超低碳鋼由于具有無時效性、良好深沖性和較高的冷軋壓下率等特點，在汽車、電工、家電行業中得到廣泛應用。隨著近年來超低碳鋼的市場競爭增強，對其內部質量、表面質量和純凈度的要求越來越高。

　　煉鋼過程中鋼渣的氧化性與鋼材的質量息息相關，鋼包頂渣的氧化性直接影響到中間包鋼水的全氧含量，從而影響鋼水的潔凈度。為了保證超低碳鋼優良的性能，煉鋼工序必須嚴格控制鋼包渣乃至中間包渣的氧化性，提高其溶解吸收夾雜物的能力，減少鋼水中的夾雜以提高鋼材質量，才能更好地滿足市場的需要。

　　RH出站時鋼包頂渣氧化性待降低

　　超低碳鋼一般要求成品碳小于等于0.0060%，僅依靠轉爐吹煉無法實現，因此必須采用RH等真空精煉裝置進行深脫碳。這就要求轉爐必須沸騰出鋼，保證鋼水中一定的氧含量。

　　在一定溫度下，氧在熔渣與鋼液間的分配服從分配定律L0＝a（FeO）/[O%]。超低碳鋼轉爐出鋼不完全脫氧，一般控制在400×10-6以上，如此高的鋼水氧含量，使得鋼水中的氧向渣中傳遞，致使鋼包頂渣氧化性提高。

　　轉爐出鋼結束向鋼包渣表面加入Al質改質劑（含Al 40%～60%，CaO 30%～50%，下同）進行頂渣改質，其相關化學反應如下：[O]+[Fe]=(FeO)+Q，2Al+3(FeO)=(Al2O3)+3[Fe]，2Al+3(MnO)=(Al2O3)+3[Mn]。

　　由于超低碳鋼出鋼過程不完全脫氧，鋼水中氧含量較高，加入鋁質改質劑后，即使將渣中FeO和MnO脫至較低水平，依據分配定律，在隨后的鋼水運輸和精煉處理過程中，鋼水中的氧會繼續向渣中傳遞。即在鋼水氧勢較高的情況下，第一個化學反應式在渣鋼反應中占主導，致使轉爐工序鋼包頂渣改質效果不佳。

　　因此原有的頂渣改質方式，即僅對轉爐工序進行頂渣改質后，雖然渣中TFe含量可降至7%以下，但是隨著鋼水運輸和精煉處理，鋼水中的氧向渣中傳遞，渣中TFe含量逐步增加，出站后增加至10%以上。由于轉爐工序采用錳鐵脫氧，渣中MnO含量會顯著增加，經過改質可降到5%以下。但由于鋼水氧勢較高以及RH處理過程的錳鐵預脫氧和錳的合金化影響，RH出站渣中MnO增加至5%以上。

　　同時超低碳鋼在精煉處理結束后，渣中TFe和MnO含量對中間包鋼水的全氧含量有顯著的影響。以RH出站頂渣中TFe+MnO含量來表征鋼包頂渣的氧化性，研究發現，鋼包頂渣氧化性對RH出站和中間包鋼水的T.[O]含量有著較強的作用，即頂渣TFe+MnO含量越高，RH出站和中包鋼水的T.[O]含量越高。

　　因此，若想降低中間包鋼水的T.[O]含量，必須降低RH出站時鋼包頂渣的氧化性。

　　解決方案———三步頂渣改質

　　只進行轉爐工序鋼包頂渣改質，并不能解決超低碳鋼RH出站時鋼包頂渣氧化性高的實際情況。為此，研究人員開發了超低碳鋼三步頂渣改質工藝，即轉爐工序鋼包頂渣改質、RH工序鋼包頂渣改質、中間包頂渣改質。

　　轉爐工序鋼包頂渣改質工藝。為了降低鋼包頂渣中MnO含量，在轉爐出鋼過程不再進行錳鐵的預脫氧。出鋼過程僅采用稀釋調渣法加入CaO基合成渣或小粒白灰，以提高鋼包頂渣的堿度，加入量依據轉爐下渣量做適當調整，但不宜過大，同時加入時刻應盡量提前，保證出鋼結束能夠充分融化。

