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合合金，在煉鋼工業中主要被當作脫氧劑或者脫硫劑使用，具有較好的脫氧和凈化鋼質的作用；在20MnSiV鋼種生產時使用硅鈣鋇合金，可以有效的解決水口絮流問題，且有效提高合金吸收率，該復合合金脫氧成本低于鋁錠脫氧成本。

關鍵詞：硅鈣鋇；絮流；合金吸收率；脫氧成本

1  前言

轉爐煉鋼吹煉終點“碳低、氧高”，出鋼合金化時脫氧劑、合金消耗大，嚴重影響生產成本，制約了成本降低。所以，迫使我們必須優化脫氧合金化工藝，降低煉鋼合金成本，才能立足市場，在競爭中立于不敗之地。

2  現狀

某廠擁有一臺R8m的150mm*150mm小方坯連鑄機一臺，配套80t氧氣頂底復吹轉爐，主要生產20MnSiV鋼種，連鑄比100%，基本形成了復吹轉爐——連鑄——鑄坯熱送的現代化工藝流程。出鋼過程主要采取傳統的一步脫氧方式對鋼水進行脫氧合金化作業：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，對脫S不利；而且對鋼水中三氧化二鋁夾雜吸附能力不佳，造成水口絮流事故，影響生產節奏造成生產中斷。

表1  各類合金理化指標

在目前該類型脫氧操作形式下，經過大數據統計計算，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，同時出鋼過程鋁錠消耗0.06kg/噸。計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，轉爐吹煉終點氧通常以非金屬夾雜物和溶解氧的形式存在，主要來自原料和吹氧煉鋼等生產過程中。無論哪種脫氧方式方法，都需要用脫氧元素與其進行氧化反應，使氧與脫氧元素相結合，產生脫氧化合物。如果鋼液脫氧不徹底，那么這種含氧量較高的鋼液在進行冷凝固的時候，其中的氧便會與鋼液產生反應，在晶界上析出FeO，夾雜在鋼液中，連鑄坯都無法得到正確的凝固組織結構，影響了鑄坯的質量，使鋼的塑形降低、產生熱脆，且容易造成鋼鐵的進一步氧化。

2、鋼液中較多的氧還會加劇硫的危害作用以及與其他物質繼續發生反應，生成氧化物雜質，夾雜在鋼體中，從而降低鋼產品的各項力學性能。

3、在鋼液冷凝過程中，鋼液中的溶解氧會與鋼液中的碳發生反應，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，造成鑄坯內部組織疏松，密度下降，鋼強度下降，形成鑄坯表面針孔等。因此，必須采取有效的脫氧措施，對鋼液進行脫氧處理，降低鋼液含氧量（鎮靜鋼氧含量小于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到要求，從而保證鋼產品的質量。

圖1  轉爐吹煉終點鋼中[C]與[O]的關系

4  脫氧劑優化選擇

4.1  該鋼種脫氧成本現狀

表3  目前20MnSiV脫氧合金化成本

從現行的脫氧工藝看，采用鋁錠脫氧成本較高，且因三氧化二鋁夾雜的影響會導致水口絮流等情況發生，急需根據各脫氧材料的脫氧性能，對該鋼種的脫氧工藝進行了優化。

4.2  硅鈣鋇脫氧優勢與使用效果

隨著煉鋼工業的發展，不同種類的煉鋼鐵合金材料也涌入市場，進入許多人的視野當中。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數量級，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看，鋇與鈣相比，優點是密度大，沸點高，在煉鋼溫度范圍內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，這說明鋇在鋼液中有效的保護了鈣，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，形成低熔點化合物，減少非金屬夾雜物含量，實現改變夾雜物形態的目的，同樣對脫硫起著非常重要的作用。

表4  硅鈣鋇各項指標

4.3  成本對比

表5  硅鈣鋇加入方案與成本對比

從上表可以看出，通過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  吸收率對比

表6  硅鈣鋇加后的合金吸收率

經過大數據統計計算，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  針對過LF爐非直上爐次，對比氬站鋼中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  結語
　　  經過一系列的對比試驗，發現硅鈣鋇在20MnSV鋼中上的使用可以有效的降低后續工序對鋼水處理的難度，如脫硫率，解決使用鋁錠脫氧時連鑄水口絮流異常，有效的進一步提高了脫氧效果、合金吸收率，降低脫氧成本。因此煉鋼企業應根據企業的實際生產情況，充分考慮各脫氧方法的優缺點，對各方法加以完善和進行有機結合，為企業生產的提質保量、降本增效創造了有利條件。

參考文獻
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