低碳炼钢技术篇1
关键词：低成本；精炼；外加电场；夹杂物
0.前言
当前全球钢铁行业产能过剩、钢材市场竞争残酷。钢铁产品正面临着被新型材料如铝、塑料、玻璃等替代的巨大压力和挑战。我国正处于钢铁工业结构的调整和优化的关键时期，随着经济危机的深化，各行各业对钢材产品的性价比提出了更严格的要求，现存冶炼工艺存在排放量大、高能耗、高成本的问题。因此要想在日趋激烈的钢材市场竞争中立于不败之地，钢铁企业必须尽快掌握钢材的低成本生产技术，做到节能减排、高效经济。本文结合一些研究成果对低成本冶炼新工艺及技术进行介绍，为降低冶炼成本提供思路。
1二氧化碳用于低成本冶炼
1.1二氧化碳作为炼钢过程的反应介质
二氧化碳在高温下具有弱氧化性，因此可以部分代替氧气作为炼钢过程中脱碳的反应介质。由于存在Co2+C=2Co这个反应，直接气化脱碳所需的氧气用量降低，进而减少因局部氧气过剩而引起铁被氧化，从而造成铁损。朱荣课题组对转炉炼钢过程烟尘的形成机制进行详细研究后发现：氧气射流直接与高温铁液接触，能够产生2500℃以上的高温火点区，该区域温度最高可达到3000℃，而金属铁的沸点为2750℃因此金属铁将会部分被氧化、挥发（这也是细粉尘形成的主要因素），形成高温烟尘随烟气排放。文献[4]中工业实验证明了：同常规冶炼比较，底吹模式渣中铁及其氧化物数目大幅度减少，减少量平均达1/3。所以减少炼钢过程中氧气的用量，可以减少铁损、增加产能，利于降低冶炼成本是有利的。
1.2二氧化碳作为炼钢过程搅拌气体
冶炼过程中向钢液中吹人Co2气体，会发生Co2+C=2Co的反应，气体分子体积变为反应前的二倍，可以强化熔池搅拌作用。日本在底吹炼钢方面进行了大量的研究，证明了底吹加大了对熔池的搅拌力度，有利于夹杂物和气体的去除。2009年朱荣等进行的底吹工业试验，试验结果表明：转炉底吹是完全可行的。在保持C含量基本不变的情况下，同常规冶炼相比，底吹Co2模式p含量从0.030%降至0.023%，降幅高达23%。t.Bruce等人也报道了用Co2替代ar对钢液进行搅拌，并在60t和200t钢包中进行了Co2喷吹搅拌的工业试验得到了底吹Co2对钢液基本没有不良影响的结论。因此，二氧化碳可以替代ar等成本高的气体，作为炼钢过程搅拌气体。
1.3二氧化碳冷却喷嘴和炼钢熔池
我们曾应用热分析技术对碳的二氧化碳气化反应进行了研究，研究表明：1）二氧化碳与碳的反应分为一步和多步反应，多步反应时的限制反应步骤为脱附反应过程。2）无论是一步还是多步反应，碳与二氧化碳气化均为吸热反应。佐野正道曾得到界面化学反应不足以成为脱碳的限制性环节，因此限制性环节是气体与碳的吸附和脱附。Co2+C=2Co反应不仅增大了搅拌气流的体积，同时增加了碳与二氧化碳吸附、脱附的接触概率和接触面积。从而促进了反应的进行，消除/削弱了限制性环节的作用。
碳的二氧化碳气化为吸热反应，对炉底喷嘴有良好的冷却效果。将Co2掺入氧气射流中进行Co2一o2混合喷吹，利用Co2作为氧化剂参与熔池反应，可降低熔池温度，减少金属铁的氧化蒸发。通过研究发现：随着射流中Co2比例的提高，烟尘的产生量逐步减少，当二氧化碳比例达到某一定值时，烟尘基本不再产生。
2外加电场用于低成本冶炼
研究通过控制钢液中的分电压，使其达到或高于夹杂物的分解电压从而使夹杂物分解形成的气体在阳极逸出，电解出的金属在阴极富集、析出。在外加直流电场来处理钢液时，降低钢中的[s]、[0]的同时还可以减少了钢中夹杂的数量，实现夹杂物的形态的人为控制。在外加电场为交流或脉冲电场时，钢中的夹杂物受到“攻击”，进而使粒径较大的颗粒夹杂物被“击碎”或“蚕食”变为较小的颗粒。同时随着电流的变化钢液产生的涡流促使夹杂上浮从而被去除。钢液涡流的自身搅拌作用减少了搅拌气体的用量、降低了对耐火材料的冲刷，同时提高了钢液洁净度、降低了冶炼成本。该技术在冶金温度下应用，夹杂物离子在液态钢液中迅速迁移、传输，可大大缩短冶炼处理时间。
综上该外加电场技术可以达到快速有效去除钢中夹杂及其形态控制的目的，实现少渣或无渣冶炼，减轻耐材的渣料侵蚀及搅拌气体冲刷，提高钢液洁净度降低冶炼成本。
3高效低成本冶炼平台的建立
我国大型钢铁企业的传统生产工艺为：铁水脱硫预处理一LD―LF―RH―CC。由于传统炼钢工艺流程长，生产流程中存在着炼钢回硫、低碳脱磷、铝脱氧与夹杂物控制及强还原精炼四个基本问题，是造成钢材质量不稳定、能耗高、成本高和Co2排放量大的主要原因。因此解决基本问题便可以节能减排，增产降耗。
解决这四个基本问题的措施如下：
1）如果在铁水预脱磷过程中，采用低氧位脱磷工艺，适当提高炉渣碱度和降低渣中tFe含量，提高硫在渣钢间的分配比，可以抑制转炉炼钢回硫。
2）采用铁水预脱磷处理工艺，可以提高脱磷效率；通过采用低Feo渣脱磷工艺，能够降低铁耗，也能抑制脱磷预处理过程中半钢增硫；严格控制铁水硅含量，减少渣量。通过以上方法就能够控制低碳脱磷。
3）减少铝加入量，提高铝脱氧的收得率；尽可能采用真空碳脱氧工艺，减少al2o3脱氧产物对钢水的污染；改变al2o3上浮机制，缩短弱搅时间；优化钙处理工艺。
4）改进强还原精炼的措施主要是提高转炉终点碳含量，降低钢水氧化性，采用真空脱碳脱氧工艺降低加铝前钢水氧含量。
由上述的传统工艺存在的问题的解决措施可见，传统钢铁流程中存在着重复还原和氧化、升温和降温、增碳和脱碳等复杂过程。综合上述问题后提出的新的工艺流程。
4结论
现今钢铁行业正处于低迷的时期，生产高附加值的钢种，并降低其冶炼成本势在必行。本文介绍了几种低成本高效的生产途径，归纳如下：
（1）应用二氧化碳替换氧气作为炼钢过程反应介质；使用二氧化碳替代价格较高的氩气作为炼钢过程搅拌气体和保护气体。以上应用在获得高效的同时也起到冷却喷嘴和炼钢熔池的作用，从另一角度节约了生产成本。
（2）应用外加电场去除钢中夹杂及控制夹杂物的形态，该技术不但能起到LF般利用温度梯度去除夹杂的作用，同时对钢液中的夹杂物还存在电解和电场力学作用，因此更有利于夹杂物的快速去除及形态控制。
（3）传统的冶炼工艺存在重复冶炼、重复能耗等问题。应用新的工艺流程，可以有效的、较大限度的避免重复问题及降低生产成本。
参考文献
[1]庞建明，郭培民，赵沛.钒钛磁铁矿的低温还原冶炼新技术[J].钢铁钒钛，2012，02：30-33.
[2]陈晓霞.钢铁冶炼新技术与耐火材料[J].武钢技术，2005，06：6-11+39.
[3]刘洋，宗男夫.环保型低成本冶炼新技术[J].辽宁科技学院学报，2013，01：1-3.
[4]杨利群.钨湿法冶炼新工艺技术的应用[J].稀有金属与硬质合金，2006，02：52-54.
低碳炼钢技术篇2
【关键词】低铝低碳低硅；半沸腾钢；热轧钢带；经济效益
【abstract】ShandongironandSteelGroupintroducedtheJinanSteelSheetCo.，Ltd.lowcarbonlow-siliconaluminumsemi-rimmedsteelsmeltingprocess.activelowcarbonlowsiliconaluminumresearchanddevelopment，throughcontinuousimprovementandimprovethelevelofcontrolofthetrialprogram，successfullydevelopedalow-carbonlow-siliconaluminumcompositematerials，hot-rolledstrip，toachievemassproductionhasmadesignificanteconomicbenefit.