　　出鋼結束后應迅速向鋼包渣表面加入改質劑，加入量首先按實際下渣量、改質白灰加入量估算總渣量，然后根據轉爐終點渣FeO含量做適當調整。加入改質劑后，進氬站采用弱吹氬，使改質劑充分融化，吹氬時間不宜過長，一般控制在3min以下。

　　RH工序鋼包頂渣改質工藝。為了降低鋼包頂渣中MnO含量，盡量避免在RH脫碳階段進行錳的預脫氧和合金化，錳的合金化可轉移到RH終脫氧后進行。

　　RH精煉處理結束后進行頂渣改質，一種改質方式是在破真空前通過料倉依次加入改質劑和合成渣，加入后須循環1個周期以上。由于在鋼水運輸和RH處理過程中，鋼水中的氧向渣中傳遞，致使鋼包頂渣下部的渣中氧化性較強，加入改質劑可對此部分的頂渣進行改質。而加入合成渣的目的是重新造一層低氧化渣層，其處于原頂渣層下部，可起到隔離原頂渣的作用，能夠有效阻止原頂渣中的氧向鋼水中傳遞。

　　另一種改質方式是在RH處理剛結束，即上升管和下降管剛離開鋼包液面時，向雙管正下面爐渣活躍區域投放改質劑，改質劑加入量按全部覆蓋此區域即可。

　　中間包頂渣改質。超低碳鋼在澆鑄過程中，隨著澆鑄罐數的增加，中間包渣堿度逐步降低，流動性變差，吸附夾雜物能力減弱，因此必須對中間包頂渣進行改質。

　　高堿度覆蓋劑的使用方式優化：在鋼包開澆后，中間包液面沒有旋流時，即可投入高堿度覆蓋劑，覆蓋劑要覆蓋整個中間包液面，并且隨澆鑄的進行繼續補加覆蓋劑。同時應嚴把覆蓋劑質量關，若覆蓋劑質量不好在使用過程中結殼，將降低中間包渣吸附夾雜物的能力，而鋼水沖擊區因鋼水翻滾造成的裸露會帶來鋼水的二次氧化。

　　非穩態澆鑄時的頂渣改質：在連鑄開澆、更換鋼包等非穩態操作過程中或澆次末期，可通過中間包澆鑄孔或測溫孔投入改質劑，從而降低中間包頂渣的氧化性，提高堿度，增強其溶解吸收夾雜物的能力。

　　改質劑加入的時刻：一是與開澆投入覆蓋劑同時進行，因為開澆過程中中間包耐火材料熔損、鋼液二次氧化生成物上浮都會增加中間包渣的氧化性。二是在澆次末期進行，因為此時鋼包下渣量持續累積，中間包渣堿度降低，氧化性增加，流動性變差。三是在非穩態澆鑄時進行，非穩態澆鑄時中間包鋼水容易裸露，從而造成鋼水二次氧化。

　　改質劑的加入應堅持勤加、少加原則，以保證加入改質劑后既能充分融化，又對鋼水中Als含量的影響最小。這須準確估算中間包渣量及其氧化性，可針對不同成分的超低碳鋼種、不同單中包澆次中不同時刻中間包頂渣進行系統分析，從而為實際操作提供參考。

　　超低碳鋼頂渣改質效果良好

　　超低碳鋼鋼包頂渣氧化性的系統變化：采用超低碳鋼三步頂渣改質工藝后，研究人員分析了鋼包頂渣氧化性的系統變化，采集轉爐終點、鋼包內、改質后、RH進站、RH過程、RH出站等工序點鋼包頂渣成分進行分析。結果顯示，采用新改質工藝后，RH出站時，鋼包頂渣中TFe含量從10%控制在5%以下，MnO含量從5%以上控制在3%以下。

　　鋼包頂渣氧化性與中間包全氧的對應關系：隨著RH出站頂渣氧化性降低，RH出站和中間包鋼水全氧含量也隨之降低。數據顯示，采用新的改質工藝，中間包T.[O]可控制在20×10-6以下，由于中間包改質工藝的采用，RH出站—開澆增氧量顯著降低。