潘 杰

（南京鋼鐵聯(lián)合有限公司，江蘇 南京 210035）

摘 要：在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，鋼鐵行業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn)，為了可以有效加強(qiáng)提高鋼的質(zhì)量與產(chǎn)量，則需要在現(xiàn)代化鋼鐵冶煉期間應(yīng)用各種新技術(shù)與新設(shè)備，而爐外精練技術(shù)就是提高鋼材料質(zhì)量的有效技術(shù)之一。但是在爐外精煉技術(shù)具體應(yīng)用過程中，一定要確保其設(shè)備滿足實(shí)際鋼種生產(chǎn)需求，同時(shí)還要考慮技術(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益是否合理，根據(jù)鋼廠的實(shí)際情況，遵循因地制宜的原則作出正確判斷。對(duì)此，在確定爐外精煉技術(shù)之后，先要選擇精煉設(shè)備。從目前發(fā)展情況來看，爐外精煉技術(shù)是世界范圍內(nèi)鋼鐵冶金的重要發(fā)展方向，但其中仍然存在一定的問題。對(duì)此文章針對(duì)爐外精煉技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中的重要性以及相關(guān)問題進(jìn)行具體分析，并提出科學(xué)高效的應(yīng)用措施，以此來推動(dòng)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：爐外精煉技術(shù)；鋼鐵生產(chǎn)；冶金行業(yè)；生產(chǎn)工藝；質(zhì)量

在新時(shí)代鋼鐵冶金行業(yè)發(fā)展過程中，爐外精煉技術(shù)具有十分重要的作用。首先，鋼包精煉工藝減輕了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉任務(wù)，大部分冶煉任務(wù)都轉(zhuǎn)移到了爐外精煉環(huán)節(jié)中。如利用攪拌頭來強(qiáng)力攪拌鋼液，可創(chuàng)造出良好的動(dòng)力學(xué)條件，也就是所謂的 KR 脫硫法，同時(shí)也有去除鋼液中氫氮等氣體元素的真空脫氣法。與此同時(shí)，爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用可使鋼液合金收得率變得更高。

在鋼鐵實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，鋼液精煉操作是一項(xiàng)十分重要的工作內(nèi)容。在轉(zhuǎn)爐冶煉之后對(duì)鋼液進(jìn)行合金化處理，會(huì)使氧化合金效率大大降低，并且爐外精煉技術(shù)也有效解決了收得率分布不均勻的問題。再有就是，爐外精煉技術(shù)可以明顯提高鋼液的純凈度。在老式煉爐中，轉(zhuǎn)爐出鋼下渣量非常多，一旦鋼水受到嚴(yán)重污染，就會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。在轉(zhuǎn)爐應(yīng)用滑板擋渣之后，出渣量可以降低到鋼液重量的 5%，絕大多數(shù)顆粒小和質(zhì)量輕的爐渣會(huì)被卷入到鋼液當(dāng)中。此外，鋼包底吹氬技術(shù)可以使?fàn)t渣明顯上浮，提高鋼液的純凈度，也就是說，爐外精煉技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)過程中具有承上啟下的重要作用，對(duì)鋼鐵穩(wěn)定生產(chǎn)而言具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 爐外精煉技術(shù)應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)中的重要作用

當(dāng)前國際煉鋼工藝水平主要表現(xiàn)在煉鋼前和操作流程變化，像鐵水預(yù)處理、爐外精煉技術(shù)等全新的工藝都需要再進(jìn)行充分研究。因?yàn)闋t外精煉技術(shù)可以有效提高鋼材質(zhì)量，減少生產(chǎn)成本，是當(dāng)前國際范圍內(nèi)最為先進(jìn)的煉鋼技術(shù)之一，也是眾多煉鋼技術(shù)中不可缺少的重要組成部分。爐外精煉技術(shù)具有微調(diào)化學(xué)成分和精準(zhǔn)控制鋼液溫度的優(yōu)勢，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)真空脫氣和夾雜物形態(tài)控制。在整個(gè)冶煉過程中，還需要考慮技術(shù)方面的靈活性和連續(xù)性。為了能得到最好的精煉成果，則必須要精準(zhǔn)測定鋼水中的化學(xué)元素。也就是說爐外精煉技術(shù)在未來冶煉過程中，將會(huì)擁有十分良好的發(fā)展空間，只有加大各項(xiàng)環(huán)節(jié)的作用，才能夠更好地發(fā)揮出爐外精煉技術(shù)的優(yōu)勢，生產(chǎn)出更高純凈度的鋼材。

