钢铁生产中的应用和发展研究

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在新时代钢铁冶金行业发展过程中，炉外精炼技术具有十分重要的作用。首先，钢包精炼工艺减轻了传统转炉冶炼任务，大部分冶炼任务都转移到了炉外精炼环节中。如利用搅拌头来强力搅拌钢液，可创造出良好的动力学条件，也就是所谓的KR脱硫法，同时也有去除钢液中氢氮等气体元素的真空脱气法。与此同时，炉外精炼技术的应用可使钢液合金收得率变得更高。在钢铁实际生产环节中，钢液精炼操作是一项十分重要的工作内容。在转炉冶炼之后对钢液进行合金化处理，会使氧化合金效率大大降低，并且炉外精炼技术也有效解决了收得率分布不均匀的问题。再有就是，炉外精炼技术可以明显提高钢液的纯净度。在老式炼炉中，转炉出钢下渣量非常多，一旦钢水受到严重污染，就会对产品质量造成影响。在转炉应用滑板挡渣之后，出渣量可以降低到钢液重量的5%，绝大多数颗粒小和质量轻的炉渣会被卷入到钢液当中。此外，钢包底吹氩技术可以使炉渣明显上浮，提高钢液的纯净度，也就是说，炉外精炼技术在钢铁生产过程中具有承上启下的重要作用，对钢铁稳定生产而言具有十分重要的现实意义。

1炉外精炼技术应用于钢铁生产中的重要作用

当前国际炼钢工艺水平主要表现在炼钢前和操作流程变化，像铁水预处理、炉外精炼技术等全新的工艺都需要再进行充分研究。因为炉外精炼技术可以有效提高钢材质量，减少生产成本，是当前国际范围内最为先进的炼钢技术之一，也是众多炼钢技术中不可缺少的重要组成部分。炉外精炼技术具有微调化学成分和精准控制钢液温度的优势，同时还可以实现真空脱气和夹杂物形态控制。在整个冶炼过程中，还需要考虑技术方面的灵活性和连续性。为了能得到最好的精炼成果，则必须要精准测定钢水中的化学元素。也就是说炉外精炼技术在未来冶炼过程中，将会拥有十分良好的发展空间，只有加大各项环节的作用，才能够更好地发挥出炉外精炼技术的优势，生产出更高纯净度的钢材。

1.1改善热力学条件

在炉外精炼技术实际应用过程中，必须要确保冶金化学反应可以满足一定的热力学条件。如在钢铁冶炼RH真空精炼环节，很容易出现脱碳反应和脱气反应，形成的反应物大多数都是气体。为了能够确保反应过程能够持续进行，则必须要采取科学合理的技术将气相压力降到最低，以此来提高冶炼过程的真空度。而应用炉外精炼技术就可以有效实现这一目标。

1.2加快冶金化学反应

通常情况下，不同的精练设备所采用的搅拌方式有所不同。在熔池传递速度不断加快的基础上，液相传质的出现也在一定程度上约束着冶金反应的进行速度。而应用炉外精炼技术可以有效强化钢铁生产的技术性，以此来确保钢铁冶炼能够更加均匀，从根本上提高化学反应速度。

1.3增加渣钢反应面积

在钢铁生产环节中，先进的炉外精炼设备可以有效增加渣钢的反应面积，进而实现快速反应。而且炉外精炼技术应用更加先进的生产工艺，具体包括搅拌、喷粉等技术，在渣钢反应面积不断加大的条件下，可以使钢渣充分乳化，形成的颗粒气泡也会逐渐上浮，在相互碰撞和聚合之后发生反应，最终使反应速度明显提高。

1.4具备加热功能

炉外精炼设备具有良好的加热功能，能够对反应条件进行精准控制。同时，加热功能的设计可以使不同阶段的加热需求得到满足。通过精准控制反应温度，均匀钢水成分，可以在成分方面实现微调。在这样精准化的条件控制下，形成的化学反应可以使各种冶金反应朝更加平衡的方向发展。

1.5优化在线监测设备

应用炉外精炼设备，可以对整个钢铁精炼过程进行智能化控制，以此来保证产品的精炼质量［4］。为了能够有效提高产品质量，还要确保炉外精炼技术的控制精准度和重点命中率，这样才能够使整个钢铁生产过程更加稳定。