【Keywords】Lowaluminumlowcarbonlowsilicon；Semi-rimmedsteel；Hot-rolledstrip；economicbenefit
0前言
面对钢铁市场竞争的日趋激烈，钢铁企业必须开发高附加值产品。低铝低碳低硅复合材料用钢带广泛应用于电厂的冷却装置，具有较为广阔的市场前景。技术人员通过对工艺和试制方案的不断改进，成功开发低铝低碳低硅复合材料用热轧钢带，创造了良好的经济效益。
1工艺路线的制定
高炉铁水KR脱硫120t转炉冶炼CaSLFRHaSp连铸机加热高压水除鳞粗轧飞剪精除鳞F1-F6精轧层流冷却卷取取样检验标志入库
2主要熔炼成分要求
3冶炼与连铸工艺过程分析
低铝低碳低硅复合材料用热轧钢带具有“三低（al低、C低、Si低）”的特点，所以冶炼难点是在控制aL和Si等脱氧元素较低的情况下如何脱氧的问题，控制好各元素含量，特别是防止aL和o高至关重要。
3.1冶炼过程成分控制
3.1.1[al]含量的控制
采用LF预造渣工艺主要脱除部分钢水的氧含量，钢水到RH后首先进行脱碳处理，再根据定氧结果及钢水温度等情况精确计算用于脱氧aL含量，自由氧小于30ppm可少量喂钙线操作，自由氧大于30ppm应进行喂钙线处理，直至钢中自由氧小于30ppm，吹氩强度要严格控制，严禁吹氩强度过大。
3.1.2[C]含量的控制
低铝低碳低硅钢的碳含量要求比较低，因此必须使用RH真空处理设备。出钢采用铝块预脱氧合金化，并优化LF加热工艺参数，LF进行预脱氧和造渣工艺，RH根据碳含量情况进行自然脱碳或吹氧脱碳，使碳含量最低可以达到15ppmm，很好的满足了技术要求。
3.1.3[Si]含量的控制
1）尽可能减少转炉下渣量，稀释大包顶渣中Sio2的浓度，适当增加出钢时的石灰量，提降低大包顶渣中Sio2的活度，适当降低吹氩后钢水酸溶铝含量，尽可能降低辅料中所含杂质Sio2的浓度。
2）实际LF炉精炼过程中，当顶渣中Sio2得不到补充时，顶渣向钢水回硅的趋势必然减弱，不可能达到钢水回硅至理论计算的程度。提高钢水硅含量的控制精度，必须进一步降低LF炉出站时顶渣中Sio2的活度。
3.2连铸钢水可浇性控制
脱氧不好、夹杂物上浮不充分、夹杂物熔点偏高或者钢水二次氧化都会导致连铸机塞棒出现涨行程、浸入式水口出现堵塞或偏流的现象，最终影响生产的稳定与顺行。
3.2.1钢水纯净度的控制
1）大包镇静时间大于8分钟；
2）连铸中间包使用低碳低硅中包渣；
3）铸机进行严格的保护浇注，减少钢水二次氧化；
4）同时保证钢包的自开率，避免钢包开浇烧眼；
5）使用高拉速低碳钢保护渣。
3.2.2钢水钙处理
用钙处理的方法使钢中高熔点的al203夹杂物与Cao形成低熔点低密度的12Cao・7al203（熔化温度1455℃，密度2.83g/cm3），从而消除水口絮流。钙加入量不足，易生成高熔点的铝酸钙（熔点1750℃以上），如Cao・6al203，导致水口发生堵塞。当钢中钙铝比大于0.09时，al203类夹杂物才会大多变性成为12Cao・7al203或成分接近12Cao・7al203的低熔点钙铝酸盐夹杂物，从而获得良好的钙处理效果。
4工艺试制
4.1成分控制情况
RH不但进行脱碳、脱氧操作，而且加铝初步预造渣，减轻LF造渣负担，缩短了LF的处理时间，aL一次性不能加的太多，另外钢包底吹必须良好，Si含量控制从转炉终点、防止转炉下渣、顶渣控制做起。
通过对冶炼工艺和攻关方案的严格执行，各个成分都很好的达到了技术要求，并且非常稳定。
4.2轧制及性能情况
试制低铝低碳低硅钢YBFe各项性能指标均符合技术协议要求，对试样进行非金属夹杂物评级，夹杂物级别均在2.0级以下。
5结论
通过对BoF+CaS+LF+RH+CCm+热轧的生产工艺进行优化，在山东钢铁集团济钢板材有限公司现有的炼钢-aSp-热连轧生产线上，完全有能力生产C含量小于0.005%的低铝低碳低硅钢，在满足客户使用要求的同时进行批量生产，创造可观的经济效益。
【参考文献】
低碳炼钢技术篇3
【关键词】K-oBm转炉；冶炼；不锈钢；工艺；技术
1、冶炼过程加料制度
不锈钢冶炼过程需要加入的合金主要有高碳铬铁、镍及高碳锰铁。大批量[%C]不同的合金及造渣料的加入，加入批次和加入时间的不同，对熔池温度、熔池[%C]，以及脱碳速度的影响绝对是有很大不同的。故冶炼加料的几个主要原则是：
1）脱碳初期少加料，促进熔池快速升温；
2）熔池温度升高到1630℃以上后，开始分批次加入合金及造渣料，每批量不能过大，比较理想的是保持熔池温度从1600℃平稳上升到1670℃；
3）合金加入的顺序是，先加高碳合金，后加低碳合金（如niFe），锰铁的加入靠后为好，最后加纯ni合金；
4）造渣料的加入以后期逐步加入为好，脱碳期保持较小的渣量对脱碳反应的进行更为有利；
5）脱碳过程熔渣碱度控制在较低的水平更有利于脱碳。
2、转炉冶炼供气制度
（1）氧气的供气制度
K－oBm转炉冶炼不锈钢的操作中，氧气的供应分为顶吹和底吹两种方式。供氧制度是使氧气流股合理地供给熔池，创造良好的物理、化学反应条件，通过改变供氧制度，可以控制熔池元素的氧化速度，控制炉渣的氧化性，所以对造渣、吹炼时间、喷溅量、枪龄等均有直接影响。
1）顶枪供氧
在冶炼操作中，在氧化期前期与底部一同供氧，进入终脱碳期和还原期停止供氧。一般转炉所需氧气的70％以上要通过顶枪供给转炉。
2）底部供氧
在冶炼不锈钢的操作中，约有25％以上的氧气通过底吹供给转炉，供氧流量为12～90m3/min，在转炉的冶炼前期即升温和脱碳氧化期与顶枪一同供氧，并在氧气中混入一部份氮气，进入还原期后停止供氧。
（2）氮气、氩气的供气制度
在顶底复吹转炉的操作中，氩气是底部供气的理想气体，但是由于氩气比较昂贵，气源紧张，因而在吹炼前期及转炉等待兑铁期间，多用氮气来替代。由于氮气不参与氧化、气源充足、经济等特点，成为在底部供气的主要气体，但对一些含氮量有一定要求的钢种，在吹炼后期及还原期主要供氩气，通过后期的搅拌及炉后的真空工艺脱除部分氮气，从而保证钢中氮含量符合要求，其供气工艺要求详见表1。
3、转炉冶炼造渣制度
在转炉冶炼过程中，熔池中[C]含量由4.0%逐渐降到0.3%，而[Cr]含量由0逐渐升高到17.0%，而Cr在压力为1atm条件下，在1560℃以下Cr与o的亲和力更强，故在向熔池中吹氧脱碳的同时不可避免地伴随着Cr、Fe的大量氧化，炉渣分析证明在氧化渣中Cr2o3的含量可达15-20%。根据转炉不锈钢冶炼的特点和脱碳反应的机理，脱碳期保持较小的渣量对脱碳反应的进行更为有利。表2为不同造渣工艺主要指标比较。
图1、图2为转炉2级系统采集冶炼中不同造渣工艺冶炼过程温度及渣中Cr2o3含量比较。
根据图、表及实际指标对比中可以看出，造渣工艺二在保证冶炼过程温度的平稳上升，降低Cr的氧化方面较工艺一更为合理。
4、结论
K－oBm转炉冶炼不锈钢关键是对加料制度、供气制度、造渣制度的调控，应尽可能使冶炼过程熔池温度变化能够更有利于脱碳反应进行，抑制Cr、Fe的氧化，减少还原硅铁消耗，降低生产成本，提高冶炼质量。
参考文献
[1]郝培荣,赵红梅,马青.顶底复合吹炼转炉冶炼不锈钢[D].太原:冶金工业学校,2000.