1.1 改善熱力學(xué)條件

在爐外精煉技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，必須要確保冶金化學(xué)反應(yīng)可以滿足一定的熱力學(xué)條件。如在鋼鐵冶煉 RH 真空精煉環(huán)節(jié)，很容易出現(xiàn)脫碳反應(yīng)和脫氣反應(yīng)，形成的反應(yīng)物大多數(shù)都是氣體。為了能夠確保反應(yīng)過程能夠持續(xù)進(jìn)行，則必須要采取科學(xué)合理的技術(shù)將氣相壓力降到最低，以此來提高冶煉過程的真空度。而應(yīng)用爐外精煉技術(shù)就可以有效實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

1.2 加快冶金化學(xué)反應(yīng)

通常情況下，不同的精練設(shè)備所采用的攪拌方式有所不同。在熔池傳遞速度不斷加快的基礎(chǔ)上，液相傳質(zhì)的出現(xiàn)也在一定程度上約束著冶金反應(yīng)的進(jìn)行速度。而應(yīng)用爐外精煉技術(shù)可以有效強(qiáng)化鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)性，以此來確保鋼鐵冶煉能夠更加均勻，從根本上提高化學(xué)反應(yīng)速度。

1.3 增加渣鋼反應(yīng)面積

在鋼鐵生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，先進(jìn)的爐外精煉設(shè)備可以有效增加渣鋼的反應(yīng)面積，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)。而且爐外精煉技術(shù)應(yīng)用更加先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，具體包括攪拌、噴粉等技術(shù)，在渣鋼反應(yīng)面積不斷加大的條件下，可以使鋼渣充分乳化，形成的顆粒氣泡也會(huì)逐漸上浮，在相互碰撞和聚合之后發(fā)生反應(yīng)，最終使反應(yīng)速度明顯提高。

1.4 具備加熱功能

爐外精煉設(shè)備具有良好的加熱功能，能夠?qū)Ψ磻?yīng)條件進(jìn)行精準(zhǔn)控制。同時(shí)，加熱功能的設(shè)計(jì)可以使不同階段的加熱需求得到滿足。通過精準(zhǔn)控制反應(yīng)溫度，均勻鋼水成分，可以在成分方面實(shí)現(xiàn)微調(diào)。在這樣精準(zhǔn)化的條件控制下，形成的化學(xué)反應(yīng)可以使各種冶金反應(yīng)朝更加平衡的方向發(fā)展。

1.5 優(yōu)化在線監(jiān)測設(shè)備

應(yīng)用爐外精煉設(shè)備，可以對(duì)整個(gè)鋼鐵精煉過程進(jìn)行智能化控制，以此來保證產(chǎn)品的精煉質(zhì)量_［4］ 。為了能夠有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，還要確保爐外精煉技術(shù)的控制精準(zhǔn)度和重點(diǎn)命中率，這樣才能夠使整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)過程更加穩(wěn)定。

2 當(dāng)前鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展期間遇到的問題

2.1 鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理

通常情況下，我國鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理的具體表現(xiàn)為：產(chǎn)品供應(yīng)量不足以及大量低端產(chǎn)品過剩。因?yàn)榈投思夹g(shù)鋼鐵產(chǎn)品不需要過高的技術(shù)含量，生產(chǎn)過程十分便捷，在鋼材產(chǎn)量當(dāng)中占據(jù)著相當(dāng)高的比例。同時(shí)，高端鋼鐵產(chǎn)品由于技術(shù)裝備和技術(shù)水平相差甚遠(yuǎn)，所以無法在激烈的國際鋼鐵產(chǎn)業(yè)市場競爭中保持優(yōu)勢。現(xiàn)如今，我國很多鋼鐵企業(yè)存在成本高且資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，生產(chǎn)效率非常低而且質(zhì)量也不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 資源緊缺

