固态炼钢新工艺研究
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固态炼钢用双辊连铸机直接把铁水制成铸铁板带，再通过气固反应进行脱碳，其中铁水通过铁水预处理调整铸铁板带的最终化学成分，此过程省去了转炉炼钢和炉外精炼等工序，大幅度减少了工业气体的排放和能耗。近几年，双辊连铸生产铸铁板带的研究已经取得了很大的进展，成功生产出0.5～3mm厚的铸铁板带，双辊连铸生产碳含量为5%的钢带已经实现工业化生产。高炉长流程由铁矿石冶炼为钢材的过程中需经历反复的还原、氧化过程，金属液的氧势为πO=RTlnpO2，pO2为金属液溶解氧反应氧的分压，R为常数，T为金属液温度，该过程氧势变化。高炉冶炼铁水经过铁水预处理、转炉吹炼、炉外精炼、连铸连轧后成材。在转炉冶炼吹氧脱碳过程中，氧气在液态Fe中的溶解度很高，导致脱碳后钢液氧势很高，需加合金脱氧及氩气搅拌脱除部分夹杂物和气体后进行连铸，此流程工序节点多，冶炼成本较高，所排放的工业气体巨大。即便如此，钢中尚存在一定量夹杂物和气体，从而对钢的质量造成很大的影响。由于氧在固态铁中的溶解度极低，固态脱碳这一新工艺有效地避免了夹杂物和气泡的产生，且在脱碳过程中排放有害气体较少，便于回收利用。固态炼钢工艺流程的氧势变化。由高炉生产的铁水，经铁水预处理调整成分后，直接由双辊连铸等薄板带连铸设备固化，再在高温加热条件下，以气－固反应的形式脱除铁薄带中的碳至所需水平。由于传统炼钢过程中夹杂物和气泡主要来于铁水的氧化过程，而工艺脱碳过程中又省去了高强度吹氧和铁合金脱氧，所以避免了钢中夹杂物和气泡的生成。
2固态脱碳研究
已取得的成果固态脱碳主要是气－固化学反应脱碳和碳在固体内部扩散迁移相结合的冶金物理化学过程。一般情况下，对于气固两相反应脱碳，碳在固相中的扩散过程为反应的限制性环节。固态脱碳借鉴取向硅钢脱碳退火机制，在一定温度下，通入加湿N2+H2形成弱氧化气氛，钢材内部C扩散至表面与气相中的H2O发生可逆反应，来脱除钢中C元素
3结束语
尽管目前我国已有很多关于取向硅钢脱碳退火和高碳锰铁颗粒、粒化生铁气－固脱碳反应的实验研究，但在高碳域和超低碳域的铁碳合金气固脱碳方面的研究还很少。对气－固反应脱碳热力学与动力学规律仍有待进一步研究，气－固反应脱碳这一固态炼钢新方法转为现实工艺并实现工业化生产还有很长的路要走。固态炼钢工艺主要应用前景是由双辊连铸板带生产普通碳素中高碳钢钢带，气－固反应脱碳的研究成果还可以用于开发铁水雾化制粉后脱碳生产钢粉等新技术。现有转炉炼钢－精炼－连铸－轧制流程生产碳含量小于20×10－6的超低碳钢板存在很大的困难，且夹杂物难以控制，应用气－固反应脱碳在板带加热时引入脱碳气氛生产超低碳钢板，还可以放宽转炉冶炼出钢的碳含量(如0.06%C)和RH精炼出站碳含量(0.02%C)，进而减少夹杂物含量。
作者：洪陆阔 艾立群 单位：河北联合大学
