除主要也是在鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐或電爐精煉期、二次精煉三個(gè)階段進(jìn)行。

純凈鋼氮的去除

鋼中氮的去除比較困難， 主要依靠轉(zhuǎn)爐脫氮，在澆注過程中防止吸氮。鐵水氮含量是影響鋼水終點(diǎn)氮含量的重要因素，低氮鐵水主要靠高爐的順行來獲得，高溫、高鈦、高錳、高硅均有助于減少鐵水氮含量。 鐵水脫氮也是可行的。

純凈鋼氫的去除

氫的去除以前主要在煉鋼初期通過CO激烈沸騰得到， 嚴(yán)格杜絕各工序造渣劑、合金料、覆蓋劑以及耐材的潮濕， 避免碳?xì)浠衔?、空氣與鋼水接觸，都有助于降低鋼中氫的含量。

純凈鋼控制

鋼中氧的復(fù)雜性在于鋼水冷卻凝固過程中因氧的溶解度降低將進(jìn)一步生成脫氧產(chǎn)物， 鋼水在澆注過程中會因?yàn)槎窝趸c大氣、爐渣、耐材發(fā)生氧化反應(yīng)形成大顆粒夾雜物。 鋼中夾雜物的數(shù)量、尺寸、分布、形狀、類型都將對鋼材的性能產(chǎn)生很大的影響。 2100433B