隨著時(shí)代的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國已經(jīng)成長為了世界最大的鋼鐵生產(chǎn)國和消費(fèi)國之一，在鋼鐵企業(yè)發(fā)展過程中，對(duì)鐵礦石用量有了大量需求。然而，目前實(shí)際情況就是，我國鐵礦石已經(jīng)出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的短缺現(xiàn)象，資源不足對(duì)鋼鐵生產(chǎn)效率和質(zhì)量造成了影響，也限制了鋼鐵行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)此必須要采用先進(jìn)的工藝來減少材料消耗。

3 爐外精煉技術(shù)實(shí)際工藝流程

3.1 造渣工藝

結(jié)合鋼包內(nèi)渣層的厚度、鋼水中硫的含量、處理時(shí)間以及渣況，可以適當(dāng)?shù)丶尤朐煸稀．?dāng)各項(xiàng)指標(biāo)超出標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，可以加入大量的渣料。 與之相反，則需要加入少量的渣料即可。 渣料的配合比例需要保持在 3∶1或 4∶1 的比例最為合適。并且爐外精煉過程所需要的脫氧劑主要有鋁粉、磷化硅以及鋁鐵粉等相關(guān)材料。而在添加脫氧劑的過程中，需要根據(jù)鋼種計(jì)入，按照順序原則進(jìn)行添加，避免添加量超標(biāo)，導(dǎo)致成分發(fā)生本質(zhì)變化。此外，還需要結(jié)合進(jìn)站鋼水成分和爐渣的氧化性添加脫氧劑，對(duì)鋼水和爐渣進(jìn)行脫氧處理，在此過程中，爐渣的顏色可以體現(xiàn)出氧化性的強(qiáng)弱，冶煉階段爐渣顏色的轉(zhuǎn)變過程可以發(fā)現(xiàn)爐渣為黑色。FeO 和 MnO 的含量超過了 2%，渣氧化性十分良好，需要添加適量的脫氧劑。如果爐渣顏色呈現(xiàn)為褐色或綠色，那么 FeO 和MnO 的含量需要保持在 1%~2%的范圍內(nèi)，此時(shí)的爐渣氧化性中等，需要進(jìn)行還原處理。而當(dāng)爐渣呈現(xiàn)灰色或白色，F(xiàn)eO 和 MnO 的含量就會(huì)小于 1%，爐渣的還原性能良好，可以用于吸附雜物，對(duì)鋼水進(jìn)行脫硫處理。值得注意的是，鋁鎮(zhèn)靜鋼脫氧時(shí)需要提前添加到鋼包中，減少補(bǔ)鋁的次數(shù)，在加鋁之后需要進(jìn)行攪拌，以此來減少全氧含量，隨后對(duì)低鋁硅鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行冶煉，根據(jù)鋼渣同步的脫氧標(biāo)準(zhǔn)來添加鋁粉，避免爐渣出現(xiàn)反復(fù)現(xiàn)象，減少成渣時(shí)間。

3.2 爐底吹氬

在鋼水精煉過程中，操作人員需要坐在吊包位置，以最快的速度將接頭準(zhǔn)確且穩(wěn)定地進(jìn)行對(duì)接，隨后開啟氣源閥門進(jìn)行吹氬，使其成分能夠更加均勻。在精煉時(shí)期，如果添加碳、合金以及硫過高的情況下，就需要進(jìn)行強(qiáng)吹處理。在強(qiáng)吹期間，需要保持液面波動(dòng)保持在400 mm 左右。吊包進(jìn)行之前，弱吹氬需要持續(xù) 8 min，等到精煉結(jié)束之后，將氣源閥門全部關(guān)閉，最后將快速接頭抽離。

