钢水二次精炼技术

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1、钢水二次精炼技术1.前言对世界粗钢产量统计表明，在过去30年里，世界粗钢产量在起伏中持续增长。由于连铸比增加使成材率提高。目前，LD钢厂生产的粗钢占世界总钢产量的60％．电炉钢厂产钢接近40％。在过去15年里，欧盟15个成员国真空处理能力不断增加。目前，可对产钢量的80％以上进行真空处理。用于二次精炼的钢包炉首先被引入电炉钢厂。近年来，BOF钢厂钢包炉的使用也在稳定增长。现在，欧盟15个成员国钢产量的30％以上经钢包炉二次精炼。实际上，连铸技术是70年代初日本和欧洲开发的．后来被引进炼钢厂，目前，这两个地区的

2、连铸比达到95％左右。而美国的发展趋势也是一样，仅用了3—4年，使目前连铸比也达到95％左右。未来几年，这些国家的连铸比肯定会不断增加。据统计，目前世界连铸产量约占钢产量的85％左右。在以后的几年里，这一数据或许会上升到约90％。2．二次精炼技术的发展为了均匀成分和温度，出现了钢包内气体搅拌工艺。最引人注目的是二次精炼的采用，大大提高了钢的产量和质量。然而二次精炼的主要任务和目的是什么呢?在出钢和连铸时分离钢水和渣相、钢水脱氧、根据终点目标进行合金化、调整注温、改进钢水的洁净度、夹杂物变性、去除钢水中溶解的[

3、H]和[N]、脱碳、脱硫、均匀钢水成分和温度。真空脱碳的引入使大量降低碳含量成为可能。目前可得到碳含量20ppm的钢水，预计特殊用途的钢可达到含碳10ppm。预计未来特殊用途的钢要求P下降到30ppm。现在，通过铁水和钢液脱S,S含量能稳定达到10ppm。目前，还不需要脱s到更低水平。未来专用钢要求氮含量20ppm，现在可得到总含氧量15ppm的钢，将来要求氧含量最低可达10ppm左右，通过真空处理，可将氢含量降低到1ppm左右。目前的炼钢工艺方法相当灵活，取决于炼钢厂的产品范围。一般从铁水预脱硫开始，接着转

4、炉炼钢．然后真空处理(RH处理或钢包炉脱气处理)，如有必要，接下来钢水还可以加热。既可在钢包炉内加热，也可用铝热法加热。在二次精炼结束时，加入含钙材料进行夹杂物变性处理．最后，采用连铸工艺浇铸钢水。2.1钢水脱磷目前，单用转炉工艺可达到磷含量40-100ppm，其高低取决于铁水中硅和磷含量。根据渣量来确定铁水硅含量，在脱磷期间形成的一定是P2O5。现在铁水脱磷后再进行转炉少渣吹炼比较普及，尤其在日本比较普遍。据论述表明．采用转炉双联法脱磷，钢水含磷可达40ppm。然而，在这种情况下．必须注意的是，铁水脱磷必须

5、先脱硅，结果，转炉在超低硅含量的情况下冶炼操作，因此转炉具有少渣操作的优越性。另一方面，这一工艺不允许废钢装入比高。二阶段转炉工艺(双联法)，第一个转炉的炉渣扒掉，第二个转炉出钢后炉渣返回到转炉用于下一次吹炼，使转炉吹炼终点磷含量达30ppm，这里全部磷含量指的是转炉吹炼终点的含量。如果出钢时带少量渣，渣中P2O5还原可使钢水回磷。此外，添加含少量磷的合金元素和锰铁，也能引起磷含量少量上升，最终产品的磷含量比转炉吹炼终点的磷含量高出l0ppm左右。实际上，增加钢包炉和钢水采用不同方法二次精炼，可将磷含量降至较

6、低。这一工序使转炉出钢温度降低50℃左右。降低的钢水温度必须在接下来的二次精炼工序对钢水加热来平衡。曾经对双联法转炉的第二座转炉的磷平衡值进行过比较．转炉渣中铁含量在18％左右，P2O5含量在0.4％左右，出钢温度在1700℃时．我们可得到含磷20ppm的钢。2．2．脱硫在BOF炉炼钢生产期间，脱硫分为铁水脱硫、转炉内脱硫和钢水炉外脱硫3个阶段。通过喷吹碳化钙、镁或氧化钙与镁的混合物，可使铁水中的硫含量降到20ppm，结果主要取决于脱硫剂的喷吹量。转炉或电强炉内的脱硫是少量的，最后就剩钢水脱硫。为了实现高效脱

7、硫，必须采取以下措施：必须要添加足够的铝，钢包渣必须是饱和的氧化钙．为了确保高效脱硫的动力学条件，必须使钢包内的钢水剧烈沸腾。现已规定用所谓的“氧化钙饱和度”来表示钢包顶渣的特征。用氧化钙饱和度来标识与氧化钙饱和有关的正常钢包顶渣的成分。氧化钙饱和度等于1时表示钢包顶渣是饱和的氧化钙。氧化钙饱和度小于1时表示钢包顶渣是不饱和的氧化钙均匀液态渣。氧化钙饱和度大于l时麦示钢包顶渣是过饱和的氧化钙不均匀渣。已对钢水脱硫期间氧化钙饱和度变化与脱硫率的关系进行了试验。在钢包顶渣是饱和氧化钙的条件下，脱硫率能够达到95％

8、。在钢包顶渣是不饱和氧化钙的条件下，脱硫的效率下降。这是由于钢包顶渣中CaO的活性降低所造成的。在钢包顶渣是过饱和氧化钙的条件下，脱硫的效率也下降。钢包炉内钢水剧烈沸腾期间，除了脱硫之外，还有其它的反应发生。一方面，钢包顶渣中的SiO2：与[A1]反应，生成Al2O3同时提高了Si的含量。同时AI与空气中的O2还产生二次氧化。考虑到这些不同的反应时，S和AL含量与时间的函数关系。在单纯脱硫的情况下，