低碳炼钢技术篇4
关键词：成本技术进步控制
中图分类号：F275文献标识码：a文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-01
2008年全球金融危机以来，钢铁业遭遇了前所未有的挑战，原材料、能源等价格不断上涨，而钢铁产品销售不畅，价格持续下滑，给钢铁企业带来了巨大的压力，使得降低炼钢过程成本成为钢铁企业的重要任务。炼钢过程是高温条件下多相间进行的、复杂的物理化学变化反应过程，期间大量消耗原材料和能源，形成炼钢的生产成本。该成本由于是其自身的消耗形成，除固定成本外，95%以上在炼钢生产过程具有可控性。调节控制好炼钢过程，对生产成本的变动空间影响很大。该文从工艺技术的进步，新工艺、新物料的使用等方面进行分析降低炼钢工序成本的
方法。
1工艺技术进步降低工序成本
炼钢成本主要由三部分构成：可变成本、固定成本和综合回收利用。其中可变成本是指随产量的变化总耗量也跟着升降的项目，包括：钢铁料消耗、合金料、辅料等。炼钢系统工艺技术人员就要对此部分进行分析，从降低单位钢坯消耗量或单位钢坯成本上入手，研究降本方案。
1.1降低钢铁料成本
钢铁料成本占炼钢工序成本的30%左右，降低钢铁料消耗是降低工序成本的主要方向。降低钢铁料可采用主要法有：一是推进工艺进步，降低降低钢铁料消耗；二是使用含铁物料替代废钢铁水，以降低钢铁料成本。
1.1.1工艺进步降低钢铁料消耗
炼钢系统钢铁料消耗的主要控制环节为转炉，转炉钢铁料消耗损失的主要部分为钢渣中带出，减少钢渣中带出，第一是要减少渣量，以渣中全铁18%计算，钢渣量每减少1kg/t钢，则吨钢钢铁料消耗降低0.18kg，吨钢成本降低0.5元。钢渣量与白灰质量及铁水带硅量有关，在白灰质量稳定的条件下降低铁水硅可直接降低白灰消耗。经测算，在白灰质量、渣中全铁含量不变的条件下，铁水硅每增加0.01%，由此带来的吨钢白灰单耗上升0.81kg、渣量增加1.52kg、渣中带走钢铁料0.26kg，合计成本上升1元。从中可以看出，铁水硅含量控制对于降低炼钢工序成本有直接的影响。从目前来看，铁水脱硅工艺已逐渐在各大钢铁企业中采用[1]。由于铁水脱硅就要对原有设备进行改造，需要一部分投资及周期，因此在现有的条件下改进操作，降低渣量是可最快见效的办法，笔者所在钢厂目前所采用的少渣冶炼工艺就是对原有工艺进行了大的调整，即将转炉吹炼分为脱磷期和脱碳炼钢两个阶段，利用前一炉留渣，在冶炼前期只加入少量渣料，在脱磷处理结束后，倒炉将将部分炉渣（60%左右）倒出，然后进行第二阶段的脱碳吹炼，以达到降低渣料消耗的目的，经实际使用，此操作方法效果明显，转炉白灰消耗由2011年的62kg/t钢降低到目前的41kg/t钢，轻烧白云石消耗由17kg/t钢降低到15.5kg/t钢。吨钢成本降低13元。
1.1.2增加含铁原料使用降低钢铁料
成本
提高含铁原料单耗首先要从内部着手，尽量使用炼钢生产中生产的含金属固废，从价格上计算，固废中所含金属价格低于矿石及废钢中金属价格，以炼钢产生的oG泥为例，oG泥中含铁约55%（干基），回收价格418元/t，折算铁元素价格约760元/t，远低于铁水及外购废钢中铁元素价格，因此提高固废回收使用量可降低钢铁料成本。对于转炉来说可以直接使用的有转炉及钢包翻包产生的渣钢，可直接从钢渣中人工捡出或采用磁选的方法选出，入转炉直接使用。对于不能直接回收使用的，如oG红泥、氧化铁皮等可采用二次加工方式，去除其中的水份，并制成炼钢可使用的料块后入转炉使用。总之要充分利用自有资源，力争达到含金属固废全部循环使用，以达到效益最大化的目的。
1.2降低合金成本
受目前市场的影响，普通钢种价格大幅降低，对于许多钢厂来说市场价格已远低于成本价格，但高端品种，由于有生产能力的厂家相对较少，价格方面还有一些赢利的空间。但目前各厂家也在开发高端品种上加大力度，造成度赢利空间也在逐步减少，降低炼钢工序成本就成为各钢厂努力的方向。贵重合金使用是造成高端产品成本高的主要因素，降低合金成本也成为降低工序成本的主要攻关方向。要降低合金成本就要从两方面着手：一是降低钢种合金成份要求，二是在合金成份不变的情况下调整合金品种以达到降低成本的目的。降低合金成份要求，就要在后道工序上加强研究，充分利用轧机功能，如板材轧制可使用超快冷技术以提高钢板性能，在此基础上就能相应降低钢种合金成份要求，尤其是降低贵重合金的使用用量，以降低钢坯合金成本，以笔者所在企业生产管线钢X70，钢、轧联动降低合金成本为例，见表1。
调整合金品种结构，即在钢种成份要求不变的条件下降低合金成本。第一种方法是合金替代，在保证工艺条件的基础上使用价格较低的品种，如微碳锰铁比低碳锰铁价格低约2000元，两种合金有效成份锰含量基本相同，差异只在于碳含量，对此可优化冶炼工艺，降低终点碳，以使用低碳锰铁替代微碳锰铁，以吨钢消耗锰铁20kg计算，则替代后成本降低40元/t钢。第二种方法是推进新工艺降低合金成本，以笔者所在钢厂为例，由于脱氧用的铝制品价格较高，对此开发了弱脱氧工艺，即使用价格较低的硅元素替代价格高的铝元素对钢水进行脱氧，通过测算弱脱氧工艺比强脱氧工艺综合铝耗降低0.53kg/t钢，吨钢成本降低10.16元/t钢。按每月可采用弱脱氧工艺品种产量5万t计算，则全月合金成本可降低51万元。
1.3辅料成本降低
副原料主要指白灰、轻烧白云石及石灰石等熔剂。降低辅料成本主要方向就是改进冶炼工艺。受成本影响，各钢厂都在降低消耗上下工夫，主要办法是抓日常操作工人的操作，但是真正能够大幅度降低消耗的办法还是要从改变现有工艺，进行工艺创新入手。笔者所在钢厂就是与首钢技术研究院共同研究，开发了一套适应现有工艺设备的少渣冶炼工艺，白灰、轻烧白云石等熔剂消耗大幅降低。转炉白灰消耗由2011年的62kg/t钢降低到目前的41kg/t钢，轻烧白云石消耗由17kg/t钢降低到15.5kg/t钢。熔剂消耗量降低，转炉的钢渣量随之降低，也有利于钢铁料消耗的下降。
2结语
科学技术是第一生产力，科技进步直接推进炼钢工序成本的降低，因此炼钢系统要充分利用技术进步、科技创新的优势，推进新工艺、新品种的使用及开发，以最大的限度的降低炼钢工序成本，以迎击严酷市场的挑战。
低碳炼钢技术篇5
关键词：转炉脱磷；影响因素；转炉脱磷工艺
中图分类号：tF704文献标识码：a文章编号：1009-2374（2014）01-0071-04
1概述
磷、硫是钢铁冶炼中常见的杂质元素，其中磷元素是炼钢过程中必须考虑并加以控制的元素。在绝大多数钢种中磷是有害元素，为提高钢的纯净度，必须尽量降低钢液中的磷含量。通常认为，磷在钢中以[Fe2p]或[Fe3p]的形式存在，为方便起见，本文均用[p]表示。
由于炼铁过程为还原性气氛，炼铁原料中的磷几乎全部进入铁水中，而转炉以其自身的氧化性和炉渣特点为脱磷创造了良好的环境，有着较好的脱磷效果，能达到85%，钢中的磷主要是在转炉冶炼过程中被去除的，因此转炉终点磷控制直接影响产品磷含量。由于脱磷反应是在钢-渣界面进行的，因此控制和调整好转炉内炉渣的成分和性质是转炉脱磷的重要条件，其中炉渣碱度、炉渣氧化性和炼钢熔池温度是影响脱磷的主要因素。本文将重点分析转炉脱磷的影响因素和国内外转炉脱磷工艺的发展情况。
2转炉脱磷的热力学理论分析
转炉脱磷反应是在金属液与熔渣界面上进行的，针对脱磷的热力学平衡，国内外学者均做了研究，其主要的化学反应方程式如下：
钢液/熔渣界面反应：
（1）
熔渣中的反应：
（2）
式（1）+式（2）得：
（3）
从反应式可以看出，反应在相界面上进行，在高氧化铁的条件下，磷可以得到有效的去除。在炼钢的熔渣制度下，（p2o5）并不稳定，必须和碱性氧化物结合才能被脱除，而Feo和Cao是生成稳定磷酸盐的最主要的氧化物。吹炼前期，生成的（p2o5）主要与（Feo）生成较稳定的（3Feo·p2o5）（）。但碳氧反应的进行，吹炼温度不断上升，在1400℃～1620℃时，（3Feo·p2o5）逐渐分解，使磷又回到钢液当中。为了有效地彻底脱磷，必须用石灰造高碱度钢渣，使磷在高碱度下生成更稳定的磷酸盐渣3Cao·（p2o5）或4Cao·（p2o5），其中4Cao·（p2o5）（）更稳定，3Cao·（p2o5）次之，但通常达到平衡时的反应产物是4Cao·（p2o5）。其反应式如下：
（4）
式（3）+式（4）得：
（放热）（5）
炼钢过程中的脱磷示意图见图1：
图1脱磷反应过程示意图
在炼钢条件下，脱磷效果可用熔渣与金属中磷浓度的比值来表示，称之为磷的分配系数Lp，其表示方法有3种，分别是：Lp=（%p2o5）/[%p]或Lp=（%p2o5）/[%p]2或Lp=（%4Cao·p2o5）/[%p]2，这三种表达方式均可以表示炉渣脱磷能力的大小，Lp越大，代表脱磷越完全，此外钢渣量的多少也影响着Lp。本文以Lp=（%p2o5）/[%p]2表示炉渣的脱磷能力。
由式（5）可得：
（6）
从式（6）可知，平衡常数Kp与温度成反比，并得出
式（7）：
（7）
因此，Lp=（%p2o5）/[%p]2=Kp，欲
提高转炉的脱磷能力，必须增大Kp、aFeo、aCao、fp和降低等热力学条件。
良好的热力学条件是能够进行脱磷的前提，但是为了保证脱磷快速有效的进行，也需要创造有利的脱磷动力学条件，而转炉脱磷过程中的热力学条件和动力学条件是一个互相制约的过程，动力学条件好（渣的流动性好，碱度高）则热力学条件差（温度比较高），反之亦然。在转炉脱磷处理初期，钢液中磷含量高、温度低，热力学条件较好，但渣的流动性差、炉渣碱度较低，需要通过加快化渣速度提高炉渣氧化性和碱度等措施来改善钢液动力学条件加快脱磷；在转炉脱磷处理后期，钢水磷含量低，渣的动力学条件较好，但钢液温度较高，不利于脱磷反应往正方向进行，此时可以通过提高炉渣的碱度来改善热力学