3.3 喂絲工藝

在吊包工位弱吹氬進(jìn)行之前，需要進(jìn)行喂絲處理，根據(jù)鋼包內(nèi)部的鋼液狀態(tài)和鋼包凈空尺寸，來適當(dāng)?shù)卣{(diào)整喂絲速率。在喂鈣線之前，需要降低吹氬總體的流量，保證鋼液面水平穩(wěn)定性，不會(huì)發(fā)生裸露的情況。而在喂鋁線階段，需要提高吹氬整體的流量，與液面翻起位置保持適當(dāng)?shù)木嚯x。

3.4 微調(diào)合金成分

鋼液含量一般需要有附加合金才可以進(jìn)一步增強(qiáng)鋼的使用持久度，在鋼與合金材料相互融合以后盡可能快速地?cái)嚢韬辖鸩牧希谠鲜褂眠^程中就需要嚴(yán)格控制融合比例，以及催化反應(yīng)溫度的范圍，在材料的運(yùn)輸過程中注意運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間，尤其是容易隨著溫度或者是外力條件發(fā)生變形的材料需要區(qū)別開來，對(duì)于這類材料的運(yùn)輸應(yīng)該盡可能地縮短運(yùn)輸距離，這就需要采購人員尤其需要注意采購供應(yīng)點(diǎn)的商家位置，應(yīng)該越近越好。運(yùn)輸?shù)竭_(dá)調(diào)和地點(diǎn)的時(shí)候就需要注重調(diào)和的比例和溫度，這個(gè)過程建議采用計(jì)算機(jī)的嚴(yán)格控制度量來操作，最后達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)可以參考合金元素的收得率：C 的收得率占 90%~95%；AI 的收得率占 70% ~85%；SiMn 的收得率占 95%~100%。

4 爐外精煉技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)過程中的創(chuàng)新發(fā)展

4.1 逐漸實(shí)現(xiàn)智能化控制

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域當(dāng)中，在一定程度上改變了人們傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展，在通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的幫助下，爐外精煉技術(shù)所應(yīng)用的設(shè)備也開始逐漸實(shí)現(xiàn)智能化控制。具體發(fā)展方向包括：精準(zhǔn)預(yù)測鋼水精煉終點(diǎn)成分，對(duì)溫度進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)報(bào)，挑選出最科學(xué)的精煉技術(shù)來開展有針對(duì)性的鋼材產(chǎn)品，進(jìn)而通過計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)精煉過程進(jìn)行控制，其中具體包括攪拌作業(yè)、加料作業(yè)以及合金調(diào)整等操作步驟，以此來使整個(gè)精煉流程更加智能化。

4.2 逐漸提高精煉技術(shù)的高效化和速度

現(xiàn)如今，隨著連鑄工藝和轉(zhuǎn)爐工藝的快速發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)都將提高生產(chǎn)速度作為了主要生產(chǎn)目標(biāo)，通過合理選擇高速吹煉和高拉速工藝，能夠有效提升生產(chǎn)效率，對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏進(jìn)行有效調(diào)整，進(jìn)而使生產(chǎn)周期得到有效縮短，提高鋼鐵生產(chǎn)的整體產(chǎn)量。在此發(fā)展背景下，爐外精煉技術(shù)也逐漸成為煉鋼生產(chǎn)過程中的障礙，對(duì)速度提升起到了明顯的促進(jìn)作用。特別是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的 LF 鋼包精煉工藝，因?yàn)殇撹F生產(chǎn)過程中溫度和速度的限制，所以生產(chǎn)節(jié)奏無法適應(yīng)當(dāng)前高效轉(zhuǎn)爐處理設(shè)備的加熱功率，也就是說，提高鋼材精煉速度是爐外精煉技術(shù)未來發(fā)展的必然方向和重點(diǎn)要求。

4.3 實(shí)現(xiàn)爐外精煉技術(shù)與真空精煉技術(shù)的完美結(jié)合

在真空處理技術(shù)的應(yīng)用下，鋼材生產(chǎn)期間的純凈度也會(huì)得到明顯提高，進(jìn)而可以滿足市場環(huán)境對(duì)鋼材質(zhì)量的實(shí)際需求。因此，爐外精煉技術(shù)在未來發(fā)展過程中，需要與真空精煉技術(shù)有效融合在一起，為鋼材質(zhì)量的有效提高奠定良好的基礎(chǔ)。

