曹利  薛存剛  石永剛

（黑龍江建龍鋼鐵有限公司）

摘 要：硅鈣鋇合金是鋇系合金中一類高效新型的復(fù)合合金，在煉鋼工業(yè)中主要被當(dāng)作脫氧劑或者脫硫劑使用，具有較好的脫氧和凈化鋼質(zhì)的作用；在20MnSiV鋼種生產(chǎn)時(shí)使用硅鈣鋇合金，可以有效的解決水口絮流問(wèn)題，且有效提高合金吸收率，該復(fù)合合金脫氧成本低于鋁錠脫氧成本。

關(guān)鍵詞：硅鈣鋇；絮流；合金吸收率；脫氧成本

1  前言

轉(zhuǎn)爐煉鋼吹煉終點(diǎn)“碳低、氧高”，出鋼合金化時(shí)脫氧劑、合金消耗大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)成本，制約了成本降低。所以，迫使我們必須優(yōu)化脫氧合金化工藝，降低煉鋼合金成本，才能立足市場(chǎng)，在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

2  現(xiàn)狀

某廠擁有一臺(tái)R8m的150mm*150mm小方坯連鑄機(jī)一臺(tái)，配套80t氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，主要生產(chǎn)20MnSiV鋼種，連鑄比100%，基本形成了復(fù)吹轉(zhuǎn)爐——連鑄——鑄坯熱送的現(xiàn)代化工藝流程。出鋼過(guò)程主要采取傳統(tǒng)的一步脫氧方式對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧合金化作業(yè)：鋁錠+硅錳+硅鐵，該種脫氧方式的主要缺陷為碳、硅、錳的吸收率低，渣中SiO2含量高，降低渣子R，對(duì)脫S不利；而且對(duì)鋼水中三氧化二鋁夾雜吸附能力不佳，造成水口絮流事故，影響生產(chǎn)節(jié)奏造成生產(chǎn)中斷。

表1  各類合金理化指標(biāo)

在目前該類型脫氧操作形式下，經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，平均出鋼量：80.77噸/爐，硅鐵加入量平均：129.6kg/爐，硅錳加入量平均：1736.6kg/爐，同時(shí)出鋼過(guò)程鋁錠消耗0.06kg/噸。計(jì)算得知目前各類合金的吸收率具體如下：

表2  目前該鋼種合金吸收率

3  脫氧原理

1、在鋼液中，轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)氧通常以非金屬夾雜物和溶解氧的形式存在，主要來(lái)自原料和吹氧煉鋼等生產(chǎn)過(guò)程中。無(wú)論哪種脫氧方式方法，都需要用脫氧元素與其進(jìn)行氧化反應(yīng)，使氧與脫氧元素相結(jié)合，產(chǎn)生脫氧化合物。如果鋼液脫氧不徹底，那么這種含氧量較高的鋼液在進(jìn)行冷凝固的時(shí)候，其中的氧便會(huì)與鋼液產(chǎn)生反應(yīng)，在晶界上析出FeO，夾雜在鋼液中，連鑄坯都無(wú)法得到正確的凝固組織結(jié)構(gòu)，影響了鑄坯的質(zhì)量，使鋼的塑形降低、產(chǎn)生熱脆，且容易造成鋼鐵的進(jìn)一步氧化。

2、鋼液中較多的氧還會(huì)加劇硫的危害作用以及與其他物質(zhì)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成氧化物雜質(zhì)，夾雜在鋼體中，從而降低鋼產(chǎn)品的各項(xiàng)力學(xué)性能。

3、在鋼液冷凝過(guò)程中，鋼液中的溶解氧會(huì)與鋼液中的碳發(fā)生反應(yīng)，形成CO氣泡。鋼液中含氧量越多，形成的CO氣泡則越多。鋼液中CO氣泡的形成，使鑄坯中飽含氣泡，造成鑄坯內(nèi)部組織疏松，密度下降，鋼強(qiáng)度下降，形成鑄坯表面針孔等。因此，必須采取有效的脫氧措施，對(duì)鋼液進(jìn)行脫氧處理，降低鋼液含氧量（鎮(zhèn)靜鋼氧含量小于0.005%，沸騰鋼氧含量在0.025%～0.030%之間），控制和避免鋼液的沸騰，才能使鋼坯的成分和組織達(dá)到要求，從而保證鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。

