鋼鐵企業(yè)想要進(jìn)行長遠(yuǎn)地發(fā)展,就需要對轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)工藝進(jìn)行更新?lián)Q代,選擇出合適的煉鋼工藝。轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝就是在煉鋼的過程中減少鋼水中的雜質(zhì)物品,使鋼水的流動性和可塑性增強(qiáng),由此使轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫氧效果更加明顯。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)工藝不管是其冶煉出來的鋼,使其無論是物理性還是化學(xué)性都較好,且冶煉出來的鋼整體性能較好、用途較廣。轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉的主要原料就是低碳鋼,因為使用低碳鋼在冶煉時的速度相對于其他材料快的多,所以轉(zhuǎn)爐煉鋼的脫氧技術(shù)對于煉鋼工業(yè)來講是十分重要的。
1轉(zhuǎn)爐煉鋼中氧的產(chǎn)生及其危害
轉(zhuǎn)爐冶煉主要是通過將生鐵中含有的大量的碳和雜質(zhì)利用各種方式來進(jìn)行氧化,從而冶煉出強(qiáng)度更高、各方面性能更好的一種鋼材。在這個過程中,生鐵中含有了大量的鐵元素和碳元素,而這就會相互進(jìn)行反應(yīng),由此生成了一種碳化鐵物質(zhì),這種物質(zhì)隨著碳含量的增加其各方面性能也越來越好,所以被普遍應(yīng)用,但是在這個過程中,也會產(chǎn)生大量對鋼有害的氧,氧含量過高會對鋼各方面的性能都會有很大影響。
煉鋼的鋼水中充斥著的氧一般都和非金屬雜質(zhì)物混合出現(xiàn),或者以溶解氧的方式存在,與此同時氧還可能出現(xiàn)在材料的冶煉或者吹氧煉鋼的過程中,在這個過程中,氧的存在是十分普遍的。但是無論是哪種的煉鋼方式,都是為了將鋼中的其他物質(zhì)分離開來,特別是其中含有的鋁、硅、鐵、鉑、汞等雜質(zhì)來進(jìn)行處理,在這個分離的過程中,基本都需要氧氣的參與,這些元素和金屬發(fā)生反應(yīng),最后結(jié)合成其他新的物質(zhì)或者將雜質(zhì)析出。煉鋼時的鋼水中一定會存在著氧,那么鋼液中所存在的許多物質(zhì)都會減少很多,與此同時,氧氣的數(shù)量也會減少許多。但是,如若氧的數(shù)量增加許多且對其也不進(jìn)行處理,那么產(chǎn)生的氧化亞鐵會對鋼液產(chǎn)生一定的影響,從而對冶煉出來的鋼的質(zhì)量有了一定的損害,可能會使鋼出現(xiàn)遇熱、遇冷或者遇到氫變脆的現(xiàn)象。除此之外,如若氧元素過多,還會使鋼中的硫元素減少,產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng),都會導(dǎo)致各種氧化物隨之產(chǎn)生,這些氧化物存在于鋼液中,會對鋼的品質(zhì)產(chǎn)生損害,從而對鋼材也會造成一定的影響。
