夏雪生

（新余钢铁集团有限公司，江西 新余 338001）

由于在固态铁中氧的溶解度非常低，最后形成的氧化物夹杂会导致钢材的机械性能降低，尤其是会导致钢材的冲击韧性以及疲劳强度下降，所以必须要采取有效的工艺方法来进行转炉炼钢的脱氧。

1 转炉炼钢中氧的产生及其危害

氧气在钢液中的存在方式主要包括非金属夹杂物形式与溶解氧气形式两种，炼钢原料与吹氧炼钢环节是产生氧的主要来源。在实际炼钢过程中，碳、锰、磷、硅等元素以及其他一些化学杂质的去除，都离不开对大量氧气的使用，借助氧化反应使氧气与杂质有效结合形成氧化物析出，进而获得高纯度的钢。

可见，氧在钢液中存在是必然的，实际吹氧炼钢时，钢液中需要氧化的杂质含量越大，所需的氧气量也就越大，同时钢液中的氧含量也会有所增加。若是没有对钢液中的氧进行有效处理，导致钢液中的氧含量过高，就会在钢液凝固时有充足的氧气与钢液中的铁发生氧化反应。形成氧化亚铁结晶析出。钢液中的氧化亚铁会对铸坯造成极大破坏，直接影响钢产品质量响，甚至还会导致铸坯变形，严重时产生热脆反应进一步催生钢铁的氧化现象，导致钢液报废。

钢液中氧气含量越高，硫所产生的危害也就越严重，硫与氧发生化学反应产生氧化硫等杂质。这些杂质在钢液中难以分离出来，对钢成品的质量产生了极大影响，尤其是会大大降低钢产品的力学性能。

在对钢液进行冷凝环节中，钢液中的氧与碳也会产生一定的化学反应，不充分的氧化反应下形成一氧化碳气泡的物质，使钢液在冷凝过程中出现沸腾现象，并且钢液中的氧气含量越高，所产生的一氧化碳气泡量也就越多，因此而导致的钢液沸腾现象也就越明显。

在对钢液进行脱氧时，随着脱氧程度不同，其所导致的沸腾现象也不同，根据沸腾的基本程度，可以将相应的钢型划分为镇静钢、半镇静钢与沸腾钢。如果早钢液存在一氧化碳气泡，将会导致钢锭内部组成中的各种物质疏松化，大大降低钢成品密度，钢的强度也会遭到严重破坏。

由于氧气的存在会对转炉炼钢质量产生极大的不良影响，因此必须采取有效措施进行脱氧处理，有效降低钢液氧含量，才能确保钢成品的较好质量。

2 炼钢生产中转炉炼钢脱氧工艺应用分析

2.1 沉淀脱氧法

在沉淀脱氧法的应用过程中，对于脱氧效果发挥决定作用的是脱氧剂的选择与使用。随着转炉炼钢脱氧相关研究与实践的不断深入，在实际生产过程中实现了对脱氧工艺的有效优化，尤其是以钙系脱氧剂作为基础的沉淀脱氧工艺，取得了较为明显的脱氧效果。

（1）钙系脱氧剂成分分析。钙系脱氧剂的主要成分包括有钙、碳、硅、钡、铼、铝等，结合钢的类别，对钙系脱氧剂的成分进行合理配比，能够大大提升脱氧剂与氧结合程度，进而获得较好的脱氧效果。

（2）钙系脱氧剂工作原理分析。作为第二主族元素，钙相较于其他元素有着较强的结合能力。钡是钙的同族元素当中具备较好脱氧效果的一种元素，通过把钡混合到硅铝铁中而形成硅铝钡，可以大大提升其脱氧性能。然而与钙相比，钡的脱氧能力则相对较弱，1:3.43是钙与钡的摩尔质量比,表明了脱除同等数量的氧，要获得与加入1kg钙产生相同脱氧效果，则需要3.43kg的钡。然而，在钢液中钙溶解度较小，在1600℃钢液中钙仅仅具备0.03%的溶解度，而且钙几乎是无法溶解于固态铁中。此外，在1600℃钢液中，钙的蒸汽压可能是大气压的2倍，可见钙也具备较大的蒸气压，若是仅仅以钙来充当脱氧剂使用，其消耗了是极大的，成本大，不利于炼钢效益的提升。所以，为了获得更高的脱氧剂使用效益，确保较好的脱氧质量，必须想方设法提高钙在钢液中的溶解度。可结合实际分析往钙剂中加入合适比例的硅、碳、铝等元素，以此提高钙在钢液中的溶解度。

