影响钢水终点氧的因素.docx

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影响钢水终点氧的因素

影响钢水终点氧的因素

论文类型：

技术类

作者：

富成

单位：

甲作业区转炉炉前

影响钢水终点氧的因素

摘 要：

为了降低转炉终点氧质量分数的含量，通过对我厂1#转炉现场生产数据的统计，分析了转炉影响钢水终点氧质量分数的影响因素，研究了终点碳质量分数、炉龄、终点残猛，终点温度等因素对终点氧的影响规律[1]，从而获得最佳终点钢水终点氧质量分数，一方面可以减少脱氧合金消耗，降低钢铁成本，另一方面可以减少钢水中氧化物夹杂含量，提高钢铁产品的质量，对完善生产工艺提出了相应建议。

关键词：

终点氧终点碳质量分数炉龄终点残锰终点温度

引言：

转炉吹炼终点钢水中的氧质量分数高低对钢的纯净度和金属收得率有着重要的影响，根据反应平衡的原理，随着钢中碳的降低其氧质量分数势必会增高，因此在出钢过程中，如何能在保证一定碳质量分数的同时，尽量降低钢水中的氧质量分数，对于低碳钢和高附加值钢的冶炼有着重要意义。

而钢水终点的碳氧积又是评价转炉终点控制效果的一个重要指标，在碳质量分数一定时，它的高低是衡量钢中氧质量分数的重要依据。

终点氧低有利于降低合金消耗，减少脱氧过程中形成的夹杂物，提高钢水质量。

为此，本文研究了碳质量分数、炉龄、终点温度，终点残锰等因素对终点氧积影响规律，从而为更好的控制钢水终点氧质量分数提供参考依据。

1实验数据处理

通过我在我们钢厂公称容量为120t的1#顶底复吹转炉工作实践，选取2012年3月到2013年7月1#转炉的生产数据3290组。

按照理论和统计的规律进一步对数据进行筛选。

在数据选择上对于冶炼中碳钢时，由于考虑成本，钢水氧含量低等因素，基本上不对钢水进行定氧，所以在这里只选取低碳钢的生产数据进行分析比较。

处理后获合理完整的数据，然后根据需要在从中筛选一些数据进行合理的统计分析。

2转炉终点碳质量分数的影响

理论上，根据碳氧反应平衡理论，在一定温度和压强下转炉终点的碳氧积应该是一个定值（我厂1#转炉碳氧积理论值0.0024）。

在吹氧炼钢过程中，金属液中一部分碳在反应区被气体氧化，一部分与溶解在金属液中的氧进行氧化反应，还有一部分与炉渣中的氧化铁反应，生成CO。

我们在这里研究的是金属液中的碳与金属液中的氧的反应平衡关系。

[C]+[O]=CO△G=-22186-38.386TJ/mol

碳氧反应式的平衡常数

如果取p=0.1兆帕，则可得：

温度一定，

是一个定值，若令m=

=1,则m=1/

m即为碳氧浓度积（碳氧积）。

当达到平衡时，m为一个常数[2]。

在坐标中表现为双曲线[2]，如下图所示。

但在转炉实际生产过程中，因为碳和氧的浓度不等于它们的活度，m不是一个常数，碳氧质量分数分布一般情况都会在理论值附近的一个围波动。

下图所示为1#转炉冶炼终点碳氧质量分数分布状况（在这里取温度值1630-1640摄氏度，终点残锰0.095%-0.105%，炉龄围109-2238炉次）。

（横坐标是钢水中碳质量分数单位：

%，纵坐标钢水终点氧含量单位：

ppm）

由上图可见：

1#转炉实际生产中的碳氧分布呈现一定的线性关系，随着终点碳含量的增加，终点氧含量不断降低。

但是在碳质量分数一定时，有大量炉次的终点氧质量分数值都在理想的氧质量分数值上下浮动，且幅度比较大。

此外从图上看出在碳含量大于0.04%时，有大量炉次的终点质量分数高于理论值。

氧质量分数过高会给后续的脱氧增加负担，影响钢的洁净度和合金的收得率。

所以，1#转炉的终点碳氧控制水平都还有待进一步提高。

为此，重点研究转炉终点碳对终点氧的影响因素以及这些因素的影响规律是非常必要的。

3炉龄的影响

由于转炉的炉龄是影响转炉冶炼过程的主要冶炼条件之一，为此本文对同一吹炼模式下不同炉龄阶段的碳氧关系进行了统计分析，为了有很好的可比性选取终点碳，锰近似的数据，统计结果如下图所示。

（这里取碳含量0.04%，残锰0.095%—0.105%，温度1630—1650℃）

（横坐标是炉龄单位：

炉次，纵坐标钢水终点氧含量单位：

ppm）

由上图可见：

随着转炉炉龄的增加，终点氧呈现有规律的波动，前期（0—3000炉次）上下浮动较大，中期（3000—9000炉次）比较平稳，由于1#转炉后期补护炉和冶炼低碳钢炉次较少，所以选取的数据较少，代表性不高，不能准确表现出后期随着炉龄的增加，终点氧含量的变化趋势。

