純淨鋼

關於純淨鋼或潔淨鋼的概念，國內外尚無統一的定義，但一般都認為潔淨鋼是指對鋼中非金屬夾雜物（主要是氧化物、硫化物）進行嚴格控制的鋼種， 這主要包括： 鋼中總氧含量低，非金屬夾雜物數量少、尺寸小、分佈均勻、脆性夾雜物少以及合適的夾雜物形狀。 而純淨鋼則是指除對鋼中非金屬夾雜物進行嚴格控制以外， 鋼中其它雜質元素含量也少的鋼種。 鋼中的雜質元素一般是指O、C 、S、P、N，鋼中微量元素（Pb、As、Sb、Bi、Cu、Sn）也包括在雜質元素之列， 這主要是因為鍊鋼過程中上述微量元素難以去除，隨着廢鋼的不斷返回利用，這些微量元素在鋼中不斷富集，因而其有害作用日益突出。 ^[1] 

通常純淨鋼生產工藝包括以下幾部分： 鐵水預處理， 轉爐復吹， 出鋼擋渣、扒渣、對爐渣改性， 二次

精煉（真空、吹氣、加熱、造渣）、全程保護澆鑄、中間包冶金、結晶器冶金及採取各種促使夾雜物去除的

措施等。

純淨鋼的生產主要集中在兩方面：（1）儘量減少鋼中雜質元素的含量；（2）嚴格控制鋼中的夾雜物， 包括夾雜物的數量、尺寸、分佈、形狀、類型。 ^[1] 

純淨鋼生產可分為兩種工藝流程：

（1） 鐵水“三脱”純淨鋼生產工藝，以日本為代表。主要工藝特點是採用鐵水預處理脱磷工藝，生產純淨鋼；

（2） 鋼水精煉純淨鋼生產工藝，以歐美為代表。主要工藝特點是依靠轉爐脱磷，鋼包噴粉深度脱磷。

一、鐵水三脱生產工藝技術特點如下：

（1） 採用鐵水“三脱”預處理工藝，脱Si、脱S和脱P。多以轉爐作為鐵水“三脱”的反應器，不再需要鐵水預脱Si；

（2）複合吹煉轉爐採用少渣冶煉工藝，脱碳升温並進行脱磷精煉；

（3） 採用多功能RH進行鋼水精煉，深脱碳、深脱硫、脱氣和去除夾雜物；

(4) 轉爐弱脱氧出鋼，避免鋼水吸氮，適宜冶煉超低氮鋼。

（5） 連鑄採用保護澆注、夾雜物過濾等一系列技術措施，保證鋼水質量。

二、鋼水精煉純淨鋼生產工藝技術特點如下：

（1） 採用轉爐冶煉低碳鋼脱磷工藝，脱碳、脱硅、脱磷和升温精煉同時進行；

（2） 轉爐弱脱氧出鋼，鋼包噴吹CaO+FeO+CaF2粉劑深脱磷，處理後扒渣；

（3） LF升温脱硫精煉；

（4） RH脱氣、脱氧和深脱硫，連鑄保護澆注；

（5） 不適宜同時生產超低氮超低磷鋼種。 ^[2] 

（1） 鐵水“三脱”工藝脱磷的熱力學、動力學條件明顯優於鋼水精煉工藝；

（2） 採用鐵水“三脱”工藝，避免了鋼水扒渣，大幅度減少出鋼後鋼水精煉的温度 損失。因而不需LF升温，流程短，工藝簡單，易於控制，更適宜冶煉超純淨鋼；

（3） 鐵水“三脱”工藝生產純淨鋼，生產效率高，石灰等原輔料消耗少，過程温降小，生產週期短，使生產成本明顯低於鋼水精煉工藝。

由於轉爐以鐵水作為主要原料，能夠充分發揮鐵水預處理工藝的各種技術優勢， 適宜採用鐵水三脱工藝生產純淨鋼。電爐鋼廠以廢鋼作為主要原料，不具備鐵水三脱的條件，一般應採用鋼水精煉工藝生產純淨鋼。 ^[2] 

鋼中碳對鋼的性能影響最大， 碳含量高能增加鋼的強度，但使塑性下降、衝壓性能變壞。鋼中碳的控制主要集中於兩點： 爐外精煉使鋼中碳達到極低水平、防止連鑄過程增碳。

國外常用的增大CR 脱碳速度方法有：

（1） 增大環流量：增大吸嘴內徑， 改圓形吸嘴為橢圓形；

（2） 增大驅動氬氣流量；

（3） 增大泵的抽氣能力， 其中採用水環泵和蒸汽泵聯用可提高泵的抽氣能力， 降低 CR 能耗和水耗；

（4 ） 在真空室側牆安裝氬氣噴嘴， 吹氬到真空室內，可增大反應界面面積。

關於鋼中碳的控制另一個重要之點是防止二次冶金及連鑄過程中的增碳。 首先是防止CR 處理過程中從真空罐渣殼中以及真空室鋼渣結瘤引起的增碳，特別是鋼包用碳化稻殼保温的情況下，這種現象尤為突出。 其次是連鑄過程中碳的控制。 連鑄過程中，降低耐火材料中的碳含量，或者使鋼水與含碳材料接觸面最小；中間包使用不含碳或碳含量少的保温材料；結晶器使用無碳保護渣， 都有助於防止增碳。

脱硫應注意以下三點：金屬液和渣中氧含量要低、使用高硫容量的鹼性渣、鋼渣要混合均勻。 鐵水預處理可以深度脱硫， 也可以部分脱磷。廣泛採用在鐵水包或魚雷罐中喂線、噴粉的鐵水預處理方法，新投產的設備中機械攪拌法（KR脱硫法）已很少採用。 噴粉可以造就良好的動力學條件，極大擴展反應界面。

脱磷的熱力學條件是低温、高鹼度、 高的氧化性，磷的去除主要也是在鐵水預處理、轉爐或電爐精煉期、二次精煉三個階段進行。

鋼中氮的去除比較困難， 主要依靠轉爐脱氮，在澆注過程中防止吸氮。鐵水氮含量是影響鋼水終點氮含量的重要因素，低氮鐵水主要靠高爐的順行來獲得，高温、高鈦、高錳、高硅均有助於減少鐵水氮含量。 鐵水脱氮也是可行的。

氫的去除以前主要在鍊鋼初期通過CO激烈沸騰得到， 嚴格杜絕各工序造渣劑、合金料、覆蓋劑以及耐材的潮濕， 避免碳氫化合物、空氣與鋼水接觸，都有助於降低鋼中氫的含量。

鋼中氧的複雜性在於鋼水冷卻凝固過程中因氧的溶解度降低將進一步生成脱氧產物， 鋼水在澆注過程中會因為二次氧化而與大氣、爐渣、耐材發生氧化反應形成大顆粒夾雜物。 鋼中夾雜物的數量、尺寸、分佈、形狀、類型都將對鋼材的性能產生很大的影響。 ^[1]