冶金工程摘要的炼钢工艺优化脱氧、脱硫与夹杂物控制的实验结果

针对冶金工程中炼钢工艺，开展了脱氧、脱硫与夹杂物控制的实验研究，实验聚焦于优化炼钢流程中的关键环节，通过调整脱氧剂种类与用量、优化脱硫工艺参数等措施，有效降低了钢中氧、硫含量，对夹杂物生成与演变规律进行深入分析，采取针对性控制手段，显著减少了夹杂物数量并改善其形态分布，提升了钢材内部质量与性能。

在冶金工程中，炼钢工艺的优化对提升钢水洁净度至关重要，其中脱氧、脱硫与夹杂物控制是核心环节，以下从脱氧工艺优化、脱硫工艺优化、夹杂物控制技术三方面,结合实验结果进行阐述：

脱氧工艺优化

复合脱氧剂的应用：
- 传统单一脱氧剂逐渐被复合脱氧剂取代，复合脱氧剂通过多种元素协同作用，降低脱氧剂在钢液中的界面张力，加速脱氧反应,提高脱氧效率。
- 硅钙钡合金作为一种新型脱氧剂，其脱氧能力优于单一元素脱氧剂，钡的脱氧能力比铝高两个数量级，能显著提高钙的溶解度，形成低熔点化合物，减少非金属夹杂物含量,改变夹杂物形态。
脱氧顺序的影响：
- 脱氧元素的加入顺序对钢中夹杂物的生成有显著影响，以钛微合金钢为例，Al-Ti复合脱氧体系中，先加Al后加Ti会导致钢中生成大量簇状Al2O3夹杂，而先加Ti后加Al则能减少簇状Al2O3的生成,降低有害夹杂物的危害。
- Si-Ti复合脱氧体系中，先加Si后加Ti能减小钢中含Ti夹杂物的尺寸,并影响夹杂物的种类。
钙处理技术：
- 钙作为一种优良的除氧剂，能实现深度脱氧和深度脱硫，在铝脱氧钢中加入钙，可以使部分钙溶解在钢材中，并与固态的氧化铝产生反应生成铝酸钙，从而清除氧化铝夹杂物,提高钢水的流动性。
- 实验表明，加入适量钙铁包芯线（如w[Ca]=18%，w[Fe]=82%），可以使钢中全钙质量分数达到有效范围，将Al2O3夹杂物变性为液态铝酸钙,改善浇铸过程的水口结瘤现象。

精炼渣成分优化：
- 通过调整精炼渣中CaO、SiO2、FeO、MgO等成分的比例，可以显著提高脱硫效率，当渣中FeO含量为0.5%，MgO含量为9%时，随渣中w(CaO)/w(SiO2)增加，脱硫率先增大后减小,存在最佳配比。
- 采用数学模型方法预报吹氩搅拌过程中钢水循环流动和混合行为，可以优化LF精炼炉的脱硫工艺,保证脱硫过程具有理想的动力学条件。
脱硫剂的选择与应用：
- 脱硫剂的选择对脱硫效果有重要影响，铝灰基脱硫剂在LF深脱硫实践中表现出良好的脱硫效果，通过整体工艺的调查与改进,实现了LF快速高效脱硫的目标。
- 实验室小型脱硫动力学模拟实验结果表明，脱硫剂中萤石配比为6.63%，铝渣配比为4.97%时，脱硫效果较好,但实际生产中需要根据工况进行适当调整。

夹杂物的变性处理：
- 通过加入稀土元素等变性剂，可以改变夹杂物的化学成分和物理性质，从而降低其对钢性能的有害影响，加入稀土后，如果硫元素与稀土的百分比在25%~33%之间，则稀土硫化物能够全面取代硫化锰与氧化铝等物质,实现夹杂物细化的效果。
- 钙处理技术也能有效改善夹杂物的性质，钙与氧化铝反应生成液态铝酸钙夹杂物，这些夹杂物在浇铸过程中不易堵塞水口,提高了连铸的顺行性。
夹杂物的去除技术：
- 采用过滤净化、电磁净化等手段可以有效去除钢液中的夹杂物，过滤净化通过多孔介质截留夹杂物颗粒；电磁净化则利用电磁力作用使非金属夹杂物颗粒偏离钢液流股而实现分离。
- 搅拌技术也是去除夹杂物的重要手段，通过强烈搅拌使钢液中的夹杂物颗粒碰撞、聚集并上浮至液面被去除,在真空感应炉中采用电磁搅拌可以显著提高硫化物的去除效率。