浅议纯净钢的生产技术
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摘 要：文章简要探讨了纯净钢的概念，分析了宣钢近几年纯净钢的冶炼工艺技术情况，为后续纯净钢产品的生产提供有益的借鉴。
关键词：纯净钢；炼钢；连铸
前言
近二十年来，随着转炉炼钢技术的日益成熟和连铸技术、炉外处理技术的推广和发展，钢材纯净度明显提高，进而改善了钢材的加工性能和使用性能，适应了高强度、长寿命、耐腐蚀、在恶劣条件下工作的需要，就必须进行纯净钢的炼制。文章将对纯净钢的概念进行解释，分析宣钢近几年纯净钢的冶炼工艺技术情况，为后续纯净钢产品的生产提供有借鉴。
1 纯净钢的概念
纯净钢是一个相对的概念。纯净钢对钢中的杂质元素含量要求非常严格，其中，硫、磷两种元素的含量应控制在万分之一以内，同时，对氢、氧和其它低熔点金属元素含量的要求要远远高于普通钢。纯净钢标准下氧、硫、磷、氢、氮这五种元素含量非常低。
2 纯净钢的生产技术
宣钢纯净钢冶炼技术以铁水预处理、转炉过程控制、终点控制、LF精炼以及连铸过程防止卷渣和二次氧化为主线展开。
2.1 铁水预处理
上世纪八十年代以来，生产优质低磷、低硫钢必须注重铁水的预处理工艺，通过铁水预处理可以讲转炉中铁水的杂质元素含量降低至成品钢水平。采用固体脱硫剂进行铁水脱硫，是纯净钢生产平台的重要环节。不同温度下（1500-1600℃），脱硫能力最强的是镁，而CaO/CaC2是成本最低的，所以应用最广泛的是Mg/CaO和CaO/CaC2。铁水预处理脱硫生产超低硫钢的工艺关键是要及时去除脱硫渣，以防止在炼钢过程中回硫。
2.2 转炉过程控制
2.2.1 转炉过程双渣冶炼工艺与终点高拉碳操作
采用双渣冶炼工艺去磷，在冶炼3分钟后倒前期渣，倒渣量为总渣量的1/2-3/5。冶炼前期脱磷率为70-80%，可将铁水磷含量降到0.030%以下。
为降低转炉钢水含氧量，并同时获得良好的去磷效果，转炉终点钢水碳含量控制在0.35-0.45%。转炉终点钢水成分见表1。
表1 宣钢转炉终点钢水化学成分
2.2.2 出钢操作
出钢时间不小于4分钟；由于转炉内流出的氧化性炉渣会增加氧化物夹杂，故采用挡渣锥挡渣出钢操作，钢包内渣层厚度控制在70mm以下， 保证挡渣成功率在90%以上，避免出钢下渣，解决了回磷问题同时提高合金吸收水平，实现转炉出钢至成品过程中控制磷含量在0.008%以内。脱氧操作先弱后强，高碳钢的脱氧过程不能采用铝脱氧方式，特别是出钢过程中，应将炉渣改质，控制其氧化性，降低渣中氧化铁含量至5%。
2.3 LF精炼
根据钢种质量要求选择一种或多种精炼组合方式完成钢水精炼任务，达到脱氢、极低C化、极低S化、脱氮、减少夹杂物和夹杂物形态控制等。
2.3.1 钢水氧化性控制
LF炉精炼主要靠炉内的白渣，在低氧的气氛中，底吹氩气搅拌并由石墨电极对钢水加热精炼。钢渣之间存在氧的传质，因此，控制钢水氧活度以及炉渣的氧化性都可以提高钢水的纯净度，如图1所示。
2.3.2 脱硫控制
脱硫是合成渣精炼的主要目的，为最大限度的脱硫，合成渣的碱度必须高，以使硫化能力增强，渣的流动性良好，不损坏耐火材料。
LF精炼过程脱硫反应为：
3（CaO）+2[Al]+3[S]===3（CaS）+（Al2O3）
由脱硫反应式可知，降低炉渣氧化性和提高碱度，有利于脱硫反应的进行，见图2。当渣中（FeO+MnO）
2.3.3 底吹氩控制
在精炼过程中必须注重氩气流量的控制，这其中最为关键的工序是精炼结束后的软吹氩，软吹氩与钢中的全氧含量对应关系如图3，根据周期匹配要求并综合考虑炼钢效果，软吹氩的时间最好是在10～15分钟范围以内，在这个范围内的吹氩流量正好有助于促进杂物的上浮和去除，同时也不会对钢液产生二次氧化的影响。
3 连铸技术
为实现连铸与精炼、转炉的良好匹配，保证周期，采用七流浇钢（共八流）。在浇注过程中关键是使用保护浇注方式，具体要求如下：
（1）大包采用引流沙自开浇技术。
（2）大包带氩封保护长水口浇注，中间包采用浸入式水口，防止钢水二次氧化。
（3）中间包覆盖剂采用微碳高碱度覆盖剂，进一步吸附夹杂物，净化钢水。
（4）改进大包注流的冲击区设计，防止开浇翻溅；提高该区域的液面深度，杜绝钢水液面而产生的严重二次氧化。
（5）连铸换包时间控制在3分钟以内，中间包液面保持在600mm以上。
4 结束语
（1）提高钢的纯净度是进行高技术含量钢材品种生产的关键技术，市场竞争对钢材高附加值的要求促进了提高钢材纯净度技术的发展。
（2）应该根据钢种的具体要求控制钢的纯净度，不需要刻意用最严格的标准来考核钢的纯净度标准，造成生产成本的增加。
参考文献
[1]余志祥.纯净钢的生产实践[J].炼钢，2002（3）：11-15.
[2]干勇.炼钢-连铸新技术800问[M].北京：冶金工业出版社，2004，188-189.