条件。
3转炉吹炼过程中脱磷全过程分析
吹炼前期：在转炉吹炼前期较低的温度下，当吹氧和加入氧化剂脱磷时，钢水中氧和硅的亲和力比碳、磷大，硅比碳、磷优先氧化，此时熔池温度低，渣中（Feo）含量高，石灰还未大量熔化，同时[Si]大量氧化为（Sio2）进入渣中并与Cao结合成牢固的稳定化合物2Cao·Sio2，降低了熔渣碱度，平均碱度为2.0左右。因此，初渣基本上是高氧化性、低碱度、低流动性的渣，炉渣脱磷能力相对较低，磷氧化形成的p2o5与（Feo）生成较稳定的（3Feo·p2o5）。
吹炼中期：随着钢液中硅氧、锰氧放热氧化反应的进行，转炉熔池温度逐步升高，石灰不断溶解，炉渣中Cao含量不断上升，形成高碱度炉渣。铁水中的碳开始大量氧化，熔池搅动比前期强烈，促进脱磷反应的进行，但碳氧化反应消耗较多的（Feo），由于（Feo）具有化渣作用，此时如果熔渣的氧化剂（Feo）因钢液脱碳被消耗，致使含量降低，进而降低石灰熔化速度，甚至出现未被熔化的固体石灰，最终形成碱度低的炉渣。此时，炉渣容易返干，在碳大量氧化温度升高时易产生回磷，脱磷效率下降。
吹炼末期：随着钢液脱碳反应的持续进行，钢中含碳量大大降低，脱碳反应下降，熔渣中Feo含量再次回升，同时钢水温度也较高，有利于化渣，炉渣碱度继续增加，达到3.0左右，同时炉渣渣量较大，流动性也较好，钢水中的[p]得到进一步的去除。
脱磷反应在整个吹炼过程持续进行。（1）吹炼前期脱磷是在低温、高（Feo）及较低的碱度和流动性的条件下进行的，脱磷速度较低，因此吹炼前期需要尽快早化渣，创造有利的动力学条件尽可能多地降低磷含量。（2）吹炼中期，脱磷是在有一定（Feo）含量、炉渣碱度较高、流动性较好的条件下进行，脱磷效率较高，是脱磷的最佳时期。但为避免氧化剂（Feo）浓度太低，炉渣返干，应灵活调节枪位氧压或加入矿石适当调整渣中（Feo）含量，减缓C-o反应速度。（3）吹炼末期，脱磷是在高温、比较高的（Feo）含量、高碱度的条件下进行的，脱磷效率较低。
总之，吹炼中后期脱磷量占到整个脱磷量的65%，是脱磷的重要时期。
4转炉脱磷的影响因素理论分析
4.1温度的影响
温度对脱磷反应的影响应从两个方面来考虑：
4.1.1熔池温度低对脱磷效果的影响。从脱磷反应的速率方程可以看出，平衡常数Kp与温度成反比。熔池温度低，有利于脱磷反应正常进行。因此从热力学的角度，低温脱磷比较有利，但是温度太低，石灰易在表面形成冷凝外壳，并未熔化，化渣和流动性情况差，碱度太低，又影响脱磷。
4.1.2熔池温度高对脱磷效果的影响。一方面，熔池温度升高，会使磷的分配比降低，加剧脱碳反应的进行，渣中（Feo）随即显著降低，并且在石灰块的表面会形成高熔点的硅酸二钙壳，阻碍石灰的进一步熔化，容易造成炉渣的“返干”现象。同时温度过高会使转炉熔池反应剧烈，易发生喷溅，使倒渣困难，不利于脱磷。另一方面，熔池温度升高，石灰溶解加速，降低了炉渣的粘度，熔渣的碱度和流动性得到提高，从而使Lp增大，有利于磷从金属向炉渣的转移。
生产实践表明，在1300℃～1350℃的温度范围内，脱磷效果最佳。因此，需要根据钢水温度的不同，来采取合理的操作制度。当钢水温度低于1250℃时，可以采用低枪位吹氧，来快速提高熔池温度，促进石灰的快速熔解，及早化渣，充分利用炉渣Feo含量高、炉温低的有利条件，快速脱磷。当钢水温度高于1350℃时，可以适当采用高枪位操作，控制炉温的升温速率，延长在1550℃以下的冶炼运行时间。
实践证明，虽然冶炼终点温度较高，会降低Lp，但终渣的控制是转炉脱磷的关键，温度对脱磷效果的影响不如Feo和炉渣碱度影响的显著。
4.2碱度的影响
p2o5属于酸性氧化物，钢渣中的碱性氧化物Cao、mgo、mno、Feo能够降低它的活度，其中Cao的脱磷能力最强，且生成的磷酸钙在炼钢温度下比较稳定，mgo次之，而mno和Feo则最弱。因此，Cao是使p2o5活度降低的主要因素，不与酸性氧化物结合的自由Cao浓度的增加，有利于（p2o5）生成稳定的4Cao·（p2o5），使钢中[p]含量降低，提高了Lp。脱磷效率随着碱度的提高而显著升高，但当碱度达到3.5左右，碱度的提高对脱磷效率影响不大，此时脱磷效果达到饱和。
如果Cao的量加入过大，导致Cao颗粒不能完全熔化，炉渣固相增多，增大了炉渣的粘度，使炉渣的流动性减弱，脱磷反应动力学条件变差，最终使脱磷效率降低。在实际操作中会经常发现，虽然石灰加入量很多，终点[p]含量仍然较高，因此终点炉渣碱度可控制在3.0～3.5左右。
4.3（Feo）含量的影响
渣中Feo含量也是影响脱磷效率高低的主要因素。Feo既可以作为氧化剂起到氧化磷的作用，又可以将p2o5结合成较稳定的3Feo·p2o5化合物起到脱磷的作用。但由于3Feo·p2o5的稳定性较差，随着炼钢熔池温度的上升，3Feo·p2o5难以稳定存在，而只有生成稳定的4Cao·p2o5才能彻底去磷。在冶炼过程中，随着（Feo）含量的升高，磷在炉渣和钢水中的分配比随炉渣氧化性的增强而增大，同时（Feo）的升高会促进（Cao）在渣中的溶解，有利于
脱磷。
当Feo很低时，石灰不能很好熔化，因此既不能氧化脱磷，也不能生成稳定的磷酸盐化合物。特别是中期随着脱碳反应的剧烈进行，ω（Feo）降低，炉渣极易“返干”，钢水易回磷，若ω（Feo）较低影响石灰熔化，导致有效Cao降低，可以通过加入适量的萤石或矿石促进石灰熔化，以提高自由Cao浓度。但Feo含量太高，将使炉渣碱度降低，同时铁的损失率也增高。因此吹炼前期，ω（Feo）含量一般控制在8%～10%，终渣ω（Feo）含量应为20%左右。
Feo和碱度往往对脱磷效果起着综合影响。实践表明，炉渣碱度在2.8～3.5、ω（Feo）在18%～20%时，脱磷效率可以达到85%以上，最高可达90%。
4.4渣量的影响
渣量并不影响脱磷的分配比Lp，但在一定的Lp下，渣量的增加导致（p2o5）的浓度降低，（4Cao·p2o5）含量也随之降低，对脱磷有利。但渣量太大会影响钢水温度，影响化渣效果，恶化脱磷动力学条件，同时会导致冶炼成本增加。渣量太少造成磷容量不足，从而影响脱磷率。因此从经济的角度上来将，吨钢渣量控制在90kg/t为宜。另外，在实际操作中要控制适当大的渣量，分批造渣要比一次性大渣量的脱磷效果更好。
吹炼各期脱磷速度的变化规律及其与主要影响因素之间的关系见表1。
5国内外转炉脱磷工艺应用情况及主要工艺简介
5.1国内外转炉脱磷工艺应用情况
为了满足用户对低磷钢和超低磷钢中磷含量严格控制的要求，并解决低磷、超低磷钢的生产难题，早于20世纪70年代末期至80年代初期，日本各大钢铁企业相继开发了混铁车铁水三脱（脱硅、脱硫、脱磷）炉外预处理技术，并均实现了工业化生产。该技术主要有日本住友碱精炼SaRp（SodaashRefiningprocess）法、新日铁oRp（optimizingRefiningprocess）法、nRp（newRefiningprocess）法。由于铁水罐或混铁车脱磷存在一些难以解决的实践问题，到了20世纪90年代中后期，日本一些钢铁公司和科研机构结合具体的生产条件，对转炉内铁水脱磷进行了研究，又相继开发了转炉脱磷工艺，如住友的专用复吹转炉SRp工艺、神户的顶吹“H炉”（顶吹）、JFe的LD-oRp工艺、川崎的底吹转炉Q-Bop等。此外，德国蒂森公司、法国索拉克钢厂和韩国浦项光阳厂等也在转炉脱磷新工艺方面做了大量研究，并在实践中加以应用，取得了良好的脱磷效果。
我国也在转炉脱磷工艺研究方面做出了大量的研究。2002年，宝钢一炼钢2号300t转炉自主开发了转炉脱磷工艺BRp（BaosteelBoFRefiningprocess），该工艺采用少渣冶炼技术，成功冶炼出成分合格的超低磷钢，脱磷炉的终点磷平均含量可以控制在0.015%以下，最低可达0.003%。莱钢和首钢京唐公司也都应用了转炉双联法炼钢工艺，并取得了较好的实际效果。此外，太钢、鞍钢等企业也对转炉脱磷新工艺进行了探索和工业化应用。
5.2转炉脱磷主要工艺简介
转炉由于具有容积大、反应速度快、效率高等优点，往往成为生产超低磷钢的主要设备。目前使用转炉脱磷已是钢铁界脱磷的发展趋势。现在常见的转炉炼钢脱磷技术有三种：单渣法、双渣法和转炉双联法，其中转炉双联法是目前生产超低磷钢的最先进转炉炼钢法。另外也可通过改变转炉氧枪枪位、氧枪喷头数量、氧气流量控制、渣料控制、转炉吹炼方式（顶吹氧、底吹氧、顶底复吹氧和顶吹氧、底吹惰性气体等）的控制等优化操作工艺，来进行有效的脱磷，这些技术纷纷在生产应用，并取得了良好的效果。下面简要介绍上述三种工艺：
单渣法（一次造渣法）：转炉吹氧至拉碳前、倒炉、放渣、点吹、出钢的整个过程。采用单渣法，冶炼前期尽可能早成渣，成好渣，保持较高的熔渣碱度，充分利用前期脱磷的有利条件脱磷。当钢水中[p]含量低于0.050%或者[Si]含量在0.4%～0.6%以下时，转炉脱磷可以采用单
渣法。
双渣法（在一座转炉内两次造渣法）：在吹炼初期采用渣料分多次小批量加入，在吹氧6～12min之间倒掉前期渣（一次倒炉），此后再加入造渣剂重新造新渣，吹氧拉碳、倒炉、放渣（二次倒炉），点吹出钢。进行双渣脱磷是转炉少渣操作的有效途径之一，单对脱磷而言，无论是从脱磷能力极限还是从脱磷效率比较，双渣脱磷比单渣脱磷有一定的优势。当钢水中[Si]高于0.6%或者[p]含量>0.05%时，在冶炼时往往采用双渣法来提高转炉的脱磷率。其中新日铁开发的在同一转炉上进行钢水脱碳和脱磷吹炼工艺—mURC（多功能转炉脱磷）工艺，就类似传统炼钢的“双渣法”，终点磷的质量分数可控制在0.012%以下。
