【正文】 待解決的問(wèn)題。如前所述，爐外精煉的發(fā)展是與連鑄的發(fā)展息息相關(guān)的，而且它己成為能否穩(wěn)定連鑄生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)。 一步法 :即 采用電爐一步冶煉不銹鋼。將這兩種精煉設(shè)施的任何一種與電爐相配合，就形成了不銹鋼的二步法生產(chǎn)工藝。 5 人員少、設(shè)備少，所以綜合成本較低 。 3 日前還不能生產(chǎn)超低碳、超低氮不銹鋼，且鋼中含氣量較高 。其特點(diǎn)是將電爐作為熔化設(shè)備，只負(fù)責(zé)向轉(zhuǎn)爐提供含 Cr,Ni 的半成品鋼水， AOD 爐主要任務(wù)是吹氧快速脫碳，以達(dá)到最大回收 Cr 的日的 。氬氧精煉爐的形狀近似直筒形轉(zhuǎn)爐，安放在一個(gè)與傾動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸連接的旋轉(zhuǎn)支撐軸圈內(nèi)，可以變速向前、后旋轉(zhuǎn) 180。傾角的圓錐體，目的是使送進(jìn)的氣體離開爐壁而上升，避免侵蝕風(fēng)口上部爐壁，爐子的底側(cè)部安有兩個(gè)或兩個(gè)以上風(fēng)門，向爐內(nèi)吹人氣體。爐帽的作用除了防止噴濺以外，還用人氬氧混合氣體，噴槍外圍則吹入冷卻劑。此外，還有保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)的連鎖裝置和節(jié)省氬氣的氣體切換裝置，以便在吹煉的空隙時(shí)間自動(dòng)切換成壓縮空氣或氮?dú)?。氬氧精煉爐由電弧爐 或其它爐種 和 AOD爐雙聯(lián)操作。鋼料熔化后，將溫度提高到 1600～ 1650℃的范圍，并進(jìn)行扒渣脫硫。 根據(jù)鋼液中碳、硅、錳等元素合量，計(jì)算出氧化這些元素的氧量。 第三階段：按 O2： Ar 1： 2 的比例供氣，將碳含量降低到所需要的限度，最后吹純 Ar 2～ 3 分鐘。 氬氧爐精練時(shí)間隨容量大小而異，―般在 小時(shí)左右。所以在溫度一定隊(duì)對(duì)一定成分的鋼來(lái)說(shuō)， [ / 為常數(shù)，鋼中含碳量 [％ C]只與 Pco 有關(guān)。另一種是稀釋發(fā)，如氬氧脫碳法 AOD 法 ，用氬氣稀釋，降低 Po 入汽氧脫碳法 CLU 法 ，用水蒸汽分解得來(lái)的氫氣稀釋降低 Pco。例如容量約 50噸的設(shè)備，在 400Pa 3mmHg 時(shí)其排氣能力為 480kB／ h，在 66Pa 27Pa o． 2mmHg 質(zhì)或高鋁磚砌成，包底設(shè)有吹氬用的多孔透氣磚，采用滑動(dòng)水口澆注。蓋子砌有耐火磚。若碳過(guò)高時(shí)， 則在 VOD 護(hù)中的真空脫碳時(shí)間將增長(zhǎng)，因此在初煉爐中的脫碳量是很重要的。 隨著碳濃度的降低，真空度逐漸上升，吹煉末期可達(dá) 1000Pa 左右。 精煉不銹鋼的脫氧：在鋼水含碳量比規(guī)格碳量稍高時(shí)結(jié)束吹氧精煉，過(guò)剩的碳在小于 130Pa 的真空下與鋼掖內(nèi)的氧相互作用，這樣可脫氧和去除夾雜物，生產(chǎn)出純凈的鋼。作為真空脫氣設(shè)備采用 VOD 法，由于鋼包底部設(shè)有吹氬攪拌裝置，其脫氣去夾雜的效果較好，冶金反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較為有利。例如 RH 脫氣精煉法在真空室內(nèi)加一氧槍，吹煉超低碳不 銹鋼和其它低碳鋼種。 ?簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序 由于連鑄可以省去初軋開坯工序，不僅節(jié)約了均熱爐加熱的能耗，而且也縮短了從鋼水到成坯的周期時(shí)間。從 1985 年起日本全國(guó)的連鑄比就已超過(guò) 90%。 ?