理论上随着炉龄的增加，终点钢水氧含量整体趋势是不断缓慢增大的。

前期和中期终点氧含量出现有规律的波动，这主要是由于在冶炼过程中，随着熔池不断增大造成炉容比的减小，过早的使用溅渣的工艺应用造成转炉炉底上涨，影响了底吹效果，使得碳氧反应的动力学条件变差，从而使转炉的终点氧变化较大。

但同时随着转炉化炉底操作，底吹效果又有所改善，所以终点氧又有所减小，并且趋于平缓。

随着转炉炉龄的增加，终点氧的整体趋势是不断增大的。

因为随着炉龄的增加使得转炉底吹设备受损，从而导致转炉的底吹效果不断变差。

因此在实际生产中，应该对底吹供气元件进行定期的维护和合理的改进，这样既可以改善复吹转炉碳氧反应的动力学条件，降低终点氧含量，提高钢水质量，又可以延长转炉寿命。

4终点残锰的影响

钢水中的残锰含量也影响钢中的氧含量。

现选取一定的数据进行分析（这里取碳含量0.04%，炉龄3000—6000炉次，温度1630—1650℃）

（横坐标是钢水中残锰含量单位：

%，纵坐标钢水终点氧含量单位：

ppm）

钢水中的残锰含量对钢水终点氧含量的影响也是比较大，由上图可以看出随着钢水中的终点残锰含量的增加，终点钢水中的氧含量出现不断下降的趋势。

因此在冶炼低碳钢时合适的控制钢水中的残锰含量可以降低终点钢水的氧含量。

此外，由上图可以看出钢水终点残锰含量在0.1%—0.14%时，钢水终点氧含量比较集中在500—600ppm之间，虽有波动，但整体比较平缓。

因此在冶炼低碳钢时，在不影响钢水质量的情况下（就是在冶炼技术要点中终点锰含量允许的情况下），尽可能的控制较高锰含量，进而降低钢水终点氧含量，从而降低脱氧合金的加入量，减少钢水中的夹杂物，提高钢水的质量。

5终点温度的影响

转炉出钢温度是影响转炉工序各项技术经济指标的关键环节，出钢温度过高大幅度增加钢中氧含量，降低合金收得率。

随着转炉终点温度的提高，钢的氧含量会大幅度增加，带来转炉脱氧合金的用量增加，合金的收得率降低，同时增加氧化物夹杂。

同时出钢温度过高，加快了对转炉炉衬的侵蚀，增加了转炉耐材消耗，降低了转炉炉龄。

因此研究终点温度对钢水终点氧含量的影响是很必要的。

（这里取碳含量0.04%，炉龄1000--9000，终点残锰0.095%-0.105%）

（横坐标是钢水终点温度单位：

℃，纵坐标钢水终点氧含量单位：

ppm）

通过上图我们发现，随着钢水温度的增加，钢水中的终点氧含量有上升的趋势（由于数据较大不是很明显）。

同时我们可以了解到在同一温度下，钢水中的氧含量上下波动的幅度比较大，之所以出现这种现象与转炉在各个炉龄阶段底吹效果不同和冶炼不同钢种装入制度不同等因素综合影响的。

由上图可知钢水温度在1630到1665之间时，终点氧含量都在500ppm到700ppm之间，这为我们合理加入脱氧剂提供了依据，既避免了深脱氧造成钢水中氧化物夹杂的增加，又可以合理的加入适量的脱氧剂，从而降低钢水的经济成本，提高钢水的质量。

6其他条件的的影响

操作工艺对钢水的终点含氧量的影响也是比较大的。

例如高枪位，或低氧压，熔池搅拌减弱，将增加钢水的氧化性，当在【C】<0.15%时进行补吹会增加钢水的氧化性；拉碳前，加入矿石或氧化铁皮等调温剂，也会增加钢水的氧含量。

因此，钢水要获得正常的氧化性，首先要稳定正常的操作才行[1]。

7结论

1）在实际生产过程中，转炉终点碳氧积总是在理论碳氧积值附近的一个围波动。

因此控制合适的终点碳含量可以降低钢水终点氧含量。

2）随着转炉炉龄的增加，钢水终点氧呈不断增大趋势，建议在生产中，对底吹供气元件进行定期的维护和合理的改进，通过溅渣工艺对转炉底吹元件进行日常维护，既增加了炉龄，又使得底吹效果正常，从而使得钢水终点氧含量不因炉龄的增加，终点氧含量增加过大。

3）冶炼低碳钢时，我们操作工应在冶炼技术要点中终点锰含量允许的情况下，尽可能的控制较高锰含量，进而降低钢水终点氧含量。

4）转炉终点温度的增加，钢水终点氧含量不断增加。

建议在生产中，在满足其他条件的基础上，要尽可能的降低出钢温度，它不仅可以降低钢水终点氧含量，还可以减少对转炉炉衬的侵蚀，增大炉龄寿命，降低补护炉成本。

5）不断提高我们操作工的技能水平，通过科学，合理的控制，尽可能的避免补吹次数，达到降低钢水终点氧含量的目的。

参考文献

[1]芳。

转炉炼钢500问，：

化学工业，2009。

[2]朱苗勇。

现代钢铁冶金学，：

冶金工业，2008。