當(dāng)鋼液處于冷凝環(huán)節(jié)時,其中會含有許多的碳元素,大量產(chǎn)生的碳元素會與由于氧的含量過高所反應(yīng)出的氧化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的結(jié)合,從而使鋼液沸騰,如若氧化物或者氧含量過多,沸騰將會十分劇烈,由此造成鋼液的脫氧,脫氧會使鋼液沸騰不均勻,對鋼材的品質(zhì)造成影響,出現(xiàn)多種不同類型的鋼材。當(dāng)脫氧不多、含氧量較高由此沸騰程度較大,這種情況下所冶煉出的鋼成為沸騰鋼。如若脫氧較多,從而造成沸騰程度較小,根據(jù)不同的沸騰程度,分別產(chǎn)生了鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。如冶煉鋼材的過程中產(chǎn)生了一氧化碳,并且有其氣泡在鋼液中,那么會大大使后續(xù)的熔鑄坯的過程中鋼液的濃度降低,從而使鋼材的抗壓、抗拉及硬度下降。
綜上所述,在鋼材的冶煉過程中會出現(xiàn)很多金屬雜質(zhì),為去除雜質(zhì),需要氧元素與其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來除雜,這一系列的化學(xué)反應(yīng)過程中,不僅會導(dǎo)致氧含量的增多,還會使氧化物的出現(xiàn)。不同因素對鋼材造就了不同的影響和損害,但是其本質(zhì)都是由于氧的含量過高,鋼的機(jī)械性能降低、鋼材的品質(zhì)出現(xiàn)不同層次的分類、鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到影響等等現(xiàn)象,都是由于在冶煉過程中所出現(xiàn)了含量過多的氧元素和氧化物。所以在冶煉鋼材的過程中,一定要對鋼液進(jìn)行脫氧,有效的脫氧才能夠有效地降低氧對鋼的損害。
2煉鋼生產(chǎn)中轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧工藝應(yīng)用分析
2.1沉淀脫氧法
沉淀脫氧的煉鋼方式就是運(yùn)用脫氧劑使鋼液中的氧含量減少。在使用沉淀脫氧法時,對于鋼材的質(zhì)量來講,脫氧劑的選擇和使用是十分重要的,這對冶煉出來的鋼材質(zhì)量有著很大的影響。脫氧法在應(yīng)用的過程中,其操作業(yè)較為簡便,首先、將脫氧劑放入到鋼液中,通過不斷地進(jìn)行攪拌,從而使脫氧劑能夠和鋼液中的氧氣進(jìn)行完全地結(jié)合,使其二者進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),從而減少鋼液中的氧化物含量,使鋼水的純凈度提高。沉淀脫氧法在冶煉鋼的過程中被普遍應(yīng)用,原因就是沉淀脫氧法不僅操作簡便,而且在鋼材的冶煉過程中,各方面都不會產(chǎn)生影響。但是要想很好的進(jìn)行脫氧,那么就需要選擇合適的脫氧劑,這樣才能夠有效、完全地進(jìn)行氧元素的去除。
對于脫氧劑的選擇,要選用脫氧效果較好的脫氧劑,這樣才能夠使冶煉出來的鋼材質(zhì)量提升,在進(jìn)行脫氧劑的選擇時,較為常用的脫氧劑就是鈣系脫氧物質(zhì),其脫氧效果也是十分可佳的。首先針對鈣系脫氧物質(zhì)來進(jìn)行其組成成分的研究,可以發(fā)現(xiàn)其中的組成成分如鈣、硅、磷等元素都能對鋼液中的氧進(jìn)行反應(yīng),由此來去除去氧化物除此之外,還能夠根據(jù)鋼水中所含物質(zhì)的不同來配制含量不同的鈣系脫氧物質(zhì)。其次,對鈣系脫氧物質(zhì)的如何生產(chǎn)進(jìn)行研究。對于該種脫氧物質(zhì)來講,鈣是其組成成分中最重要的物質(zhì),而且鈣元素和其它元素的融合性較好,但是將鈣放入到鋼水當(dāng)中去,會使鈣的溶解性大大降低,例如鋼液的溫度達(dá)到1600℃時,鈣的溶解能力不到0.5‰,此外,對于鋼固體來講,鈣在其中基本溶解不了,所以如果單純地使用鈣元素當(dāng)脫氧劑,那么不僅會造成資源的浪費(fèi),且其脫氧效果也十分不好。因此,鈣元素需要和其他元素進(jìn)行結(jié)合,來使鈣的溶解性增強(qiáng),由此使脫氧效果更好。