转炉双联法：即是使用2个转炉分别进行脱碳和脱磷操作。脱磷转炉用合适的炉渣进行脱磷，并将产生的脱磷渣排掉，脱碳炉将脱磷炉的低磷钢水脱碳，可进行少渣或者是无渣脱磷，冶炼过程中产生的炉渣可送至脱磷炉作为脱磷剂，降低了石灰的使用量，保证了脱碳和脱磷的高效去除。典型的双联法工艺流程为：高炉铁水铁水预脱硫转炉脱磷转炉脱碳二次精炼连铸。转炉双联法的反应动力学条件均比单渣法和双渣法优越，可将钢水中的[p]含量降至0.010%。类似的工艺有：新日铁的LD-oRp工艺、住友金属的SRp工艺、神户的顶吹“H炉”（顶吹）、JFe的LD-nRp法以及宝钢的BRp工艺等。
生产实践证明，转炉双联法是生产超低磷钢的最先进转炉炼钢法，采用转炉双联法脱磷新工艺，大大降低了低磷钢和超低磷钢的生产成本和技术难度。
6结语
（1）欲提高转炉的脱磷能力，必须增大Kp、aFeo、aCao、和降低等热力学条件。与此同时，还得创造良好的炉渣动力学条件。
（2）吹炼前期尽快早化渣，利用前期有利条件尽可能多地脱磷。吹炼中期脱磷效率较高，是脱磷的最佳时期，但要防止炉渣返干。吹炼后期，脱磷在高碱度、高（Feo）、高温的条件下继续进行，但脱磷效率较低。总之，吹炼中后期脱磷量占到整个脱磷量的65%，是脱磷的重要时期。
（3）控制和调整好转炉内炉渣的成分和性质是转炉脱磷的重要条件，其中炉渣碱度、炉渣氧化性和炼钢熔池温度以及渣量是影响脱磷的主要因素，直接决定脱磷的
效果。
（4）目前使用转炉脱磷已是钢铁界脱磷的发展趋势。常见的转炉炼钢脱磷技术有三种：单渣法、双渣法和转炉双联法。实践证明，采用转炉双联法脱磷新工艺，大大降低了低磷钢和超低磷钢的生产成本和技术难度。
总之，转炉脱磷工艺在各国冶金工作者的共同努力下不断地发展进步，目前我国正处于钢铁产业结构调整和技术设备更新换代的重要时期，紧紧跟随世界主流先进脱磷工艺，结合我国钢企的具体国情进行引进消化吸收，并实现自主创新，实现转炉脱磷技术提升和改进，努力提高钢材的纯净度水平和附加值，才能使我国的钢材质量更具有世界竞争力。
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低碳炼钢技术篇6
abstract：thispapermainlyintroducesthetechnologyandapplicationofsteel100tshafteaF，mainlytakingthe100tFSFforexample.theapplicationof100tshafteaFinproductionissummarizedandthepurposeistobetterdevelopthetechnology.
关键词：100t竖式电炉炼钢；安钢；技术；应用
Keywords：100tshafteaFsteelmaking；anyangSteel；technology；application
中图分类号：tF741文献标识码：a文章编号：1006-4311（2013）35-0291-02
0引言
我国是能源大国，钢铁产量位居世界前列。电炉炼钢在钢铁工业中占据着很重要的作用。电炉钢产量在二十世纪七十年代时，占据世界钢产量的百分之十四，到现在已经达到百分之三十五了。可见其重要性。现代电炉逐渐采用高科技技术，为了更好地生产率，更高的利用效率和降低成本，电炉正迈向大型化、智能化。
我国最早在九十年代引进和自主开发设计了50t以上容量的电炉，到目前为止，我国已经拥有100t以上的电炉十八座。目前世界上已经投产使用的竖式电炉一共有20座，我国就有六座，其中有安钢100t级一座。本文主要是介绍安钢100t电炉炼钢技术，竖式电炉拥有良好的技术特性。
1100t竖式电炉介绍
100t竖式电炉采用多项先进技术，比如铁水热装，圆心底出钢等。1999年，100t竖式电炉进行热负荷试车，2001年产钢量达到七十五万吨，超出设计能力八点二万吨，2002年九月生产钢量达到最高。
主要参数：100t竖式电炉的主要技术参数如下：100t竖式电炉的容量为100t，留钢量二十五吨，采用的变压器容量为72mVa，二次电压共11级，第一次是625v，第二次是875V，二次电流（最大可调）60ka，电极直径610mm，装有5个固定式氧油烧嘴，单个氧油烧嘴最大功率3mw。
工艺流程：100t竖式电炉主要就是生产率大，但同时废气热损失最小，这样就能保护环境，符合我国的环保政策和可持续发展，对废钢要分开装，第一炉开始时，要关闭氧油烧嘴，进行精炼，同时关闭指形托架，然后装入下一炉的第一批料。第一炉出钢后，将一部分钢水和渣留下，大约留有百分之二十左右，然后打开指形托架，同时打开氧油烧嘴，把一开始已经加热过的第一篮废钢倒入炉中，在同时加入第二篮料。准备好之后接通电源，开始融化废钢，添加铁水之后的废钢就会起弧。此时第二篮料在炉内的温度也逐渐升高，将它们放入熔池熔清，这种方式就可以实现了百分之百的废钢预热。等到温度合适之后，成分也适合之后就可以出钢了。
2100t竖式电炉主要技术及生产应用
2.1废钢预热技术废钢预热技术能够利用气流中所含的热量和二次燃烧产生的热量，具体过程如下，竖式电炉内废钢流和炉内的高温废气会持续不断的进行运动，而且不是同向的，所以当废气流上升过程中经过竖式电炉里指形托架上的废钢，对废钢进行热传导，达到预热效果。测得废钢经预热后的平均温度达到三百摄氏度，有时最高温度能够达到八百摄氏度。废钢受到预热的同一时刻，也起到了过滤效果，因为废钢能够过滤废气，这也就说明大量的炉尘不需要处理，所以能够在电炉内收的金属的概率也就提高了百分之一左右。与此同时，因为布袋除尘室中炉尘芯的含量几乎达到百分之十，而这些炉尘可以在以后的工序中得到重新利用。
2.2碳氧枪和泡沫渣技术碳氧枪中需要吹氧的工具是两个拉瓦尔喷管，两个喷管的最大供氧能力为5000n立方米每小时；其中的一个喷管主要是喷碳，它的喷碳能力最高可以达到80kg每分钟。该技术在熔化初期燃烧碳粉，将熔化炉门口旁的废钢处理速度大大提升，这样就能早点形成泡沫渣，同时温度较低能够为脱磷奠定基础。该技术的主要过程如下，应用碳氧枪进行吹氧，此时，氧气与铁碰撞，发生化学反应，生成一氧化铁，一氧化铁进一步与熔池例的碳发生化学反应，形成很小的一氧化碳气泡，这些小的气泡就会粘附在渣滴上形成泡沫渣。我们来分析一下泡沫渣，它的最佳成份为碱度一点八至二点二，一氧化铁为百分之二十五到百分之三十五之间，一氧化钙为百分之三十五到百分之四十五，二氧化硅的含量为百分之十八到百分之二十二之间。它的发泡高度一般为四百到五百毫米，有时最高竟然到达一千二毫米。想要发泡高度足够高而且温度维持时间长的话，就需要持续喷碳，一般为每分钟二十到三十千克，供氧压力需要达到23mpa，而且供氧流量3000～4000n立方米每小时，碳粉粒度小于等于3mm，这样才能够获得足够的气体生成量，并且实现脱碳速度为每分钟0.07～0.10%。
2.3氧气——轻柴油烧嘴技术烧嘴所用的氧气、轻柴油和压缩空气分别由各自独立的系统供应。氧气和轻柴油的比例一般是2.33比1，将两者按照一定比例混合之后，将它们放进烧嘴前部的拉瓦尔管，然后喷射出去，速度为超音速，目的是为了消除炉内的冷点区。该技术需要利用二级计算机，计算机能依据转入的炉料数量，按照供氧供油程序实现对每个烧嘴的操作模式控制，也就是控制流量、压力和氧油比，还包括操作时问，控制的目的就是为了实现最高的热效率实现最低的消耗，氧油烧嘴提供的能量占到总输入能量的百分之十左右，可以看出其节能效果很明显，符合可持续发展原则。
2.4二次燃烧技术在对钢进行冶炼的过程中，碳会发生化学反应，其化学公式如下：第一个，2C+o2=2Co—2.85kw·h/kgC，第二个，2Co+o2=2Co2—6.55kw·h/kgC。从这两个公式可以看出，二次燃烧反应产生的热量相较于第一次燃烧反应产生的热量，比第一次高出二点三倍，所以对化学能的利用主要集中在碳的二次燃烧反应过程中。
不过碳的二次反应不是随便发生的，它要受到一定因素的制约：第一，碳的二次燃烧必须小于七百零五摄氏度才行，如果温度高于七百零五摄氏度，那么二氧化碳不能稳定存在。第二，碳的二次燃烧反应必须主要集中在烟气中及渣一气界面，反应热量向炉内低温度的地方进行，是以对流或辐射传热的方式来传递的。碳的二次燃烧反应释放的热量最开始是由烟气所吸收的，然后向废钢传热的。当一氧化碳气流的流速非常低的通过废钢料柱后，会向反方向流动，这样产生的能量会传给废钢。100t竖式电炉的自由空间的二次燃烧主要是依赖指形托架室的台风机和竖式电炉废气出口处的气体分析仪，气体分析仪是分析一氧化碳、二氧化碳、氧气的。然后向竖式电炉内鼓风，从而达到比较充分的二次燃烧。二次燃烧所产生的一氧化碳要经过后燃烧的处理，所谓后燃烧的处理指的就是沉降室上方的氧/轻柴油烧嘴燃烧一氧化碳，而燃烧时依赖一氧化碳的含量的。在燃烧之后能够降低一氧化碳的含量，这样就不会发生爆炸，还能稀释有害气体的含量，使其达到国家环保标准。所以可以看出，二次燃烧之后能够回收更多的能量，常规电炉的能量回收率很低。
2.5圆心底出钢技术圆心底出钢技术，其出钢孔的位置位于炉底圆周范围之内，而炉内钢水没有低温区，所以下渣量明显降低，也就意味着能够回收更多的合金，所以与传统的偏心炉底出钢技术相比，该技术具有明显的优势，并且出钢之后，钢包内渣厚一般小于五十毫米。
3结论
大型电炉有很多种，但是竖式电炉具有更多的竞争优势，因为竖式电炉的废钢预热技术、圆心底出钢技术等能够产生更多的钢，而且对环境污染最小。竖式电炉的应用前景将会更广。
参考文献：
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2004.
