钢包精炼炉降低氧含量的控制措施

钢包精炼炉降低氧含量的控制措施

1. 选择合适的精炼渣系

精炼渣不仅需要具备脱氧、脱硫、吸附夹杂物等功能，还需有效促进造渣。为了降低钢中的氧含量，应优先选择高碱度的炉渣体系。提高炉渣的碱度有助于降低钢中的平衡氧含量，同时能提高硫在渣钢中的分配比，从而有利于脱氧和脱硫。然而，炉渣的碱度不能过高。若碱度超过5.0，炉渣的熔点会升高，导致成渣过程变慢，从而影响脱氧与脱硫的效果。因此，实践中建议将精炼渣的碱度控制在2.5～3.0之间，这样既能保持良好的脱氧和脱硫能力，又能有效吸附夹杂物并保证造渣效果。

2. 钢包吹氩的控制

氩气搅拌是降低钢中氧含量的重要手段，主要通过去除溶解氧和去除钢液中的夹杂物来实现。

氩气对溶解氧的去除作用

在冶炼过程中，氩气从钢包底部的透气砖吹入，气泡在钢液中充当小型的真空室。随着气泡上升，它会搅动钢液，从而使溶解在钢液中的氧扩散至氩气泡中，从而达到去除氧的效果。

氩气对夹杂物的去除作用

吹氩时，钢液中的固体夹杂物主要通过气泡的浮选作用被去除。夹杂物与气泡碰撞并附着在气泡表面，随着气泡上浮，夹杂物也随之被带走。研究表明，当固体颗粒与气泡的接触角大于90°时，几乎所有到达气泡表面的颗粒都会粘附在气泡上。而当接触角小于90°时，颗粒的粘附率会急剧下降。由于Al₂O₃和SiO₂与钢液的接触角较大，它们很容易粘附在气泡表面，达到去除夹杂物的效果。因此，夹杂物的去除效率主要取决于其与气泡的碰撞概率，而较大颗粒的夹杂物与气泡的碰撞概率明显高于小颗粒。

吹氩气泡的数量和尺寸

吹氩时气泡的数量和尺寸直接影响夹杂物的去除效果。气泡数量越多、尺寸越小，夹杂物被去除的效果越好。吹氩流量越大，气泡脱离吹气元件时的尺寸也越大，因此采用低强度吹氩（即软吹氩），并适当延长吹氩时间，有利于去除夹杂物。此外，使用多个吹气元件同时吹氩可以在有限的净化时间内向钢液中注入更多小气泡，从而提高去除效率。

惰性气氛保护作用

钢包冶炼过程中，氩气覆盖在钢液表面，形成保护气氛。这种惰性气氛有助于防止钢液二次氧化，从而降低钢液中的氧含量。

3. 耐材的选择对氧含量的影响

钢中的氧含量除了来源于钢液本身，还可能来自于耐材的侵蚀。因此，选择耐火材料时，必须确保其具有良好的耐急冷急热性能。由于钢包精炼过程为间歇性操作，且温度波动较大，炉衬在全程吹氩过程中受到较强的冲刷，耐火材料的高温强度和抗侵蚀性至关重要，能有效减少氧的引入，避免氧含量的升高。

4. 钢中AlS含量的控制

钢中的AlS含量对氧含量有显著影响。研究表明，当AlS含量控制在0.015%时，钢中氧含量的变化较小；而当AlS含量增加到0.030%时，氧含量基本不再变化。然而，过高的铝含量（超过0.030%）会导致铝与渣中的氧结合，进而还原

渣中的SiO₂和MnO等化合物，产生更多的Al₂O₃夹杂物。此外，过量的铝会在钢水浇注过程中导致二次氧化，形成停留在成品中的Al₂O₃夹杂物。因此，建议将钢中铝的残余含量控制在0.015%～0.030%之间，以保证钢液的质量。

总结

降低钢包精炼炉中的氧含量是一个多方面的过程，涉及选择合适的精炼渣系、优化吹氩操作、选择耐材的影响、以及精确控制钢中AlS含量等措施。通过综合考虑这些因素，可以有效控制钢中的氧含量，提升钢水质量，确保冶炼过程的稳定性和高效性。