固態(tài)煉鋼新工藝研究
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固態(tài)煉鋼用雙輥連鑄機(jī)直接把鐵水制成鑄鐵板帶，再通過氣固反應(yīng)進(jìn)行脫碳，其中鐵水通過鐵水預(yù)處理調(diào)整鑄鐵板帶的最終化學(xué)成分，此過程省去了轉(zhuǎn)爐煉鋼和爐外精煉等工序，大幅度減少了工業(yè)氣體的排放和能耗。近幾年，雙輥連鑄生產(chǎn)鑄鐵板帶的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，成功生產(chǎn)出0.5～3mm厚的鑄鐵板帶，雙輥連鑄生產(chǎn)碳含量為5%的鋼帶已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。高爐長流程由鐵礦石冶煉為鋼材的過程中需經(jīng)歷反復(fù)的還原、氧化過程，金屬液的氧勢為πO=RTlnpO2，pO2為金屬液溶解氧反應(yīng)氧的分壓，R為常數(shù)，T為金屬液溫度，該過程氧勢變化。高爐冶煉鐵水經(jīng)過鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐吹煉、爐外精煉、連鑄連軋后成材。在轉(zhuǎn)爐冶煉吹氧脫碳過程中，氧氣在液態(tài)Fe中的溶解度很高，導(dǎo)致脫碳后鋼液氧勢很高，需加合金脫氧及氬氣攪拌脫除部分夾雜物和氣體后進(jìn)行連鑄，此流程工序節(jié)點(diǎn)多，冶煉成本較高，所排放的工業(yè)氣體巨大。即便如此，鋼中尚存在一定量夾雜物和氣體，從而對(duì)鋼的質(zhì)量造成很大的影響。由于氧在固態(tài)鐵中的溶解度極低，固態(tài)脫碳這一新工藝有效地避免了夾雜物和氣泡的產(chǎn)生，且在脫碳過程中排放有害氣體較少，便于回收利用。固態(tài)煉鋼工藝流程的氧勢變化。由高爐生產(chǎn)的鐵水，經(jīng)鐵水預(yù)處理調(diào)整成分后，直接由雙輥連鑄等薄板帶連鑄設(shè)備固化，再在高溫加熱條件下，以氣－固反應(yīng)的形式脫除鐵薄帶中的碳至所需水平。由于傳統(tǒng)煉鋼過程中夾雜物和氣泡主要來于鐵水的氧化過程，而工藝脫碳過程中又省去了高強(qiáng)度吹氧和鐵合金脫氧，所以避免了鋼中夾雜物和氣泡的生成。
2固態(tài)脫碳研究
已取得的成果固態(tài)脫碳主要是氣－固化學(xué)反應(yīng)脫碳和碳在固體內(nèi)部擴(kuò)散遷移相結(jié)合的冶金物理化學(xué)過程。一般情況下，對(duì)于氣固兩相反應(yīng)脫碳，碳在固相中的擴(kuò)散過程為反應(yīng)的限制性環(huán)節(jié)。固態(tài)脫碳借鑒取向硅鋼脫碳退火機(jī)制，在一定溫度下，通入加濕N2+H2形成弱氧化氣氛，鋼材內(nèi)部C擴(kuò)散至表面與氣相中的H2O發(fā)生可逆反應(yīng)，來脫除鋼中C元素
3結(jié)束語
盡管目前我國已有很多關(guān)于取向硅鋼脫碳退火和高碳錳鐵顆粒、?；F氣－固脫碳反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究，但在高碳域和超低碳域的鐵碳合金氣固脫碳方面的研究還很少。對(duì)氣－固反應(yīng)脫碳熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)規(guī)律仍有待進(jìn)一步研究，氣－固反應(yīng)脫碳這一固態(tài)煉鋼新方法轉(zhuǎn)為現(xiàn)實(shí)工藝并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還有很長的路要走。固態(tài)煉鋼工藝主要應(yīng)用前景是由雙輥連鑄板帶生產(chǎn)普通碳素中高碳鋼鋼帶，氣－固反應(yīng)脫碳的研究成果還可以用于開發(fā)鐵水霧化制粉后脫碳生產(chǎn)鋼粉等新技術(shù)?，F(xiàn)有轉(zhuǎn)爐煉鋼－精煉－連鑄－軋制流程生產(chǎn)碳含量小于20×10－6的超低碳鋼板存在很大的困難，且夾雜物難以控制，應(yīng)用氣－固反應(yīng)脫碳在板帶加熱時(shí)引入脫碳?xì)夥丈a(chǎn)超低碳鋼板，還可以放寬轉(zhuǎn)爐冶煉出鋼的碳含量(如0.06%C)和RH精煉出站碳含量(0.02%C)，進(jìn)而減少夾雜物含量。
作者：洪陸闊 艾立群 單位：河北聯(lián)合大學(xué)