2.2 扩散脱氧法

扩散脱氧法，指的是通过往炉渣内加入脱氧剂，使其与钢液中的氧化铁进行反应，使其变为钢液炉渣，降低了钢液氧化铁含量进而实现钢液脱氧目的，通常是在炉外精炼过程，或者是在电炉还原期进行使用。在具体操作过程中，氧向钢液中的炉渣进行转移、融合，大大增加炉渣中氧化铁含量,实现炉渣脱氧能力的较好可持续性，而要确保氧化铁能够不断地往炉渣扩散，则需要将脱氧剂不断地添加到炉渣当中。扩散脱氧法，具备较高程度的脱氧效率，对于降低钢液氧含量，提升钢的品质。然而，脱氧速度较为缓慢以及需要消耗大量时间，这是之一方法的主要缺陷。在实际脱氧时，可利用吹氩搅拌的形式来提升脱氧速度。

2.3 真空脱氧法

真空脱氧法，主要是借助抽真空方式，将钢包内钢液置于真空环境条件下，借此打破钢液碳氧固有平衡，让钢液中氧与碳发生化学反应产生CO气体脱离钢液，实现炼钢脱氧。在进行真空脱氧时，可借助吹入一定量的氩气等惰性气体，均匀搅拌钢液，进一步是钢液中碳、氧发生反应，生成一氧化碳气泡。在真空环境下，脱氧法产生的CO不会对钢液形成污染，并且CO气泡逸出，加强钢液搅拌，让脱氧反应更加充分、彻底，大大节约了脱氧剂与石灰使用成本。真空脱氧法具备脱氧效果明显，以及投入成本低的优势在转炉炼钢脱氧过程中获得了较为普遍的使用。3脱氧工艺的优化

3.1 普碳钢脱氧工艺的优化

优化以后此类钢的脱氧工艺是在转炉出钢环节，根据特定顺序将焦炭、CaC2、SiC、AIMnFe、FeMn、FeSi等逐一添加发生脱氧合金化，随后再进行其他成分的合金化，出钢后，进氢站通过喂铝线来对Als含量与脱氧度来进行调节。在精练搬出前调节脱氧度可以采取增加铝粒的方式来实现。实现普碳钢脱氧工艺的优化后其特征在于使用廉价的脱氧剂，如CaC2、焦炭等，减少了脱氧铝合金的损耗量。不仅如此，因为添加AIMnFe、FeMn、FeSi等合金的顺序发生改变，能够实现各类合金的收得率大幅提升，减少了脱氧用铝合金的使用量，进而大大减小了生成Al2O3的数量。

3.2 低碳钢脱氧工艺的优化

优化低碳钢脱氧工艺后在转炉出钢时将焦炭、CaC2、A1MnFe等脱氧剂逐一添加，并且需要根据转炉出钢后罐内的含氧量的0.02%～0.04%来控制各脱氧合金的总添加量。出钢后进氩站利用喂铝线来进行完全脱氧，同时对钢水中的Als含量进行调整，喂铝线结束后需要保持吹氩时间不少于3min，随后将扩散脱氧剂如熔渣还原剂、铝造渣球等添加其中。在进行精炼过程中，要求结合钢水具体脱氧度来实时调整，如若脱氧不足，那么需要将铝粒在开始经立案前就进行添加。在精炼搬出前要求将铝粒添加其中来调节脱氧度。若转炉脱氧度满足钢种要求，在精炼开始时可不调整脱氧度，C、Mn、Nb、Ti等成分的合金化在精炼第一次脱氧度调整后进行。

4 结束语

综上所述，基于对转炉炼钢中氧气对于炼钢质量的影响分析，对沉淀脱氧法、扩散脱氧法以及真空脱氧法这三种较为常用的脱氧工艺进行了介绍、分析。就总体而言，沉淀脱氧法具备工艺流程简单，设备操作便捷的优势，但所获得的脱氧效果往往差强人意。扩散脱氧法的应用则比较系统性，具备较高的完整度，脱氧效果较好，然而使用的时间通常较长，速度较慢。再者，真空脱氧法的脱氧效果虽然较为突出，但在设备使用与操作流程控制方面有着较高要求。可见，每一种脱氧方法都有其应用优势与不足，因此各种方法的应用还必须结合实际，加强对脱氧工艺的应用研究，改善，使转炉炼钢工艺的质量与效率得到进一步提升，减少炼钢成本，提升钢铁的产出效益。