低碳炼钢技术篇7
关键词炼钢；定碳；结晶定碳
中图分类号tF2文献标识码a文章编号1674-6708（2011）45-0156-02
0引言
抚顺新钢铁一直以来在炼钢技术设备上比较落后，转炉终点采用经验控制，终点碳含量在0.07%以上的比例不到70%，当然原因是多方面的，近来我们从提高装备能力和原材料质量方面作了很多工作，但是我们的作业水平没有本质的提高，如何从工艺控制上提高操作能力是我们必须重视的。新钢铁为了扩展市场，决定开发高碳钢种，因此决定引进定氧仪器提高终点碳含量。
脱氧合金化是炼钢过程中的关键控制点。准确掌握钢水中氧含量是科学指导脱氧合金化操作的前提，而测氧仪可以精确测定钢水中氧含量，对稳定转炉脱氧合金化及连铸浇注操作、提高铸坯质量有着重要指导意义。
1结晶定碳原理
终点钢水中的主要元素是Fe与C，碳含量高低影响着钢水的凝固温度；反之，根据凝固温度不同也可以判断碳含量。如果在钢水凝固的过程中连续地测定钢水温度，当到达凝固温度时，由于凝固潜热抵消了钢水降温散发的热量，这时温度随时间变化的曲线出现了一个平台，这个平台的温度就是钢水的凝固温度；不同碳含量的钢液凝固时就会出现不同温度的平台，所以根据凝固温度也可以推出钢水的碳含量，转炉定氧探头测定终点碳含量就是这个原理。
熔池钢水氧含量的测定原理是：用电解质Zro2+mgo以耐火材料的形式包住mo+moo2组成的一个标准电极板，而以钢水中[o]+mo为另一个电极板，钢水中氧浓度与标准电极mo+moo2氧浓度不同，在Zro2+mgo电解质中形成氧浓度差电池。测定电池的电动势，可以得出钢液中氧含量。
根据终点定氧的结果，通过碳―氧浓度乘积关系可以得出碳含量。
2新钢铁应用分析
抚顺新钢铁开发新钢种55Q，经过试生产24炉，钢包取样不合炉号11炉，其中碳不合10炉，成品命中率66.6%，碳命中率70.8%，主要原因是终点碳（0.10%~0.20%）命中率过低仅25%，加入增碳剂多收得率过低，造成碳命中率低。55Q属于高碳钢，在终点碳控制过低的情况下，炉后增碳比较困难，如果靠化学分析，生产节奏又不允许，如果靠炉后微调进行成分调整，一是生产节奏紧张，有的炉号无时间调整；二是成分微调以后，钢中夹杂增多成分不均，严重影响钢材质量，而且造成冶炼周期的延长。使用定氧仪后，以上现象得到了有效的控制，新钢铁生产的55Q钢坯质量也得到了客户的认可，做到了试生产后就投产。
2.1新钢铁的生产条件
抚顺新钢铁以往是依靠冶炼工的经验判断或通过化学分析，经验判断得受多方面因素影响，造成终点命中率不高。终点碳氧控制水平低原因有：
1）化学分析速度慢
取钢样依靠化学分析，无形中延长了冶炼周期，平均延长3min~5min，转炉产能提高后，使终点钢样的分析时间打乱了生产节奏，难以做到取样等样出钢。
2）铁水硅含量变化大
由于新钢铁的原材料条件不稳定，焦炭质量差，高炉数量多（6座）产量不均衡，铁水硅含量变化较大，有时上下炉次的铁水都不一样，使转炉冶炼熔池温度高低变化较大，碳氧化反应速度不一，导致肉眼判定的碳含量与实际碳含量差异较大。通过2008年对铁水进行抽检300余次，结果其中硅含量大于0.8%的炉次占35%，而且硅含量分布不均匀。
3）石灰生烧高
新钢铁石灰质量差，有效Cao在70%，活性度平均230mL，生烧率高达30%以上，转炉吹炼过程中渣子不易化，火焰发冲，拉碳易晚，使终点氧化性强，碳含量过低。
4）炉况变化大
转炉炉龄在万次以上，各段炉役期炉容比和炉型对终点判断影响很大，随铁水条件的变化转炉的炉底深度也在不断变化，氧气流股对熔池的搅拌力强弱不同，对终点命中产生很大的影响。
5）氧枪变化
针对新钢铁的石灰条件，氧枪枪位变化较大，弱吹的时间长，熔池搅拌力弱，炉渣临近终点才形成，造成钢水含氧量偏高，碳控制偏低。同时部分氧枪枪龄后期枪孔变形后，冲击力小，搅拌力弱，也会造成终点碳控制困难。
2.2新钢铁的定氧效果
抚顺新钢铁引进上海贺利氏电测骑士有限公司DtKLC-01-t-11型结晶定碳仪，其碳质量分数测量误差值在±0.02％，利用钢水含碳量与其结晶温度之间存在的一定关系，确定出钢前钢中含碳量，优化了冶炼工艺，降低了合金料消耗，缩短了冶炼时间。
2.2.1终点碳合格率提高
抚顺新钢铁转炉使用定氧仪以后，转炉对终点碳的控制能力有了明显提升，通过高拉补吹的方式，转炉成品碳命中率可以达到98%以上。
2.2.2高碳钢种的批量生产
炉中氧含量的高低，对合金收得率及增碳剂的收得率会产生很大影响，在使用定氧仪以后，可以高拉碳根据测出的炉中碳的含量，准确的进行增碳操作，实现了高碳钢种的批量生产。
2.2.2缩短了冶炼周期
定碳速度加快，缩短了等样的时间，有利于转炉生产的组织，定碳时间为10s~20s，在高碳钢生产中平均缩短等样时间8min。
2.2.3经济效益提高
转炉高碳出钢比例提高后，与低碳出钢工艺比较，其钢铁料、合金等消耗都有所降低。钢水终点氧含量降低0.01%~0.03%后，合金收得率能提高2%以上，以生产55Q为例，吨钢合金消耗可节约1.6元。
终点碳含量提高后，铁水吹损减少，渣中全铁含量降低，在低碳时终点渣中tFe大约15%，高碳含量时渣中tFe可以降到10%以下，吨钢可节约11.2元。
综上所述，使用定氧系统后转炉命中率大大提高，钢水质量明显改善，取得了可观的经济效益。
3结论
结合生产实际，通过对结晶定碳仪在新钢铁转炉应用探讨，得出以下结果：
1）采用定碳仪以后降低了钢水氧含量，提高了金属收得率，钢水夹杂物减少，钢水质量明显改善；
2）结合炉中氧含量和终点炉渣情况，使冶炼工提高了冶炼水平，提高了转炉的一次命中率，降低了炼钢的生产成本；
3）新钢铁转炉扩大了冶炼品种可以生产中、高碳钢。
低碳炼钢技术篇8
关键词：炼钢工艺炉外精炼技术
把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼,即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢,一般是指轧制成各种钢材的钢。钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。
1、国内外炉外精炼技术的发展历程和现状
炉外精炼:将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
铁中脱磷问题的认识和解决,在钢铁生产发展史上具有特殊的重要意义。钢的大规模工业生产开始于1856年贝塞麦(H.Bessemer)发明的酸性转炉炼钢法。但酸性转炉炼钢不能脱磷;而含磷低的铁矿石又很少,严重地阻碍了钢生产的发展。1879年托马斯(S.thomas)发明了能处理高磷铁水的碱性转炉炼钢法,碱性炉渣的脱磷原理接着被推广到平炉炼钢中去,使大量含磷铁矿石得以用于生产钢铁,对现代钢铁工业的发展作出了重大的贡献。
我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引进一批真空精炼设备。80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江省冶金研究所等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线,完善了炉外精炼技术的辅助技术。现在这项技术已经非常成熟,以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。初炼(电炉或转炉)精炼连铸,成了现代化典型的工艺短流程。
2、炉外精炼技术的特点与功能
炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、p、S、o、H、n、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下:
(1)可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50pa,适于对钢液脱气。
(2)可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。
(3)可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。
(4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。
3、发展炉外精炼技术需解决的问题及发展方向
炉外精炼技术已经应用40年,对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用,使冶炼成本大幅降低,同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题,有待于解决,使这项技术更加完美。
(1)实现炉外精炼工艺的智能化控制,根据来料钢水的各种技术参数,利用信息技术,制定最佳的精炼工艺方案,并通过计算机控制各精炼工序。精炼工位配备快速分析设备,实现数据网络化,减少热停等待时间。
(2)钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长（约60～180分钟）,具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特殊性能钢种（如超纯钢种）的精炼。真空吹氧脱碳法（VoD）、真空电弧加热脱气法（VaD）、钢包精炼法（aSea-SKF）、封闭式吹氩成分微调法（CaS）等,均属此类;与此类似的还有氩氧脱碳法（aoD）。
(3)减少精炼过程的污染排放,精炼过程会产生大量废气,其中含So2、pb、金属氧化物、悬浮颗粒等,在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、pb、Zn等,这些污染物须经企业内部的相关处理,把污染程度降低到符合排放标准后再排放,加强环境保护意识。
4、结语
炉外精炼技术是一项提高产品质量,降低生产成本的先进技术,是现代化炼钢工艺不可缺少的重要环节,具有化学成分及温度的精确控制、夹杂物排除、顶渣还原脱S、Ca处理、夹杂物形态控制、去除H、o、C、S等杂质、真空脱气等冶金功能。只有强化每项功能的作用,才能发挥炉外精炼的优势,生产出高品质纯净钢种。
参考文献
[1]王雅贞等.氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备.北京:冶金工业出版社,2001.
