固態煉鋼新工藝研究
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固態煉鋼用雙輥連鑄機直接把鐵水制成鑄鐵板帶，再通過氣固反應進行脫碳，其中鐵水通過鐵水預處理調整鑄鐵板帶的最終化學成分，此過程省去了轉爐煉鋼和爐外精煉等工序，大幅度減少了工業氣體的排放和能耗。近幾年，雙輥連鑄生產鑄鐵板帶的研究已經取得了很大的進展，成功生產出0.5～3mm厚的鑄鐵板帶，雙輥連鑄生產碳含量為5%的鋼帶已經實現工業化生產。高爐長流程由鐵礦石冶煉為鋼材的過程中需經歷反復的還原、氧化過程，金屬液的氧勢為πO=RTlnpO2，pO2為金屬液溶解氧反應氧的分壓，R為常數，T為金屬液溫度，該過程氧勢變化。高爐冶煉鐵水經過鐵水預處理、轉爐吹煉、爐外精煉、連鑄連軋后成材。在轉爐冶煉吹氧脫碳過程中，氧氣在液態Fe中的溶解度很高，導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行連鑄，此流程工序節點多，冶煉成本較高，所排放的工業氣體巨大。即便如此，鋼中尚存在一定量夾雜物和氣體，從而對鋼的質量造成很大的影響。由于氧在固態鐵中的溶解度極低，固態脫碳這一新工藝有效地避免了夾雜物和氣泡的產生，且在脫碳過程中排放有害氣體較少，便于回收利用。固態煉鋼工藝流程的氧勢變化。由高爐生產的鐵水，經鐵水預處理調整成分后，直接由雙輥連鑄等薄板帶連鑄設備固化，再在高溫加熱條件下，以氣－固反應的形式脫除鐵薄帶中的碳至所需水平。由于傳統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固態脫碳研究
已取得的成果固態脫碳主要是氣－固化學反應脫碳和碳在固體內部擴散遷移相結合的冶金物理化學過程。一般情況下，對于氣固兩相反應脫碳，碳在固相中的擴散過程為反應的限制性環節。固態脫碳借鑒取向硅鋼脫碳退火機制，在一定溫度下，通入加濕N2+H2形成弱氧化氣氛，鋼材內部C擴散至表面與氣相中的H2O發生可逆反應，來脫除鋼中C元素
3結束語
盡管目前我國已有很多關于取向硅鋼脫碳退火和高碳錳鐵顆粒、粒化生鐵氣－固脫碳反應的實驗研究，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。對氣－固反應脫碳熱力學與動力學規律仍有待進一步研究，氣－固反應脫碳這一固態煉鋼新方法轉為現實工藝并實現工業化生產還有很長的路要走。固態煉鋼工藝主要應用前景是由雙輥連鑄板帶生產普通碳素中高碳鋼鋼帶，氣－固反應脫碳的研究成果還可以用于開發鐵水霧化制粉后脫碳生產鋼粉等新技術。現有轉爐煉鋼－精煉－連鑄－軋制流程生產碳含量小于20×10－6的超低碳鋼板存在很大的困難，且夾雜物難以控制，應用氣－固反應脫碳在板帶加熱時引入脫碳氣氛生產超低碳鋼板，還可以放寬轉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)，進而減少夾雜物含量。
作者：洪陸闊 艾立群 單位：河北聯合大學