節(jié)約能源消耗 據(jù)有關(guān)資料介紹，生產(chǎn) 1t 連鑄坯比模鑄開坯節(jié)能 627～ 1046kJ，相當(dāng)于～ 標(biāo)準(zhǔn)煤，再加上提高成材率所節(jié)約的能耗，節(jié)能超過(guò)了 100kg 標(biāo)準(zhǔn)煤。例如中國(guó)寶鋼的板坯連鑄機(jī)，其整個(gè)成產(chǎn)系統(tǒng)采用 5 臺(tái) PFU1500 型計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線控制，具有切割長(zhǎng)度計(jì)算，壓縮澆鑄控制、電磁攪拌設(shè)定、結(jié)晶器在線調(diào)寬、質(zhì)量管理、二冷水控制、過(guò)程數(shù)據(jù)收集、鑄坯跟蹤、競(jìng)爭(zhēng) 作業(yè)線選擇、火焰清理、鑄坯打印標(biāo)號(hào)和稱重及各種報(bào)表打印等 31 項(xiàng)控制功能。 （二）連鑄機(jī)型及特點(diǎn) ?連鑄機(jī)的分類 從 20 世界 50 年代連鑄工業(yè)化開始， 40 多年來(lái)，連鑄機(jī)的機(jī)型發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由立式、立彎式到弧形的演變過(guò)程。 如果按照連鑄機(jī)所澆鑄的斷面的大小和外形來(lái)區(qū)分，連鑄機(jī)又可分為板坯連鑄機(jī)、小方坯連鑄機(jī)、大方坯連鑄機(jī)、圓坯連鑄機(jī)、異性斷面連鑄機(jī)和薄板坯連鑄機(jī)。 ?各類連鑄機(jī)的特點(diǎn) ①立式連鑄機(jī)。另外，鑄坯在整個(gè)凝固過(guò)程中不受任何彎曲、矯直作用，更適合于裂紋敏感的鋼種的澆注。 立式連鑄機(jī)可分為高架式布置兩種。立彎式連鑄機(jī)是連鑄技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一種過(guò)渡機(jī)型，目前已很少采用。 立彎式連鑄機(jī)不適用于澆鑄斷面太厚的鑄坯，鑄坯太厚待鑄坯完全凝固后再頂彎，冶金長(zhǎng)度已很長(zhǎng)了，這和立式連鑄機(jī)的高度差不多，其優(yōu)點(diǎn)已不明顯。 帶直線段的弧形連鑄機(jī)是由奧地利聯(lián)合鋼鐵公司，美國(guó)鋼鐵公司推薦的一種機(jī)型，它主要用于澆鑄板坯。 ，使這種鑄機(jī)又具有弧形連鑄機(jī)設(shè)備高度低，建設(shè)費(fèi)用較低的特點(diǎn)。這種鑄機(jī)的主要特點(diǎn)如下： 1/4 圓弧范圍內(nèi)，因此，它的高度比立式、立彎式要低，這一特點(diǎn)使它的設(shè)備質(zhì)量較輕，投資費(fèi)用較低，設(shè)備被的安裝和維護(hù)方便，因而得到廣泛應(yīng)用。為了進(jìn)一步減低高度，發(fā)展了橢圓形連鑄機(jī)。然而，由于它是多半經(jīng)的，鑄機(jī)安裝調(diào)整較復(fù)雜，維護(hù)也較困難一些。另外，拉坯時(shí)不是結(jié)晶器振動(dòng)，而是拉坯機(jī)帶著鑄坯做“拉→反推→?！辈煌M合的周期運(yùn)動(dòng)。 c．鑄坯在水平位置凝固成型，不受彎曲、矯直作用，有利于特殊鋼和高合金鋼的澆鑄。 表 3― 5 各種機(jī)型對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響 鑄坯缺陷 連鑄機(jī)機(jī)型 立式 立彎式 直弧形 弧形 內(nèi)部裂紋 較重 較重 輕 最輕 中心偏析 較重 較重 較輕 較輕 表面裂紋 輕 較重 較輕 較輕 夾雜（皮下 3～ 5mm） 較多 較多 較少 較少 夾雜（皮下 30～ 40mm） 最少 較少 較少 最多 （三）連鑄機(jī)型的選擇 為保證獲得高質(zhì)量的鑄坯，設(shè)計(jì)選用弧型連鑄機(jī)。 綜上所述，連鑄機(jī)選用弧型連鑄機(jī)。 ② 結(jié)晶器應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛性。 ④ 結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)應(yīng)該精良簡(jiǎn)單，易于制造、維修、安裝和調(diào)整。高速冷卻水在其內(nèi)循環(huán)流過(guò)。內(nèi)壁銅板通過(guò)許多小螺釘與鋼質(zhì)外殼連接上，以防止內(nèi)壁的變形。 4 電爐煉鋼車間 車間生產(chǎn)能力核算及原材料消耗 年生產(chǎn)能力是衡量電爐煉鋼廠生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)狀況的一個(gè)重要指標(biāo)。 η―鋼錠收得率，連鑄為 96%～ 98% 本設(shè)計(jì)取 τ―冶煉周期， 60～ 70min 本設(shè)計(jì)取 65min A 主要原材料消耗如下： ①金屬料 1000kg/t ②石灰 kg/t ③電極 ④爐襯耐火材料 ⑤氧氣 ⑥冶煉電耗 476kwh/t 車間組成和工藝布置 在作車間設(shè)計(jì)之前，應(yīng)首先明確車間建設(shè)中的若干基本條件。耐火材料間、爐襯修砌間，鋼渣處理間以及其他輔助設(shè)施。通常單獨(dú)布置在一個(gè)跨間內(nèi)，與爐子跨毗連，平行布置或垂直布置。 ①電爐在車間的平面布置如下： 電爐縱向布置：電爐的出鋼方向與車間柱子縱向行列線平行。 本設(shè)計(jì)中電爐采用橫向布置。但出鋼條件差。但是，一次投資費(fèi)用高，地面向平 臺(tái)搬運(yùn)物品占用吊車時(shí)間多。 連鑄機(jī)在電爐車間的布置一般有 3 種形式。 ②橫向布置：連鑄機(jī)與電爐布置在多跨的廠房?jī)?nèi)，連鑄部分通常由鋼水接受跨，澆鑄跨，出坯跨，精整跨組成，出坯方向與跨間垂直。 3）緊湊式布置電爐車間 超高功率電弧爐煉鋼技術(shù)迅速發(fā)展和爐外精煉技術(shù)的開發(fā)成功，使得電爐的還原精煉移到爐外進(jìn)行，充分發(fā)揮了超高功率電弧爐的快速熔化作用，縮短了冶煉時(shí)間，這種快節(jié)奏的電弧爐煉鋼促使電爐配連鑄，出現(xiàn)了一種緊湊式電弧爐煉鋼廠，這種緊湊式布置可避免多跨式布置的缺點(diǎn)。從原料開始到澆鑄成坯，沒(méi)有任何中間干擾，車間運(yùn)輸距離壓縮到最短，而且考慮必要的提升和運(yùn)輸設(shè)備，電。 這種電爐車間布置綜合了許多現(xiàn)代化的技術(shù)和裝備，其平面布置包括：廢鋼和配料區(qū)，廢鋼預(yù)熱裝置，超高功率電弧爐，合金化系統(tǒng)，爐外精煉設(shè)備，連鑄機(jī)等生產(chǎn)工序和設(shè)備。 ③ 連鑄機(jī)廠房獨(dú)立設(shè)置：這種布置多為老廠改造，煉鋼部分已建成，新增連鑄機(jī)可采用這種布置。這種布置跨間少，鋼水運(yùn)輸距離短，周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少。 本設(shè)計(jì)中電爐采用高架式布置。 b. 高架式布置：電爐布置在高架操作平臺(tái)上，冶煉操作也在平臺(tái)上進(jìn)行。 a. 低架式布置：電爐布置在地平面，出鋼在出鋼坑內(nèi)進(jìn)行；操作在地平面上進(jìn)行。 電爐橫向布置：電爐的出鋼方向與車間柱子縱向行列 線相垂直。各種原料應(yīng)分類放置。一般設(shè)原料跨、爐子跨、澆鑄跨、出坯精整跨。 組成 一個(gè)電爐煉鋼車間要具備如下功能：原料的存儲(chǔ)及爐前的準(zhǔn)備，冶煉，澆鑄，鋼錠（坯）的冷卻和處理，耐火材料的存儲(chǔ)和準(zhǔn)備，爐襯和爐蓋的修砌以及其他輔助生產(chǎn)準(zhǔn)備。 式中 A 車間年產(chǎn)合格連鑄坯量 t/a n―全年工作天數(shù) 本設(shè)計(jì) 305 天 a―金屬料收得率 ,爐料收得率 95～ 96%，鋼液收得率 95～ 96%，本設(shè)計(jì)各取 G―車間爐子總?cè)萘? G g N 130 130 g ― 一座爐子的容量 t，本設(shè)計(jì)平均出鋼量為 130t。