4.4 加強(qiáng)爐外精煉設(shè)備創(chuàng)新

在鋼鐵加工生產(chǎn)過程中，鋼水溫度是一項(xiàng)十分關(guān)鍵的指標(biāo)，鋼水溫度在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低損耗以及鋼材生產(chǎn)過程中都具有十分重要的作用。所以，煉鋼廠需要加強(qiáng)鋼水溫度的有效控制，應(yīng)用具備鋼水加熱功能的裝置，對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷創(chuàng)新和優(yōu)化。因?yàn)殇撹F產(chǎn)品質(zhì)量的好壞與其內(nèi)在質(zhì)量狀況密切相關(guān)。對(duì)此，通過爐外精煉技術(shù)時(shí)，需要不斷加強(qiáng)鋼鐵產(chǎn)品自身的內(nèi)在質(zhì)量，提高鋼鐵產(chǎn)品在市場環(huán)境中的綜合競爭力，而要想有效實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要重視鋼水精煉處理工作，提高裝置性能，以此來降低有害氣體的含量，將其中非金屬的夾雜物進(jìn)行充分去除。

4.5 重視鐵水預(yù)處理技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展

關(guān)于鐵水的預(yù)處理技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)有的調(diào)查結(jié)果來看國外已經(jīng)達(dá)到了三脫的技術(shù)水平，而且還不僅僅只是在脫鋼的技術(shù)水平上，還沒有限定鋼鐵的種類，也就是各種級(jí)別的鋼都在預(yù)處理鐵水范圍內(nèi)，這樣的做法無疑是為整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)中的成本預(yù)算減負(fù)，又成本在技術(shù)上的增加，從而減少在產(chǎn)量上的預(yù)算，那么技術(shù)的升級(jí)就意味著同等的勞動(dòng)時(shí)間進(jìn)一步減少勞動(dòng)量，提高了勞動(dòng)效率，為什么會(huì)存在減少生產(chǎn)成本上的結(jié)果，主要也是由于在預(yù)處理技術(shù)的重點(diǎn)實(shí)施下，從中參與到鐵水預(yù)處理的鋼材減少了殘?jiān)睙挘∪チ嗽谶@部分工作內(nèi)容上的時(shí)間產(chǎn)出比。那么關(guān)于是否可以投入到我國現(xiàn)目前的鋼鐵生產(chǎn)過程，該操作還有待研究，實(shí)際上，我國在這一部分技術(shù)的應(yīng)用上的鋼鐵制造上的供應(yīng)商還相對(duì)國外來說較少，同時(shí)還存在只能將鐵水預(yù)處理的技術(shù)使用對(duì)應(yīng)于高質(zhì)量型的鋼鐵，這樣的特殊現(xiàn)狀也說明現(xiàn)在這個(gè)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境還處在生產(chǎn)水平較低，生產(chǎn)技術(shù)不能完善的初級(jí)鋼鐵發(fā)展水平上，處在數(shù)量上到質(zhì)量上的關(guān)注轉(zhuǎn)型的過程中，技術(shù)性的應(yīng)用以及研發(fā)還不能建立在當(dāng)前的生產(chǎn)力水平上，需要的就是在鋼鐵產(chǎn)量的提高過程中，將一部分用于產(chǎn)出的成本應(yīng)用于技術(shù)的研發(fā)以及普及上，強(qiáng)化技術(shù)性的市場占有率。

5 結(jié) 語

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的帶動(dòng)下，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展變化也在不斷加快。在此背景下，必須要對(duì)鋼鐵生產(chǎn)工藝進(jìn)行合理創(chuàng)新與調(diào)整，優(yōu)化鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，這也是鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展的重要內(nèi)容。在此過程中，爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用十分關(guān)鍵，只有鋼鐵行業(yè)對(duì)爐外精煉技術(shù)廣泛應(yīng)用并不斷創(chuàng)新，才能夠?yàn)殇撹F行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益提高提供可靠依據(jù)。未來將會(huì)有更多的精煉工藝與設(shè)備應(yīng)用在我國冶金行業(yè)當(dāng)中，為行業(yè)發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

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