純凈鋼元素去除

純凈鋼碳的去除

鋼中碳對鋼的性能影響最大， 碳含量高能增加鋼的強度，但使塑性下降、沖壓性能變壞。鋼中碳的控制主要集中于兩點： 爐外精煉使鋼中碳達到極低水平、防止連鑄過程增碳。

國外常用的增大CR 脫碳速度方法有：

（1） 增大環(huán)流量：增大吸嘴內徑， 改圓形吸嘴為橢圓形；

（2） 增大驅動氬氣流量；

（3） 增大泵的抽氣能力， 其中采用水環(huán)泵和蒸汽泵聯(lián)用可提高泵的抽氣能力， 降低 CR 能耗和水耗；

（4 ） 在真空室側墻安裝氬氣噴嘴， 吹氬到真空室內，可增大反應界面面積。

關于鋼中碳的控制另一個重要之點是防止二次冶金及連鑄過程中的增碳。 首先是防止CR 處理過程中從真空罐渣殼中以及真空室鋼渣結瘤引起的增碳，特別是鋼包用碳化稻殼保溫的情況下，這種現(xiàn)象尤為突出。 其次是連鑄過程中碳的控制。 連鑄過程中，降低耐火材料中的碳含量，或者使鋼水與含碳材料接觸面最小；中間包使用不含碳或碳含量少的保溫材料；結晶器使用無碳保護渣， 都有助于防止增碳。

純凈鋼硫的去除

脫硫應注意以下三點：金屬液和渣中氧含量要低、使用高硫容量的堿性渣、鋼渣要混合均勻。 鐵水預處理可以深度脫硫， 也可以部分脫磷。廣泛采用在鐵水包或魚雷罐中喂線、噴粉的鐵水預處理方法，新投產的設備中機械攪拌法（KR脫硫法）已很少采用。 噴粉可以造就良好的動力學條件，極大擴展反應界面。

純凈鋼磷的去除

脫磷的熱力學條件是低溫、高堿度、 高的氧化性，磷的去除主要也是在鐵水預處理、轉爐或電爐精煉期、二次精煉三個階段進行。

純凈鋼氮的去除

鋼中氮的去除比較困難， 主要依靠轉爐脫氮，在澆注過程中防止吸氮。鐵水氮含量是影響鋼水終點氮含量的重要因素，低氮鐵水主要靠高爐的順行來獲得，高溫、高鈦、高錳、高硅均有助于減少鐵水氮含量。 鐵水脫氮也是可行的。

純凈鋼氫的去除

氫的去除以前主要在煉鋼初期通過CO激烈沸騰得到， 嚴格杜絕各工序造渣劑、合金料、覆蓋劑以及耐材的潮濕， 避免碳氫化合物、空氣與鋼水接觸，都有助于降低鋼中氫的含量。

純凈鋼控制

鋼中氧的復雜性在于鋼水冷卻凝固過程中因氧的溶解度降低將進一步生成脫氧產物， 鋼水在澆注過程中會因為二次氧化而與大氣、爐渣、耐材發(fā)生氧化反應形成大顆粒夾雜物。 鋼中夾雜物的數(shù)量、尺寸、分布、形狀、類型都將對鋼材的性能產生很大的影響。 2100433B

（1） 鐵水“三脫”工藝脫磷的熱力學、動力學條件明顯優(yōu)于鋼水精煉工藝；

（2） 采用鐵水“三脫”工藝，避免了鋼水扒渣，大幅度減少出鋼后鋼水精煉的溫度 損失。因而不需LF升溫，流程短，工藝簡單，易于控制，更適宜冶煉超純凈鋼；

（3） 鐵水“三脫”工藝生產純凈鋼，生產效率高，石灰等原輔料消耗少，過程溫降小，生產周期短，使生產成本明顯低于鋼水精煉工藝。

由于轉爐以鐵水作為主要原料，能夠充分發(fā)揮鐵水預處理工藝的各種技術優(yōu)勢， 適宜采用鐵水三脫工藝生產純凈鋼。電爐鋼廠以廢鋼作為主要原料，不具備鐵水三脫的條件，一般應采用鋼水精煉工藝生產純凈鋼。

純凈鋼生產可分為兩種工藝流程：

（1） 鐵水“三脫”純凈鋼生產工藝，以日本為代表。主要工藝特點是采用鐵水預處理脫磷工藝，生產純凈鋼；

（2） 鋼水精煉純凈鋼生產工藝，以歐美為代表。主要工藝特點是依靠轉爐脫磷，鋼包噴粉深度脫磷。

一、鐵水三脫生產工藝技術特點如下：

（1） 采用鐵水“三脫”預處理工藝，脫Si、脫S和脫P。多以轉爐作為鐵水“三脫”的反應器，不再需要鐵水預脫Si；

（2）復合吹煉轉爐采用少渣冶煉工藝，脫碳升溫并進行脫磷精煉；

（3） 采用多功能RH進行鋼水精煉，深脫碳、深脫硫、脫氣和去除夾雜物；

(4) 轉爐弱脫氧出鋼，避免鋼水吸氮，適宜冶煉超低氮鋼。

（5） 連鑄采用保護澆注、夾雜物過濾等一系列技術措施，保證鋼水質量。

二、鋼水精煉純凈鋼生產工藝技術特點如下：

（1） 采用轉爐冶煉低碳鋼脫磷工藝，脫碳、脫硅、脫磷和升溫精煉同時進行；

（2） 轉爐弱脫氧出鋼，鋼包噴吹CaO FeO CaF2粉劑深脫磷，處理后扒渣；

（3） LF升溫脫硫精煉；

（4） RH脫氣、脫氧和深脫硫，連鑄保護澆注；

（5） 不適宜同時生產超低氮超低磷鋼種。

通常純凈鋼生產工藝包括以下幾部分： 鐵水預處理， 轉爐復吹， 出鋼擋渣、扒渣、對爐渣改性， 二次

精煉（真空、吹氣、加熱、造渣）、全程保護澆鑄、中間包冶金、結晶器冶金及采取各種促使夾雜物去除的

措施等。

純凈鋼的生產主要集中在兩方面：（1）盡量減少鋼中雜質元素的含量；（2）嚴格控制鋼中的夾雜物， 包括夾雜物的數(shù)量、尺寸、分布、形狀、類型。

潔凈鋼和純凈鋼

關于純凈鋼或潔凈鋼的概念，國內外尚無統(tǒng)一的定義，但一般都認為潔凈鋼是指對鋼中非金屬夾雜物（主要是氧化物、硫化物）進行嚴格控制的鋼種， 這主要包括： 鋼中總氧含量低，非金屬夾雜物數(shù)量少、尺寸小、分布均勻、脆性夾雜物少以及合適的夾雜物形狀。 而純凈鋼則是指除對鋼中非金屬夾雜物進行嚴格控制以外， 鋼中其它雜質元素含量也少的鋼種。 鋼中的雜質元素一般是指O、C 、S、P、N，鋼中微量元素（Pb、As、Sb、Bi、Cu、Sn）也包括在雜質元素之列， 這主要是因為煉鋼過程中上述微量元素難以去除，隨著廢鋼的不斷返回利用，這些微量元素在鋼中不斷富集，因而其有害作用日益突出。