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现代炼钢技术

引言
1995 年世界粗钢产量和 1979 年几乎相同，约为 7 亿 5 千万吨。从 1979 年至 1995 年期
间，世界钢材消耗量增加了约 6 千万吨。这 6 千万吨钢材的增加来自于这期间钢的连铸比的
提高，从 22%提高到 73%，而连铸钢的成品率要高得多。同时，氧气转炉或电弧炉取代平
炉炼钢也带来了经济效益。因此，钢生产效率的提高使得世界对钢的需求的增加得到满足，
而无须提高钢产量。

近年来，不单炼钢技术的经济性得到很大的提高，对钢材的性能的要求也不断提高。这
些要求包括：提高强度以减轻结构的重量；改善韧性以保证使用安全，特别是在零度以下的
使用安全；改善冷成形性和表面质量以适应汽车工业发展的需要；改善焊接性能以适应经济
性更好的大输入热的焊接工艺；钢的用户还进一步要求每一批钢材之间的性能的可重复性，
这因为钢材的进一步加工大都采用自动工序。为了保证满足上述要求，除轧钢技术的改进外，
炼钢技术进行重大革新也是必需的。

杂质元素最低的含量要求
有一常用术语叫做“洁净钢”。此术语原来是用来描述一种钢产品，其氧化物和硫化物
夹杂的含量很低。此术语现在也指磷、氢、氮含量很低的钢，有时还包括碳含量很低的钢。
表 1 示出了在某些标准或内部技术条件所规定的杂质元素最低的含量要求。

利用所有可能的工艺，生产上述杂质元素总含量不超过 60ppm 的洁净钢是可能的(1)。
有人预见 2000 年超洁净钢的大生产将保证上述所有元素的总含量不超过 20ppm(2)。除了对
这些非金属元素的限制外，常常有一些内部标准要求限制金属元素，如某些对表面质量有影
响的金属元素。一个例子是有一个公司在 50％的产品中要求 Cu+Cr+Ni+Sn 的总量不超过
%(3)。
为了达到如此严格的要求，炼钢技术必须要求对每一生产步骤都加以优化，如生铁的生
产，铁水予处理，废钢挑选，氧气转炉炼钢，出钢，钢包精炼，中间包工艺和连铸。其中某
些生产步骤将在下面加以讨论。

脱硫和硫化物形态控制
为了从液态金属中除去硫元素，往往需要应用如钙化物这样的硫化物形成剂。由于还原
气氛有利于硫化物形成的反应，对高炉铁水进行脱硫是最经济的方法。过去常用的最重要的
脱硫剂是碳化钙加一定的附加剂，主要由于其成本低。但现在应用以金属镁为基的脱硫剂可
获得更好的脱硫率。如图 1(4)所示，同时喷吹上述两种成分可得到最佳经济效果。采用现代
脱硫工艺，进入转炉的铁水的典型硫含量可低于 %。