洁净钢生产的研究现状及发展前景..doc

洁净钢生产的研究现状及发展前景 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 l 引言 　　洁净钢的概念是由Kiessling在给英国钢铁学会的学术报告中首次提出的，泛指O、S、P、H、N及Pb、As、Cu、Zn等杂质含量低的钢。 　　一般意义上的洁净钢是指钢中五大杂质元素[S、P、H、N、O]含量很低，且对非金属夹杂物(泛指氧化物和硫化物)进行严格控制的钢种，而随着科学技术的发展，对钢材性能要求日益严格，对钢材质量要求不断提高，进一步减少钢中夹杂含量，提高钢的洁净度是本世纪的发展方向。 　　钢的洁净度是反映钢的总体质量水平的重要标志，是钢的内在质量的保证指标。钢的洁净度通常由钢中有害元素含量以及非金属夹杂物的数量、形态和尺寸来评价。为了获得“清洁和纯净”的钢，常常要降低和控制钢的C、P、S、N、H和T.O，因为这些元素的单一或综合作用的结果，可以大大地影响钢的性能，如抗拉强度、成型性、韧性、可焊性、抗裂纹和抗腐蚀性、各向异性、疲劳性能等。因此，为了改善钢的性能，当今钢铁冶金技术特别注意降低钢中的P、S、N、H、T.O，并根据钢种需要降低和控制钢中C的含量。近半个世纪以来，特别是钢铁产品面临被新型工程材料如铝、塑料、玻璃等取代的巨大压力和挑战的今天，提高钢的洁净度越来越成为钢铁冶金技术研究的重要课题，也可以说提高钢的洁净度已成为每一个钢铁产品的任务。生产洁净钢，一是要提高钢的洁净度．二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。不同钢种对洁净度的要求和对夹杂物的敏感性不同。 　　因此，在激烈的市场竞争条件下，提高钢的洁净度，进一步减少钢中夹杂物的含量，是冶金企业提高产品竞争力的主要途径之一。 　　上述原因使洁净钢及其生产技术迅速发展。目前国内外许多钢铁厂已建立起大规模生产超纯洁净钢(钢中杂质总量：S+P+N+H+T.O≤100ppm)生产体制。本文就洁净钢及其生产工艺的发展进行综述，并分析洁净钢发展的前景。 2 　洁净钢生产技术 2.1　铁水预处理 　　铁水预处理按处理任务不同可分为预脱硫、预脱磷和同时脱磷脱硫(包括预脱硅)。大规模工业生产，70年代采用KR机械搅拌法与喷吹法的预脱硫已能将铁水[S]降到0.00l%，80年代喷吹法预脱磷已能经济地将铁水[P]降到0.005%-0015%，同时脱硫将[S]降到0.002%-0.010%。 　　20世纪80年代以来，铁水预处理已成为生产优质低磷、低硫钢必不可少的经济工序。其目标是将入转炉的铁水磷、硫含量脱至成品钢要求水平。欧美各国铁水预处理一般以预脱硫为主，而日本铁水“三脱”预处理比例在90%以上。目前基于铁水预处理的转炉生产纯净钢工艺主要有两种流程：一种是基于铁水深度预脱硫，转炉强化脱磷，钢水炉外喷粉脱磷、脱硫、升温、真空精炼；另一种是基于铁水三脱预处理，复吹转炉少渣吹炼，钢水炉外喷粉脱硫、真空精炼。后者具有生产效率高、石灰等造渣料消耗少、过程温降小、生产周期短、成本低等优点，经济效益显著高于前者，适宜于我国转炉钢厂采用。其中铁水三脱预处理可采用高炉炉前预脱硅、铁水罐或混铁车喷吹同时脱磷脱硫或分期脱磷、脱硫工艺或采用专用复吹转炉三脱工艺。 2.2　转炉少渣冶炼工艺 　　转炉少渣冶炼是铁水全量三脱处理后带来的必然结果。同时简化了转炉冶炼功能，将脱硫、脱硅和脱磷转移到铁水预处理过程中实现，转炉只承担脱碳(或硅)升温的任务，这有利于实现转炉的高速吹炼，可大幅度减轻造渣脱磷、脱硫的工艺负荷，有利于提高供氧强度，并使终点控制更加稳定。这为转炉进行计算机智能控制提供了方便，可实现以吹炼终点的精确控制和不倒炉直接出钢。吹炼时间和冶炼周期的缩短以及少渣倒炉次数减少，使炉衬侵蚀大幅度减轻，加之溅渣工艺技术的应用，转炉炉龄将会大幅度提高，使其作业率将大于95%以上。如日本JFE福山厂两座300吨转炉采用脱磷－脱碳双联工艺后，吹炼时间平均缩短2min，终点操作时间缩短1min，冶炼周期从29min降至26min，作业率提高4%。日本和歌山厂采用脱磷炉和脱碳炉双联冶炼，实现100%“铁水三脱”预处理，l座210吨转炉的年产量达到420万吨。 另外，转炉出钢挡渣效果对钢的纯净度和生产成本的影响也很大。 2.3　炉外精炼 　　钢包精炼炉是生产洁净钢的重要设备。在炼钢生产中，精炼炉具有脱硫、气体搅拌、合金化、升温、调节连铸节奏和控制夹杂物形态等功能。目前，精炼可分为两种方式，一是以LF炉为主体的非真空精炼，可实现搅拌、均匀钢水成分和温度；脱氧去除钢中夹杂；实现微合金化和成分精确控制；渣洗，脱氧脱硫；喂线，实现夹杂物变性处理；调整温度(包括升温和降温)。二是以RH为主体的真空精炼，可实现搅拌均匀钢水成分和温度；脱氧和