低碳炼钢技术篇9
【关键词】人工冶铁块炼铁生铁出现
【中图分类号】G633.51【文献标识码】a【文章编号】2095-3089（2014）09-0066-01
打开现行人民版《普通高中课程标准实验教科书・历史・必修二》翻到第14页，我们会看到这样一段描述：“在两河流域、地中海沿岸和埃及出土了世界上最早的铁器。中国使用陨铁和人工冶铁都较前几个地区稍晚，然而冶炼块炼铁和生铁大体与之同期。”根据上述对于中外人工冶铁业的叙述，我们似乎可以得出这样的结论：中国人工冶铁的出现晚于两河流域、地中海沿岸和埃及，但中国冶炼块炼铁和生铁却与上述地区大体同期。该结论完全正确吗？要想对这一问题作出回答，我们很有必要对中外人工冶铁的出现作一番探讨。
早期人类冶炼技术不够发达，无法从铁矿石中冶炼得到铁，所以，在人工冶铁出现以前，世界上许多民族，都曾有过使用陨铁制器的历史。例如，在尼罗河流域和幼发拉底河流域出土的公元前2000多年前的铁珠和匕首，是目前所发现的世界上最早的陨铁制器;而目前所发现的中国最早的陨铁制器则是在中国河北藁城台西村商代遗址中出土的公元前14世纪前的铁刃铜钺。可以说，人类最早使用的铁，就是陨铁。但陨铁只是一种含铁量较大的陨星，或者说是一种天然铁，陨铁制器与人工冶铁的发明并没有必然的联系。
大约在公元前1400年左右，居住在小亚细亚（地处亚洲最西端之半岛，北临黑海，南滨地中海）的赫梯人发明了冶铁技术。怎么发明的呢？是在炼铜之时发明的！赫梯人生活的地方铁矿较多，他们在向熔炉中投入铜矿石时炼铜时，有时会混杂进去一些铁矿石。在冶炼过程中，矿石中的铁便被高温熔炉中的一氧化碳还原出来。由于当时熔炉的温度不够高，大约在1000℃左右，低于铁的熔点1535℃，所以，一氧化碳还原出来的铁是固态铁块而并非液态铁水。这种固态铁块不会与熔化的铜混在一起，很容易与铜区别，这也就是人类最早冶炼出的“块炼铁”。于是，世界上最早的人工冶铁技术便宣告诞生。由于疏松多孔，块炼铁也常被称为海绵铁。冶铁技术发明之后，赫梯国王严禁其外传。但是，随着赫梯王国的衰败，赫梯工匠四处移民，于是，大约在公元前1300年―公元前1000年左右，冶铁术传入两河流域、古埃及以及欧洲部分地区。
众所周知，我们通常所说的铁分生铁和熟铁两种，包括钢在内，它们都是以铁和碳两种元索为主的一种合金，而其区别主要在于含碳量不同。我们通常把含碳量在0.02%以下的叫熟铁，0.02%―2.11%的叫钢，2.11%―6.69%的叫生铁。人类最早所冶炼出的块炼铁含碳量低于0.02%，实际上也就是一种熟铁。无论是生产还是使用，块炼铁都存在着不少的缺点：一是块炼铁为固态铁块而非液态铁水，不能从熔炉中流出，而要将之从熔炉中取出时很容易导致炉膛遭到不同程度的损坏，从而无法连续生产，所以块炼铁的生产效率是比较低的;二是块炼铁所含杂质比较多，需要通过不断反复加热锻打才能将之挤出从而制成各种器具，费工费时;三是块炼铁含碳量较低，质地较软，使用受限制较多。也正因如此，在发明块炼铁冶炼技术之后，先人们就不断努力对其进行改进，于是，生铁、钢的冶炼技术也得以发明。同块炼铁相比。生铁和钢有不少的优点。以生铁为例，“生铁的冶炼温度是1150℃到1300℃，出炉产品呈液态，可以连续生产，可以浇铸成型，杂质比较少，质地比较硬，冶炼和成形率比较高，从而产量和质量都大大提高。所以说，由块炼铁到生铁是炼铁技术史上的一次飞跃。”但是，在国外，这一过程却是极其漫长的。以欧洲为例，虽然早在公元前1000年左右其部分地区就已经出现了块炼铁冶炼技术，但是，直到公元14世纪，生铁冶炼技术在欧洲才得以出现。也就是说，从能够冶炼块炼铁到能够冶炼生铁，欧洲大约经历了2400多年的时间！
如果要问人工冶铁技术在中国何时出现？目前，学术界对此还无法给出一个一致的答案。但是，比较普遍的观点认为是在公元前6世纪左右，也就是春秋时期。因此，可以这样说，中国人工冶铁的出现的确是晚于地中海沿岸、两河流域、埃及和欧洲地区的。但是，有一点大家是一致的，那就是不管是哪一地区，其最早冶炼出的铁都是块炼铁。前面曾谈到，在世界其它地区，从能够冶炼块炼铁到能够冶炼生铁、钢，这期间往往会有一个较长的发展过程。但是，与上述地区有所不同的是，在古代中国，在块炼铁技术出现后，我们的祖先却很快就发明了生铁以及钢的冶炼技术！有多快呢？时间大约是100年左右！也就是说，中国大约在公元前5世纪前后即春秋末期和战国初期就出现了生铁及钢的冶炼技术。以生铁为例，如果同欧洲进行对比，从能够冶炼块炼铁到能够冶炼生铁这一发展过程，中国远远短于欧洲，大约要短2300年左右。因此，我们也会常常看到这样的叙述：在古代中国，块炼铁、生铁、钢的冶炼技术均几乎是同时出现的，这是古代中国人所创造的一个世界冶铁史上的奇迹！那么，在公元前6世纪前后块炼铁技术在中国出现之后，我们的祖先又是如何发明生铁和钢的冶炼技术的呢？
春秋战国时期中国的生铁冶炼工艺，在原料、燃料使用上与块炼铁冶炼基本一样，例如，在燃料上使用的都是木炭。它们之间主要的差别在冶炼炉温的不同。块炼铁冶炼时的炉温大约在1000℃左右，而生铁冶炼时炉温却达到了1100-1200℃。简而言之，生铁冶炼技术之所以在公元前5世纪左右就能够在古代中国出现，主要就是因为我们的祖先能够将冶铁熔炉的温度提升到足够之高。在冶铁过程中，一方面，当时我国使用了较强的鼓风装置，另一方面，我们还使用了比较高大的冶炼竖炉，因此，进行生铁冶炼所必须达到的炉温，我们完全有能力提供。在高温冶铁过程中，被还原生成的固态铁会吸收含于木炭中的碳元素，而且，随着温度的升高，这种吸收的速度会不断加快。随着对碳元素的不断吸收，铁的熔点会不断降低，最低可降至1146℃。在这种条件下，炉温就可使铁熔化，从而就得到了液态的生铁。而液态生铁可以直接浇铸成器，且质地较块炼铁坚硬，适合用来铸造农具，这就大大推动了古代中国铁器以及农业的生产和发展。
春秋战国时期中国炼钢技术的发明，从基本原理上讲，与生铁冶炼技术的发明有一些相似。如前所述，块炼铁所含杂质比较多，需要通过不断反复锻打才能将之排除以便制器，而也就在这不断反复锻打的过程中，中国出现了块炼钢技术。当时，人们在锻打块炼铁的过程中，使用木炭不断反复加热，而块炼铁则吸收了木炭中的碳元素，含碳量得以提高，而且杂质也有所减少，变得较为坚硬，从而成为了块炼渗碳钢。在当时，块炼钢在农业中使用并不很多，而是主要用来制作刀剑等兵器。
综上所述，我们不难发现，现行人民版《普通高中课程标准实验教科书・历史・必修二》第14页对于中外人工冶铁业的叙述，应该说是存在一定错误的，或者说表述不够清楚。在我看来，我们不妨作出这样的调整：“在两河流域、地中海沿岸和埃及出土了世界上最早的陨铁制器，但陨铁制器与人工冶铁的发明并没有必然的联系。世界上最早的人工冶铁技术在公元前15世纪左右出现于西亚地区的赫梯王国，其所冶炼出的铁为块炼铁。同生铁相比，无论是生产还是使用，块炼铁都存在着不少的缺点，因此，由块炼铁到生铁是人类炼铁技术史上的一次飞跃。但是，这一过程的完成却并不短暂，例如，欧洲就经历了2400多年。中国使用陨铁和人工冶铁都较前几个地区稍晚，然而块炼铁和生铁的冶炼技术却几乎是同时出现。”
