纯净钢元素去除

纯净钢碳的去除

钢中碳对钢的性能影响最大， 碳含量高能增加钢的强度，但使塑性下降、冲压性能变坏。钢中碳的控制主要集中于两点： 炉外精炼使钢中碳达到极低水平、防止连铸过程增碳。

国外常用的增大CR 脱碳速度方法有：

（1） 增大环流量：增大吸嘴内径， 改圆形吸嘴为椭圆形；

（2） 增大驱动氩气流量；

（3） 增大泵的抽气能力， 其中采用水环泵和蒸汽泵联用可提高泵的抽气能力， 降低 CR 能耗和水耗；

（4 ） 在真空室侧墙安装氩气喷嘴， 吹氩到真空室内，可增大反应界面面积。

关于钢中碳的控制另一个重要之点是防止二次冶金及连铸过程中的增碳。 首先是防止CR 处理过程中从真空罐渣壳中以及真空室钢渣结瘤引起的增碳，特别是钢包用碳化稻壳保温的情况下，这种现象尤为突出。 其次是连铸过程中碳的控制。 连铸过程中，降低耐火材料中的碳含量，或者使钢水与含碳材料接触面最小；中间包使用不含碳或碳含量少的保温材料；结晶器使用无碳保护渣， 都有助于防止增碳。

纯净钢硫的去除

脱硫应注意以下三点：金属液和渣中氧含量要低、使用高硫容量的碱性渣、钢渣要混合均匀。 铁水预处理可以深度脱硫， 也可以部分脱磷。广泛采用在铁水包或鱼雷罐中喂线、喷粉的铁水预处理方法，新投产的设备中机械搅拌法（KR脱硫法）已很少采用。 喷粉可以造就良好的动力学条件，极大扩展反应界面。

纯净钢磷的去除

脱磷的热力学条件是低温、高碱度、 高的氧化性，磷的去除主要也是在铁水预处理、转炉或电炉精炼期、二次精炼三个阶段进行。

纯净钢氮的去除

钢中氮的去除比较困难， 主要依靠转炉脱氮，在浇注过程中防止吸氮。铁水氮含量是影响钢水终点氮含量的重要因素，低氮铁水主要靠高炉的顺行来获得，高温、高钛、高锰、高硅均有助于减少铁水氮含量。 铁水脱氮也是可行的。

纯净钢氢的去除

氢的去除以前主要在炼钢初期通过CO激烈沸腾得到， 严格杜绝各工序造渣剂、合金料、覆盖剂以及耐材的潮湿， 避免碳氢化合物、空气与钢水接触，都有助于降低钢中氢的含量。

纯净钢控制

钢中氧的复杂性在于钢水冷却凝固过程中因氧的溶解度降低将进一步生成脱氧产物， 钢水在浇注过程中会因为二次氧化而与大气、炉渣、耐材发生氧化反应形成大颗粒夹杂物。 钢中夹杂物的数量、尺寸、分布、形状、类型都将对钢材的性能产生很大的影响。 2100433B

（1） 铁水“三脱”工艺脱磷的热力学、动力学条件明显优于钢水精炼工艺；

（2） 采用铁水“三脱”工艺，避免了钢水扒渣，大幅度减少出钢后钢水精炼的温度 损失。因而不需LF升温，流程短，工艺简单，易于控制，更适宜冶炼超纯净钢；

（3） 铁水“三脱”工艺生产纯净钢，生产效率高，石灰等原辅料消耗少，过程温降小，生产周期短，使生产成本明显低于钢水精炼工艺。

由于转炉以铁水作为主要原料，能够充分发挥铁水预处理工艺的各种技术优势， 适宜采用铁水三脱工艺生产纯净钢。电炉钢厂以废钢作为主要原料，不具备铁水三脱的条件，一般应采用钢水精炼工艺生产纯净钢。

纯净钢生产可分为两种工艺流程：

（1） 铁水“三脱”纯净钢生产工艺，以日本为代表。主要工艺特点是采用铁水预处理脱磷工艺，生产纯净钢；

（2） 钢水精炼纯净钢生产工艺，以欧美为代表。主要工艺特点是依靠转炉脱磷，钢包喷粉深度脱磷。

一、铁水三脱生产工艺技术特点如下：

（1） 采用铁水“三脱”预处理工艺，脱Si、脱S和脱P。多以转炉作为铁水“三脱”的反应器，不再需要铁水预脱Si；

（2）复合吹炼转炉采用少渣冶炼工艺，脱碳升温并进行脱磷精炼；

（3） 采用多功能RH进行钢水精炼，深脱碳、深脱硫、脱气和去除夹杂物；

(4) 转炉弱脱氧出钢，避免钢水吸氮，适宜冶炼超低氮钢。

（5） 连铸采用保护浇注、夹杂物过滤等一系列技术措施，保证钢水质量。

二、钢水精炼纯净钢生产工艺技术特点如下：

（1） 采用转炉冶炼低碳钢脱磷工艺，脱碳、脱硅、脱磷和升温精炼同时进行；

（2） 转炉弱脱氧出钢，钢包喷吹CaO FeO CaF2粉剂深脱磷，处理后扒渣；

（3） LF升温脱硫精炼；

（4） RH脱气、脱氧和深脱硫，连铸保护浇注；

（5） 不适宜同时生产超低氮超低磷钢种。

通常纯净钢生产工艺包括以下几部分： 铁水预处理， 转炉复吹， 出钢挡渣、扒渣、对炉渣改性， 二次

精炼（真空、吹气、加热、造渣）、全程保护浇铸、中间包冶金、结晶器冶金及采取各种促使夹杂物去除的

措施等。

纯净钢的生产主要集中在两方面：（1）尽量减少钢中杂质元素的含量；（2）严格控制钢中的夹杂物， 包括夹杂物的数量、尺寸、分布、形状、类型。

洁净钢和纯净钢

关于纯净钢或洁净钢的概念，国内外尚无统一的定义，但一般都认为洁净钢是指对钢中非金属夹杂物（主要是氧化物、硫化物）进行严格控制的钢种， 这主要包括： 钢中总氧含量低，非金属夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹杂物形状。 而纯净钢则是指除对钢中非金属夹杂物进行严格控制以外， 钢中其它杂质元素含量也少的钢种。 钢中的杂质元素一般是指O、C 、S、P、N，钢中微量元素（Pb、As、Sb、Bi、Cu、Sn）也包括在杂质元素之列， 这主要是因为炼钢过程中上述微量元素难以去除，随着废钢的不断返回利用，这些微量元素在钢中不断富集，因而其有害作用日益突出。