2当前钢铁企业生产与发展期间遇到的问题

2.1钢铁产品结构不合理

通常情况下，我国钢铁产品结构不合理的具体表现为：产品供应量不足以及大量低端产品过剩。因为低端技术钢铁产品不需要过高的技术含量，生产过程十分便捷，在钢材产量当中占据着相当高的比例。同时，高端钢铁产品由于技术装备和技术水平相差甚远，所以无法在激烈的国际钢铁产业市场竞争中保持优势。现如今，我国很多钢铁企业存在成本高且资源浪费的现象，生产效率非常低而且质量也不符合标准要求。

2.2资源紧缺

随着时代的发展与科学技术的进步，我国已经成长为了世界最大的钢铁生产国和消费国之一，在钢铁企业发展过程中，对铁矿石用量有了大量需求。然而，目前实际情况就是，我国铁矿石已经出现了十分严重的短缺现象，资源不足对钢铁生产效率和质量造成了影响，也限制了钢铁行业的稳定发展，对此必须要采用先进的工艺来减少材料消耗。

3炉外精炼技术实际工艺流程

3.1造渣工艺

结合钢包内渣层的厚度、钢水中硫的含量、处理时间以及渣况，可以适当地加入造渣料。当各项指标超出标准范围时，可以加入大量的渣料。与之相反，则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的比例最为合适。并且炉外精炼过程所需要的脱氧剂主要有铝粉、磷化硅以及铝铁粉等相关材料。而在添加脱氧剂的过程中，需要根据钢种计入，按照顺序原则进行添加，避免添加量超标，导致成分发生本质变化。此外，还需要结合进站钢水成分和炉渣的氧化性添加脱氧剂，对钢水和炉渣进行脱氧处理，在此过程中，炉渣的颜色可以体现出氧化性的强弱，冶炼阶段炉渣颜色的转变过程可以发现炉渣为黑色。FeO和MnO的含量超过了2%，渣氧化性十分良好，需要添加适量的脱氧剂。如果炉渣颜色呈现为褐色或绿色，那么FeO和MnO的含量需要保持在1%~2%的范围内，此时的炉渣氧化性中等，需要进行还原处理。而当炉渣呈现灰色或白色，FeO和MnO的含量就会小于1%，炉渣的还原性能良好，可以用于吸附杂物，对钢水进行脱硫处理。值得注意的是，铝镇静钢脱氧时需要提前添加到钢包中，减少补铝的次数，在加铝之后需要进行搅拌，以此来减少全氧含量，随后对低铝硅镇静钢进行冶炼，根据钢渣同步的脱氧标准来添加铝粉，避免炉渣出现反复现象，减少成渣时间。

3.2炉底吹氩

在钢水精炼过程中，操作人员需要坐在吊包位置，以最快的速度将接头准确且稳定地进行对接，随后开启气源阀门进行吹氩，使其成分能够更加均匀。在精炼时期，如果添加碳、合金以及硫过高的情况下，就需要进行强吹处理。在强吹期间，需要保持液面波动保持在400mm左右。吊包进行之前，弱吹氩需要持续8min，等到精炼结束之后，将气源阀门全部关闭，最后将快速接头抽离。

3.3喂丝工艺

在吊包工位弱吹氩进行之前，需要进行喂丝处理，根据钢包内部的钢液状态和钢包净空尺寸，来适当地调整喂丝速率。在喂钙线之前，需要降低吹氩总体的流量，保证钢液面水平稳定性，不会发生裸露的情况。而在喂铝线阶段，需要提高吹氩整体的流量，与液面翻起位置保持适当的距离。

3.4微调合金成分

钢液含量一般需要有附加合金才可以进一步增强钢的使用持久度，在钢与合金材料相互融合以后尽可能快速地搅拌合金材料，在原料使用过程中就需要严格控制融合比例，以及催化反应温度的范围，在材料的运输过程中注意运输的时间，尤其是容易随着温度或者是外力条件发生变形的材料需要区别开来，对于这类材料的运输应该尽可能地缩短运输距离，这就需要采购人员尤其需要注意采购供应点的商家位置，应该越近越好。运输到达调和地点的时候就需要注重调和的比例和温度，这个过程建议采用计算机的严格控制度量来操作，最后达到的标准可以参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炉外精炼技术在钢铁生产过程中的创新发展

