轉(zhuǎn)爐煉鋼電石脫氧功能作用分析

張 宇

(東北特鋼集團(tuán)北滿(mǎn)特殊鋼有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾161041)

國(guó)內(nèi)很多企業(yè)的轉(zhuǎn)爐都使用電石脫氧，并作為科技成果推廣。作者針對(duì)某煉鋼廠自1997年投產(chǎn)以來(lái)，在鋼水終脫氧劑的使用上先后經(jīng)歷過(guò)硅鋁鐵、硅鋁鋇和硅鋁鋇鈣等過(guò)程相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析研究。這一企業(yè)通常采用硅鋁鋇作為鋼水終脫氧劑，硅鐵和錳鐵作為合金化材料。這種脫氧及合金化方式，受鋼水終點(diǎn)［C］、出鋼溫度及下渣量等影響，造成鋼中［Si］、［Mn］成分波動(dòng)大，合金元素回收率不穩(wěn)定;并且當(dāng)脫氧劑用量加大時(shí)，脫氧后的鋼水中酸溶鋁超過(guò)一定程度(Als＞0.006%)時(shí)，將導(dǎo)致生成固態(tài)Al2O3簇狀?yuàn)A雜物，鋼水粘度增大，夾雜物增多且不易上浮排除，最終導(dǎo)致中包水口結(jié)瘤。為此，煉鋼廠對(duì)原有的脫氧工藝進(jìn)行優(yōu)化，成功地開(kāi)發(fā)以使用鈣系脫氧劑為主的終脫氧工藝，有效地解決了上述問(wèn)題。

1 電石脫氧的應(yīng)用

作者考證:這一企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼終脫氧劑只用Ca系一種，噸鋼使用量為1.2kg，出鋼前一次性加入鋼包內(nèi)，出鋼過(guò)程中加鐵合金進(jìn)行脫氧合金化。鋼水經(jīng)底吹氬(或氮?dú)?攪拌均勻，鎮(zhèn)靜一段時(shí)間后送往連鑄。但對(duì)于北滿(mǎn)特鋼而言，Ca系脫氧劑只選擇CaC2，并放到轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)加入，尤其是軸承鋼更應(yīng)該在出鋼時(shí)加入，不允許在LF爐使用。

Ca作為第二主族元素，反應(yīng)性很強(qiáng)，有相當(dāng)強(qiáng)的脫氧能力，但Ca在鐵液中的溶解度很小，1600℃時(shí)為0.032%，在固體鐵中幾乎不溶解;同時(shí)Ca的蒸氣壓非常大，在1600℃時(shí)為1.98個(gè)大氣壓。因此，僅用單一的Ca作為脫氧劑消耗太大，在經(jīng)濟(jì)上不合理，為了提高Ca脫氧效率，需提高Ca在鐵中的溶解度，C、Si、Al等元素效果很好，而C的作用又最大，每1%C可提高Ca的溶解度一倍。

2 電石脫氧的優(yōu)點(diǎn)

使用鈣系脫氧劑來(lái)優(yōu)化脫氧工藝后，錳鐵和硅鐵回收率與使用硅鋁鋇脫氧相比較分別提高了5.11%和2.72%。同樣，脫氧脫硫也能達(dá)到很好的效果。與原脫氧工藝相比，使用鈣系脫氧劑來(lái)優(yōu)化脫氧工藝后有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):

(1)因Ca脫氧能力比鋁強(qiáng)，因此脫氧效果更好，脫氧產(chǎn)物:

既節(jié)約了一定的石灰渣料，也通過(guò)C0氣泡的上浮，進(jìn)一步去除N、H氣體。還可以提高合金Mn等元素回收率。

(2)可改善鋼水流動(dòng)性，有效去除鋼中夾雜物，提高鋼水純凈度，防止中包水口結(jié)瘤;

(3)生產(chǎn)中碳低合金鋼時(shí)，有較小的增碳效果;

(4)使用Ca系脫氧劑取代硅鋁鋇作終脫氧劑，會(huì)使鋼材力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度有一定幅度的提高。轉(zhuǎn)爐出鋼使用主要將過(guò)高的溶解氧去除一部分，形成產(chǎn)物更利于夾雜物去除，是脫氧工藝的進(jìn)步，在生產(chǎn)中切實(shí)可行。

3 電石的化學(xué)性質(zhì)

電石的分子式為CaC2，分子量為64.10，工業(yè)品是灰色，黃褐色或黑色固體，含碳化鈣較高的呈紫色。碳化鈣新斷裂面有光澤，暴露在空氣中因吸收水分失去光澤呈灰白色。相對(duì)密度2.22(18℃)。工業(yè)品一般含電石80%。熔點(diǎn)2300℃。能導(dǎo)電，純度越高導(dǎo)電越易。化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡芘c許多氣體、溶液在適當(dāng)溫度下發(fā)生反應(yīng)。遇水激烈分解產(chǎn)生乙炔氣和氫氧化鈣，并放出大量的熱。與氯、氯化氫，硫、磷、乙醇等在高溫下均能發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)。

4 電石的包裝儲(chǔ)運(yùn)

包裝儲(chǔ)運(yùn):用壁厚不少于1mm的鐵桶包裝，有100kg或200kg裝。鐵桶側(cè)面用油漆標(biāo)明“電石避免水火”字樣。電石應(yīng)儲(chǔ)存于干燥、陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房，與可燃物品及強(qiáng)酸類(lèi)要隔離。

5 毒性防護(hù)

毒性防護(hù):電石粉末有刺激性，觸及皮膚上的汗液生成Ca(OH)2，灼傷皮膚，直至皮膚潰爛。吸入體內(nèi)能傷害人的呼吸系統(tǒng)。在工作中要戴風(fēng)鏡、口罩和手套。搬運(yùn)時(shí)和入庫(kù)前都要把桶內(nèi)氣體放完。并嚴(yán)禁滾桶、重放、碰撞以防引起火花、造成爆炸。消防禁止用水，只可用砂或二氧化碳滅火，也可用干燥碳酸鈉(純堿粉)滅火。

6 電石在各種情況下的化學(xué)反應(yīng)

(1)電石遇水發(fā)生劇烈反應(yīng):

當(dāng)使用飽和的食鹽水時(shí)，反應(yīng)會(huì)變得慢一些。

(2)電石可以脫去一些結(jié)晶水化物中的水。

(3)電石和鹵素的反應(yīng)比較有特色，如:液溴與電石常溫反應(yīng)

(4)電石與氮?dú)庠?100度反應(yīng)

(5)電石與氧氣共熱

7 結(jié)論

(1)電石是一種很好的脫氧劑，在使用中應(yīng)注意其本身特性。

(2)此工藝在出鋼合金化過(guò)程中能充分脫除鋼中氧，并能提高合金元素回收率。