高纯净钢冶炼工艺优化研究

刘继武（山东钢铁集团有限公司资本运营部,济南 250101）

高纯净钢冶炼工艺优化研究

刘继武
（山东钢铁集团有限公司资本运营部,济南 250101）

摘 要：高纯度钢的冶炼应控制好钢的冶炼工艺，在冶炼过程中要将钢杂质含量尽可能的降低，以便得出更高的纯净度钢，这就需要对冶炼工艺加强优化，最终提升炼钢纯净度。本文主要研究的是高纯净度刚在冶炼过程中的有关强化工艺以及改进钢纯净度的具体方法。

关键词：高纯度钢；优化研究；冶炼工艺分析

在目前的冶炼钢铁条件下，要想将钢材中的磷和硫、氧以及氢、氮等的含量降低到0.01以下，然后将钢的纯度提高。这种炼钢技术在不断地发展和改进，在适应现代化发展和进步中，对于冶炼工艺以及冶炼设备等方面，应逐步采取有效措施提高钢纯度。

1　高纯度钢及其冶炼工艺分析

高纯度刚主要是钢质中的磷含量和硫含量以及氧和氮、氢等含量较少的钢，而相对于非金属杂质，对钢材的质量产生很大的影响，钢材对金属杂质含量的影响以及其特征，是钢铁冶炼的水平和标志。尤其是在钢材中的微量非金属元素中，一般都是在钢铁的冶炼工艺过程中，由于钢液固态引起的有害物质偏析浓缩而产生或者是结合出来的。

因此，可以说钢材中含有非金属杂质的含量高度和钢的纯净度有很大的关系，由于钢的纯净度属于和钢的一种相对概念，而且不同的钢对于纯净度的要求也不尽相同。针对提高钢纯净度，主要是对冶炼过程中将非金属元素的含量进行降低，然后对非金属元素控制其形态。

高纯度钢在冶炼中的工艺主要是运用科学的工艺，同时运用先进的冶炼设备进行钢优化提炼。这种高纯度钢冶炼的基本理念主要是对非金属杂质进行控制，保证其含量和形态以及尺寸都有严格的规定，按照相应的条件控制其含量，达到优质钢材的标准和要求。基本上是对氧气控制以及对脱硫的二次精炼，另外要运用有效的措施防止外来杂质侵害，例如，对于保护渣的二次氧化防护等。

首先，就高纯度钢在冶炼过程中应加强对氧控制，可以采用顶底复吹转炉的方式进行氧含量的降低，然后才运用无渣出钢的方法，以及铝保护渣、结晶器保护渣的方式将钢水进行脱氧，并进行炉渣氧位，从而有效的避免被二次氧化。

其次，高纯度钢对于冶炼过程中，要加强对硫含量控制。要注意硫在钢材中的存在形式，主要是以硫化物的方式而存在，这种情况容易产生铸坯裂纹，并且容易影响到钢的抗腐性能，还会对钢的韧性造成一定的冲击力，使其韧性降低。因此，要对硫含量科学控制，先将其进行冶炼，在冶炼过程中进行铁水的脱硫过程的处理，然后保证金属液以及炉渣氧含量等保护好。然后在在冶炼的过程中，要注意对脱硫的处理，尤其是对于二次精炼的钢水脱硫，一般可以采用的是合成渣脱硫方式，这种方式也同样可以对喷粉以及加热造渣以及对吹氩搅拌方式进行脱硫处理，需要说明的是应注意到炉渣以及金属液里的氧应保持低含量。此外，在冶炼的时候要将二次钢水以及转炉钢水进行脱硫，可以利用加入合成渣脱硫的方式进行。

2　对于高纯净钢的冶炼工艺优化的研究

对高纯净钢的冶炼工艺优化，主要是为了将钢性能有效提高上去，同时再降低钢的磷含量和硫含量、氧和氮、氢等含量，从而将钢材的强韧性提高上去。因此，运用这种优化措施，能够有效提高钢水含量纯净度。在冶炼的过程中，要加强对氧含量控制，有利于钢材的抗疲劳强度，同时要有效将钢中氮含量降低下去，这样对钢深冲性能有利于改善。还要加强钢汇总的除硫量，这样有利于提高钢热加工性能。

需要重点说明的是，高纯度钢冶炼工艺中对氮含量的控制，主要采用的是转炉控氮。首先利用活动烟罩，在运用变频风机等检测设备进行监测，主要是对吹炼升温等做出微正压检测，并按照相应的检测结果进行分析和调整。要将炉口压力保证在50mbar左右，还要防止碳氧减弱而使得一氧化碳减弱，最后导致氮含量的增加。

在实际操作中，应注重维护底吹系统，将吹流量达到一定数值后，然后根据钢材类型，再选择合适的底吹模式。可以运用矿石以及铁水的方式经氮含量适当的降低。一般是在转炉钢材出钢的过程中，让钢水流入大约三分之一的时，这时将钢包中添加必要的碱性精炼渣，使得钢水避免和外界接触，不会产生更多的氮含量。

运用RH炉进行控氮方法，这种方法要保证蒸汽的压力要在10bar以上，且使温度在190°以上。此外，蒸汽的温度也要保证平衡，且炉中的真空槽一定应严密。在RH炉中如果进过合金处理，这时就有利于活性炭氧含量的处理，能够快速脱氧。此还要在RH周围做一氢封处理工作，保证氢封能够阻止钢液对氮含量的吸收，使得钢液的氮含量有效降低。

对二次精炼的处理工作，主要包括钢包顶渣改质以及二次精炼造渣优化控制。首先，对于钢包精炼渣洗主要是为了增加全铝含量，然后将顶渣氧化降低到一定程度，再将铝含量降低，使得钢质量有效提高上去。

其次，在对二次精炼造渣进行有效的优化控制。主要是对除硫工作的加热造渣以及吹起搅拌等工作。为了有效避免出现氧化，应在操作前先深度脱氧，然后在进行造渣厚度的测量工作，按照相应的要求增加铝含量，再度造渣设置科学的工艺，在造渣pH值保证脱硫效果达到最优，还要控制考正压和底吹流量，保证增氮在15ppm和增氧达到30ppm。

3　结语

科学合理地运用优化方式对纯净钢冶炼，能够较大程度上改善冶炼中非金属杂质的去除，使得钢材中的磷、硫以及氧和氮、氢含量有效的降低许多，最终达到高纯度净钢要求，满足社会和市场的需求。对于高纯度净钢的冶炼工艺通过优化之后，能够缩短钢材的精炼周期时间，同时对生产力的提高有很大的帮助作用，同时提高了市场竞争力和市场占有率。

参考文献：

[1]陈子宏,薛正良.真空感应炉冶炼低铝高纯净钢的工艺研究[J].铸造技术,2011,32(10):1361-1363.

[2]赵大同.高纯净钢冶炼工艺优化探讨[J].冶金经济与管理, 2014(02):48-49.

[3]孙伟,曹同友,陈子宏等.真空感应炉冶炼高纯净钢的方法[J].武钢技术,2014(02):127-128.

[4]刘宗昌,任慧平,王海燕.含铜低碳高纯净钢的固溶与时效工艺[J].金属热处理,2004,29(12):58-61.

[5]张宇斌,辛宪诚,钢研所.“转炉＋RH真空处理”冶炼高纯度原料纯铁生产实践及冶炼高纯净钢工艺初探[J].太钢科技,2002(04):13-16.