4.1逐渐实现智能化控制

随着科学技术的进步与发展，计算机技术被广泛应用于不同的领域当中，在一定程度上改变了人们传统的生产方式，推动了各个行业的快速发展，在通讯技术、多媒体技术、实时监控技术等多种先进技术的帮助下，炉外精炼技术所应用的设备也开始逐渐实现智能化控制。具体发展方向包括：精准预测钢水精炼终点成分，对温度进行精准预报，挑选出最科学的精炼技术来开展有针对性的钢材产品，进而通过计算机对整个精炼过程进行控制，其中具体包括搅拌作业、加料作业以及合金调整等操作步骤，以此来使整个精炼流程更加智能化。

4.2逐渐提高精炼技术的高效化和速度

现如今，随着连铸工艺和转炉工艺的快速发展，钢铁生产都将提高生产速度作为了主要生产目标，通过合理选择高速吹炼和高拉速工艺，能够有效提升生产效率，对生产节奏进行有效调整，进而使生产周期得到有效缩短，提高钢铁生产的整体产量。在此发展背景下，炉外精炼技术也逐渐成为炼钢生产过程中的障碍，对速度提升起到了明显的促进作用。特别是当前广泛应用的LF钢包精炼工艺，因为钢铁生产过程中温度和速度的限制，所以生产节奏无法适应当前高效转炉处理设备的加热功率，也就是说，提高钢材精炼速度是炉外精炼技术未来发展的必然方向和重点要求。4.3实现炉外精炼技术与真空精炼技术的完美结合在真空处理技术的应用下，钢材生产期间的纯净度也会得到明显提高，进而可以满足市场环境对钢材质量的实际需求。因此，炉外精炼技术在未来发展过程中，需要与真空精炼技术有效融合在一起，为钢材质量的有效提高奠定良好的基础。

4.4加强炉外精炼设备创新

在钢铁加工生产过程中，钢水温度是一项十分关键的指标，钢水温度在提高产品质量、降低损耗以及钢材生产过程中都具有十分重要的作用。所以，炼钢厂需要加强钢水温度的有效控制，应用具备钢水加热功能的装置，对设备进行不断创新和优化。因为钢铁产品质量的好坏与其内在质量状况密切相关。对此，通过炉外精炼技术时，需要不断加强钢铁产品自身的内在质量，提高钢铁产品在市场环境中的综合竞争力，而要想有效实现这一目标，就需要重视钢水精炼处理工作，提高装置性能，以此来降低有害气体的含量，将其中非金属的夹杂物进行充分去除。

4.5重视铁水预处理技术的创新发展

关于铁水的预处理技术，根据现有的调查结果来看国外已经达到了三脱的技术水平，而且还不仅仅只是在脱钢的技术水平上，还没有限定钢铁的种类，也就是各种级别的钢都在预处理铁水范围内，这样的做法无疑是为整个钢铁生产中的成本预算减负，又成本在技术上的增加，从而减少在产量上的预算，那么技术的升级就意味着同等的劳动时间进一步减少劳动量，提高了劳动效率，为什么会存在减少生产成本上的结果，主要也是由于在预处理技术的重点实施下，从中参与到铁水预处理的钢材减少了残渣冶炼，省去了在这部分工作内容上的时间产出比。那么关于是否可以投入到我国现目前的钢铁生产过程，该操作还有待研究，实际上，我国在这一部分技术的应用上的钢铁制造上的供应商还相对国外来说较少，同时还存在只能将铁水预处理的技术使用对应于高质量型的钢铁，这样的特殊现状也说明现在这个经济大环境还处在生产水平较低，生产技术不能完善的初级钢铁发展水平上，处在数量上到质量上的关注转型的过程中，技术性的应用以及研发还不能建立在当前的生产力水平上，需要的就是在钢铁产量的提高过程中，将一部分用于产出的成本应用于技术的研发以及普及上，强化技术性的市场占有率。

5结语

综上所述，在社会经济不断发展的带动下，钢铁行业的发展变化也在不断加快。在此背景下，必须要对钢铁生产工艺进行合理创新与调整，优化钢铁产品结构，这也是钢铁行业未来发展的重要内容。在此过程中，炉外精炼技术的应用十分关键，只有钢铁行业对炉外精炼技术广泛应用并不断创新，才能够为钢铁行业的稳定发展和经济效益提高提供可靠依据。未来将会有更多的精炼工艺与设备应用在我国冶金行业当中，为行业发展作出巨大贡献。

参考文献

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［2］赵龙飞.我国炉外精炼技术现状及对发展炉外精炼技术的研究［J］.科技创新导报，2020，（15）：107+109.

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作者:潘杰 单位:南京钢铁联合有限公司