圖1  轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)鋼中[C]與[O]的關(guān)系

4  脫氧劑優(yōu)化選擇

4.1  該鋼種脫氧成本現(xiàn)狀

表3  目前20MnSiV脫氧合金化成本

從現(xiàn)行的脫氧工藝看，采用鋁錠脫氧成本較高，且因三氧化二鋁夾雜的影響會(huì)導(dǎo)致水口絮流等情況發(fā)生，急需根據(jù)各脫氧材料的脫氧性能，對(duì)該鋼種的脫氧工藝進(jìn)行了優(yōu)化。

4.2  硅鈣鋇脫氧優(yōu)勢(shì)與使用效果

隨著煉鋼工業(yè)的發(fā)展，不同種類的煉鋼鐵合金材料也涌入市場(chǎng)，進(jìn)入許多人的視野當(dāng)中。其中硅鈣鋇作為一種新型煉鋼脫氧劑、脫硫劑，與其它種類的煉鋼脫氧劑相比，具有較好的脫氧和凈化鋼質(zhì)的作用。

硅鈣鋇中含有的硅、鈣、鋇都具有一它的脫氧能力，作為鋇系合金脫氧劑，鋇的脫氧能力比鋁高二個(gè)數(shù)量級(jí)，各類脫氧元素的脫氧能力從大到小依次為鈣，鋇，鋁、碳、硅、錳。并且從物化性能上來(lái)看，鋇與鈣相比，優(yōu)點(diǎn)是密度大，沸點(diǎn)高，在煉鋼溫度范圍內(nèi)可以有效的降低鈣的蒸汽壓，與其他硅鈣合金相比，用硅鈣鋇合金作為鈣源加入鋼液中，加入的鈣量即是硅鈣合金加入量的一半，鋼液中的鈣含量卻是硅鈣合金的兩倍左右，這說(shuō)明鋇在鋼液中有效的保護(hù)了鈣，減少了鈣的燒損，起到了提高鈣的溶解度，提高了鈣的脫氧和球化夾雜的能力，形成低熔點(diǎn)化合物，減少非金屬夾雜物含量，實(shí)現(xiàn)改變夾雜物形態(tài)的目的，同樣對(duì)脫硫起著非常重要的作用。

表4  硅鈣鋇各項(xiàng)指標(biāo)

4.3  成本對(duì)比

表5  硅鈣鋇加入方案與成本對(duì)比

從上表可以看出，通過(guò)硅鈣鋇代替鋁脫氧的使用，使用硅鈣鋇脫氧較使用鋁錠脫氧成本下降=164.43-163.04=1.39元/噸。

4.4  吸收率對(duì)比

表6  硅鈣鋇加后的合金吸收率

經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，使用硅鈣鋇后，C、Si、Mn的吸收率顯著提高：C吸收率提高13.42%，Si吸收率提高4.8%，Mn吸收率提高1.45%。

4.5  其他效果

4.5.1  通過(guò)硅鈣鋇代替鋁脫氧的使用，鋼中三氧化二鋁夾雜的降低，水口堵塞情況明顯減少。

4.5.2  使用硅鈣鋇爐次［O］含量在18-23ppm之間，使用鋁錠爐次［O］含量在20-28ppm之間，鋼水中［O］含量有所下降。

4.5.3  針對(duì)過(guò)LF爐非直上爐次，對(duì)比氬站鋼中S含量在0.55-0.60%之間LF爐脫S率，使用硅鈣鋇爐次：50.74%，使用鋁錠爐次：50.18%，使用硅鈣鋇爐次脫S率略有提高0.56%。

5  結(jié)語(yǔ)
　　  經(jīng)過(guò)一系列的對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硅鈣鋇在20MnSV鋼中上的使用可以有效的降低后續(xù)工序?qū)︿撍幚淼碾y度，如脫硫率，解決使用鋁錠脫氧時(shí)連鑄水口絮流異常，有效的進(jìn)一步提高了脫氧效果、合金吸收率，降低脫氧成本。因此煉鋼企業(yè)應(yīng)根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，充分考慮各脫氧方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)各方法加以完善和進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，為企業(yè)生產(chǎn)的提質(zhì)保量、降本增效創(chuàng)造了有利條件。

參考文獻(xiàn)
[1]  王榮，李偉東，孫群. 轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝的優(yōu)化[J].鞍鋼技術(shù)，2010，（5）：47-50.
[2]  郭漢杰.冶金物理化學(xué)教程[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社，2006：258-264.
[3]  鄧志銀，朱苗勇，鐘保軍，高新亮 不同脫氧方式對(duì)鋼中夾雜物的影響：《北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)》 ，2012 , 34 (11) ：1256-1261.