参考文献：
低碳炼钢技术篇10
【关键词】管线钢；X65m；厚规格；控制轧制
0前言
因为经济发展需要，采用高压力、大管径钢管长距离输送油气资源成为必然趋势。随着输油气管道直径增大、工作压力增高、服役条件愈加苛刻，加快高等级厚规格管线钢研制，抢占油气管道市场对各大钢厂具有重要意义。某钢厂通过加快高等级厚规格管线钢的试制开发，推动了产品结构调整和技术进步。本文主要介绍壁厚大于25mm的X65m管线钢板的开发试制和钢板组织与性能的关系。
1设备保障
厚规格管线钢严格的性能要求使得其对设备的依赖性很高，冶炼方面拥有KR铁水预脱硫处理站、120吨顶底复吹转炉、135吨LF+VD炉外精炼处理站和配套的270mm断面板坯连铸机，能减少钢中夹杂物、净化钢质，改善钢板的各向异性，提高冲击韧性。轧钢方面配有在线加速冷却装置和低温强力矫直机，具备管线钢轧后冷却及板形矫直能力。
2成分设计
厚规格管线钢应用环境严苛，技术含量要求高，对钢板成分、性能、低温韧性、焊接性能等指标要求较严格，生产难度较大。现场施工易出现焊接裂纹和强度损失，对钢板强度和心部韧性要求也更加严格。为保证钢板的高强度、高韧性、较高的焊接性能和现场适应性，管线钢中的碳、锰元素要求分别控制0.12%以下、1.1%～2.0%[1]。
在冶炼过程中添加适量铌钒钛强氮化物形成元素，使管线钢微合金化，再配合控轧控冷工艺，可以实现晶粒细化和延迟奥氏体的再结晶。利用在钢板轧制过程中铌的碳氮化合物的晶粒细化和沉淀强化作用，钢板可以获得高强度、高韧性，合理的含[nb]量应为0.03%～0.05%。适当加入钛、钒元素，通过和铁素体中碳氮形成化合物析出，可以产生沉淀强化效果和一定程度的细化晶粒作用。适当添加钼元素有利于提升抗拉强度。铬可以增加贝氏体的淬透性，促进以针状为主的贝氏体转变，能够改善钢的屈服强度、抗拉强度和屈强比。铬和钼能显著提高钢的淬透性。
3工艺路线设计
炼钢：高炉铁水KR预脱硫转炉冶炼钢包合金化LF精炼VD真空精炼全程保护浇铸板坯精整检验
轧钢：加热开坯粗轧适宜控温精轧控制冷却矫直上表面检验剪切取样下表面检验喷号标记入库
4冶炼工艺设计
4.1铁水预处理和转炉炼钢
采用铁水预处理降低磷硫含量，提高管线钢低温韧性和耐腐蚀性能。通过顶底复吹少渣冶炼，充分吹氩搅拌促进钢中的夹杂物上浮。提高转炉炼钢碳含量终点命中率，尽量减少点吹次数，争取一次拉碳成功。
4.2精炼
采用低硫精炼工艺，为促进横向韧性提升，可以采用加钙促进夹杂物变形处理。
4.3连铸
采用低过热度、控制浇注速度，配合低频电磁搅拌和智能轻压下技术，可以进行低成本高质量高效率的连铸生产。为防止出现铸坯表面裂纹、降低合金元素偏析、减少连铸过程中的氧化，需要注意控制水冷速度，减少液相穴内溶质富集，全程无氧化保护浇注。在管线钢连铸生产中，采用氩气保护、中间包净化技术，防止产生大颗粒夹杂物、成分偏析、表面和内部裂纹，同时避免钢水从钢包到中间包以及中间包到结晶器时发生二次氧化。
5轧制工艺设计
利用在线冷却技术，不仅可以大幅度降低管线钢板的成本，还能提高钢的韧性、塑性。轧制制度按照常规产品轧制，提高生产节奏，经济效益明显。
5.1加热工艺
管线钢中铌碳氮化合物的溶解度从1150℃开始逐渐增高，对奥氏体晶粒尺寸产生较大程度的影响，进一步会影响到管线钢性能，因此要提升管线钢性能必须重视加热工艺。在适量钛元素的作用下可以控制晶粒粗化温度到1240～1260℃之间，避免奥氏体晶粒尺寸增长过快。
加热工艺的重点是为钢坯加热温度控制一个合理区间，使铌和其他合金元素的碳氮化合物溶解度控制在合理范围，这样可以避免晶粒过于粗大而降低韧性。严格执行加热工艺，保证各钢坯加热时间大于3.5小时，使得钢坯加热更为均匀，促进铌钛元素的固溶。厚规格管线钢根据铌钛元素含量不同采用不同的加热温度，基本控制在1100～1250℃[2]。
5.2轧制工艺
控轧工艺可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作用，实现组织晶粒细化，提高钢板强度和低温韧性。根据实行控制轧制时奥氏体是否发生再结晶可以将控轧过程划分为i、ii两阶段。对于C-mn-nb-mo管线钢来说，奥氏体再结晶比例与变形量、变形温度均为正相关。当前者为固定值时，奥氏体再结晶比例与变形温度曲线较陡峭，当后者为固定值时，奥氏体再结晶比例与变形量曲线较平缓[3]。
在生产实践中采取两阶段控轧控冷工艺，根据不同的订单厚度，通过控制冷却速度及终冷温度来设计不同的冷却工艺，第i阶段控制中间坯的厚度为订单规格的2.5～4倍，利用道次间冷却和待温进行第ii阶段轧制，最终得到订单要求的尺寸，终轧温度一般为750～800℃[4]。
5.3冷却工艺
加速冷却可以通过控制温降速度，利用余热使钢板组织发生预定相变，达到热处理的部分效果，实现缩减工序，压缩生产周期。
6生产试制
6.1X65m管线钢板力学性能
试制的X65m管线钢化学成分控制精准，铸坯质量良好，X65m管线钢板屈服强度均在470mpa以上，抗拉强度均在570mpa以上，冷弯性能、落锤性能合格，试制钢板符合标准要求。观察冲击断口和落锤断口可以发现，其形貌中韧窝比例很高，属于韧性断裂，有很好的抗撕裂能力。
6.2组织分析
通过观察试制的X65m管线钢板微观组织照片，主要是针状铁素体+块状铁素体+少量的珠光体的复合组织。这种针状铁素体钢板具有较高的屈服强度以及良好的冲击韧性。通过光学显微镜观察，针状铁素体体块没有特定的几何形状，块间晶界不显著，针状铁素体内部存在突起和纹理显示存在大量的位错，晶粒内部和晶粒之间分布着细小的m/a岛。
6.3系列温度冲击试验
为了研究钢板的韧脆转变温度，对厚度规格50.8mm的X65m管线钢板进行了0～-100℃系列温度冲击韧性检验，分别选择从管线钢板厚度二分之一处和厚度四分之一处取样。通过对比检验，验证了在0～-60℃温度范围内厚度二分之一处及四分之一处冲击功都比较均匀，波动较小，说明钢板韧脆转变温度低于-60℃，具有优良的低温韧性。
7结论
1）采用铌钛复合微合金化技术、洁净钢生产技术、控制轧制工艺和加速冷却技术，试验轧制的X65m厚规格管线钢板，钢板组织均匀、晶粒适中，具有较好的低温韧性。
2）添加少量微合金化元素nb、ti，成分发挥细晶强化、固溶强化和沉淀强化作用。在线加速冷却技术可以细化钢板组织，获得细小均匀的超低碳针状铁素体组织，提高钢板的综合性能。
3）在生产管理、冶炼工艺、连铸工艺和轧制工艺等多方面精心组织、严格控制和精细操作，X65m管线钢板可以实现量产，具有明显的经济效益。
【参考文献】
[1]孟宪明.管线钢的化学成分和性能分析[J].山西冶金，2010（3）：23-24.
[2]丁文华，姜中行，白学军，等.厚壁海底管线用X70钢板的研制与开发[J].轧钢，2012，29（1）：16-18.