洁净钢冶炼在线检测技术研究

【摘

 要】本文针对在冶金行业的纯净钢冶炼过程中，如何利用在线检测技术，为高效率、优

质量的洁净钢冶炼提供准确可靠的测量依据。

 

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【关键词】纯净钢；在线检测；转炉；精炼；连铸

 

　　前言

 

　　所谓洁净钢一般是指钢中杂质元素磷、硫、氧、氮、氢（有时包括碳）和非金属夹杂物含
量很低的钢。对于钢性能要求不同，洁净度所要求控制的因素也不相同。

 

　　洁净钢的生产工艺由铁水预处理、炼钢、钢水炉外精炼、连铸等多个工艺环节组成。在纯
净钢的冶炼过程中，为获得成品钢材的高延展性、高塑性应变以及优良的表面性能，要求钢
中碳、氮、氧含量尽可能低；为了生产高强度、高韧性、优良低温性能、更高的抗氢断裂的高质
量钢材，要求钢中低硫、低磷、尽可能低的氮、氧、氢和一定的

Ca/S 比等。 

　　

1、脱硫站铁水硫、硅的在线检测技术 

　　铁水脱硫是生产洁净钢的第一个工艺环节，对后序工艺的生产及成本有重要的影响。国
外钢铁厂生产洁净钢时，一般将铁水中的

[S]脱至 0.008％－0.010％以下。现实生产中相对较

慢的取样分析手段使得脱硫站的生产效率低，成为冶炼生产过程中的瓶颈，然而在线定硫
技术能很好地解决这个问题。

 

　　铁水定硫技术的原理是根据铁水热力学，铁水中硅、碳、硫、氧及温度存在一定的函数关
系：

 

　　

lg[Si]=f（E，T） 

　　

lg[S]=f（E，Si，T） 

　　式中

E－铁水中氧电势，T－铁水温度 

　　通过测量铁水中的氧电势

E 和铁水温度 T，就能直接测量铁水中的硫、硅，为炼钢工作

者提供测量依据。

 

　　使用铁水在线定硫技术可以节省取样分析时间

4－10 分钟、提高脱硫站的生产效率，节

约脱硫喷吹反应物消耗，提供精确可靠硫、硅含量，为下道工序的配料提供依据，进一步促
进后道工艺控制。

 

　　

2、转炉副枪钢水氧、碳、磷的在线检测技术 

　　纯净钢在转炉的冶炼中，转炉副枪系统是不可缺少的高效自动检测手段。副枪系统的目
的是为了配合转炉的动态控制模型达到终点命中，也就是温度和碳的终点达到目标值。使用
副枪系统能获得炼钢所必须的成分和温度的数据，达到自动的终点控制、缩短吹炼时间提高
生产效率、减轻转炉操作工的劳动强度、减少炉衬耐材的消耗、节约能源、良好的过程控制、节
约脱氧剂等加入量、减少喷溅等多种经济效益。

 

　　副枪在测量过程中，使用

2 种探头，一种为 TSC 型探头，用于吹炼过程中的测量，测

量转炉过程的温度、碳含量并取样，根据

TSC 测量结果进行转炉冶炼动态模型计算。另外一

种为

TSO 型探头，用于终点控制，测量钢水的温度，氧含量，碳含量，液面高度并取样，

判断是否到达吹炼终点。

 

　　洁净钢的生产，对磷的控制也非常严格，一般要求磷含量控制在

50ppm 以下，由于传

统转炉终点磷含量预测精度不能满足生产要求，一般钢厂只能依靠分析试样获取磷成分信
息，存在磷含量信息获取的滞后性，影响转炉冶炼周期，或者需要增加石灰等脱磷物料的
消耗以保证转炉终点磷含量满足于钢种要求。

 

　　目前最新的副枪定磷技术，是基于钢水中磷含量与钢水的温度、钢中氧含量、炉渣温度、
炉渣氧含量、渣量、铁水成分存在特定的函数关系：