2.2擴(kuò)散脫氧法
擴(kuò)散脫氧的方法主要是運(yùn)用一些能夠脫氧的物質(zhì)來對鋼液中的氧氣含量降低,其方法就是把脫氧劑放在冶煉鋼鐵的爐渣之中,通過脫氧劑與將爐渣中的氧化鐵和鋼液中利用人工轉(zhuǎn)移到爐渣中的氧化鐵產(chǎn)生反應(yīng),這種方式的好處就是能夠很大程度上保證鋼材的品質(zhì)不受到侵害。但是這種方式也有其缺點(diǎn),就是擴(kuò)散脫氧法的擴(kuò)散效率相對較低,而且脫氧時間相對來說也較長,所以會導(dǎo)致脫氧效率大大降低,與此同時,還可能使鋼液出現(xiàn)回磷的現(xiàn)象。擴(kuò)散脫氧的方式主要有兩種,一種是利用煉鋼爐來進(jìn)行脫氧,另外一種方式就是利用鋼桶來脫氧。煉鋼爐脫氧的脫氧方法就是把脫氧劑和一些例如含碳、硅等元素的物質(zhì)一起放入到煉鋼爐當(dāng)中,由此來使鋼液中的氧含量大大降低,這種方式的另一個好處就是能夠減少資源的浪費(fèi),減少脫氧劑的使用程度。總的來說,擴(kuò)散脫氧的方式的優(yōu)缺點(diǎn)并存,除了上述的優(yōu)點(diǎn)之外,其最大的缺點(diǎn)就是氧化速度和鈣元素的擴(kuò)散速度較慢,從而導(dǎo)致鋼液整體的脫氧速度和生產(chǎn)效率都降低很多,而且在使用的過程中,當(dāng)磷極易被其他物質(zhì)反應(yīng)后再被回收后,會使脫氧劑的使用量大大增加。
2.3真空脫氧法
真空脫氧法,顧名思義就是首先為鋼水通過抽真空的方式,為其提供一個真空的環(huán)境,隨后再將經(jīng)過各種的化學(xué)處理后的鋼水放入其中,通過真空環(huán)境其氣壓極大且無氣體,所以就能夠?qū)撍兴难鹾吞嫉钠胶鉅顟B(tài)進(jìn)行重組,在碳和氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)之后重新變化后,便形成了脫氧的鋼液。
為了使脫氧效果更為理想,在進(jìn)行脫氧操作時,可以適當(dāng)?shù)鼗烊胍恍┒栊詺怏w,惰性氣體的加入,能夠使鋼液的流動和攪拌更為充分,與此同時,還能夠加速和催化鋼液中的碳氧反應(yīng),使脫氧程度最大化。一般來講,惰性氣體的主要構(gòu)成成分是一氧化碳,一氧化碳對于冶煉鋼鐵來說是十分有益的,就最基本的來講,一氧化碳不會和鋼水反應(yīng),所以對鋼水也不會產(chǎn)生什么損害,所以再擴(kuò)散脫氧的過程中運(yùn)用較多。除此之外,注入惰性氣體的過程,一氧化碳能夠加快鋼水的攪拌,使剛水中的化學(xué)反應(yīng)更加徹底,從而是脫氧也更加徹底,但是在脫氧的過程中一定要保證脫氧的質(zhì)量,進(jìn)行正確、合乎規(guī)范的操作是基本原則,操作過程中要保證反應(yīng)的持續(xù)發(fā)生,使脫氧反應(yīng)徹底,避免由于反應(yīng)的不底而造成資源的浪費(fèi)。
3結(jié)語
文章通過論述了轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程中氧的產(chǎn)生的危害后,針對脫氧技術(shù)進(jìn)行了探討??偟膩碚f,就上述各種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)而言,雖然沉淀脫氧法的操作簡便、且時間較快,但是其效果卻和真空法相比差了許多,但是真空法和沉淀法相比其時間較慢、整體效率也較低,所以在選擇脫氧工藝時,要進(jìn)行合理的選擇,與此同時還要不斷進(jìn)行創(chuàng)新和完善,使煉鋼工藝快速發(fā)展。