四塊鋼質(zhì)外殼靠大螺釘連接，組成一個(gè)剛性整體，冷卻水在槽中通過(guò)，大方坯和板坯連鑄機(jī)都采 用這種形式的結(jié)晶器。這種結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造和維修方便廣泛用于澆注中小斷面的方坯和矩形坯。 結(jié)晶器按其結(jié)構(gòu)來(lái)分有套管式結(jié)晶器、整體式結(jié)晶器和組合式結(jié)晶器。 ③ 結(jié)晶器的內(nèi)表面應(yīng)具有較高的耐磨性，以保證結(jié)晶器有較好的尺寸精度，并保證鑄坯有較好的表面質(zhì)量，同時(shí)可以提高結(jié)晶器的使用壽命。連鑄鋼水在結(jié)晶器中的凝結(jié)過(guò)程，是在鑄坯與結(jié)晶器之間，同時(shí)夾著熔融狀態(tài)的保護(hù)渣，因而情況比較復(fù)雜，在形成一定厚度的坯殼拉出結(jié)晶器下口時(shí)，既不會(huì)被拉斷，也不會(huì)產(chǎn)生歪曲變形和裂紋等缺陷，一個(gè)比較理想的結(jié)晶器必須要符合下面幾個(gè)條件： ① 結(jié)晶器內(nèi) 壁要求有非常好的導(dǎo)熱功能。 ②全弧型連鑄機(jī)采用多點(diǎn)彎曲多點(diǎn)嬌直 或連續(xù)彎曲連續(xù)矯直 及密排分節(jié)輥技術(shù)，能確保高溫鑄坯在彎曲變形時(shí)不產(chǎn)生缺陷，并且由于具有一定長(zhǎng)度的垂直段，減輕夾雜物在鑄坯內(nèi)弧側(cè)的富集，從而有利于提高鑄坯質(zhì) 量。 水平連鑄機(jī)目前存在的主要問(wèn)題是受拉坯時(shí)的慣性力限制，更適合澆鑄200mm 以下中小斷面方坯、圓鑄坯，鑄坯定尺也受限制。 b．鋼水無(wú)二次氧化，鑄 坯質(zhì)量得到改善。水平連鑄機(jī)的主要設(shè)備，如結(jié)晶器、二冷段，拉坯機(jī)和切割設(shè)備均布置在水平位置上。它分段，依次改變圓弧部分的曲率半徑，使結(jié)晶器和二冷段夾棍布置在四分之一橢圓形圓弧上。 集的傾向，易造成鑄坯內(nèi)部夾雜物分布不均勻，另外，由于內(nèi)、外弧的冷卻不均勻，容易造成鑄坯中心偏析而降低鑄坯質(zhì)量。 ，設(shè)備總質(zhì)量要大，設(shè)備的安裝，調(diào)整難度較大是這種連鑄機(jī)的缺點(diǎn)。帶有液芯的鑄坯經(jīng)過(guò)直線段后被連續(xù)彎曲成弧形，然后又把已凝固或帶有液芯的弧形鑄坯矯直，再切割成定尺。而且，鑄坯要經(jīng)受頂彎和矯直兩次變形，更易產(chǎn)生裂紋。使鑄坯在水平方向出坯，這樣可縮小鑄機(jī)的高度，鑄坯的定尺也不受限制。為了減少地坑施工困難，一般立式連鑄機(jī)是一小半建在地上，一小半建在地下，稱為半高架式或半地坑式。澆鑄厚度為 200mm 左右的鑄坯，鑄機(jī)的總高度可達(dá) 25～ 35m。鑄坯在切成定尺后由升降機(jī)或運(yùn)輸機(jī)送到地面。通常把澆鑄斷面或當(dāng)量斷面積大于200mm 200mm 的鑄坯較大方坯，斷面或當(dāng)量斷面積小于 160mm 160mm 的鑄坯叫小方坯，寬厚比大于 3 的矩形坯稱為板坯。若按結(jié)構(gòu)外形可將連鑄機(jī)分為立式連鑄機(jī)，立彎式連鑄機(jī)，帶直線段弧形連鑄機(jī)，多半經(jīng)弧形連鑄機(jī)和水平連鑄機(jī)。用連鑄坯軋成的板材，橫向性能優(yōu)于模鑄，深沖性能也好，其他性能指標(biāo)也優(yōu)于模鑄。 ?改善勞動(dòng)條件，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 連鑄的機(jī)械化和自動(dòng)化程度比較高，連鑄過(guò)程已實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，使操作工人從笨重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)。中國(guó)的武漢鋼鐵公司第二煉鋼廠用連鑄代替模鑄后，每噸鋼坯成本降低約 170 元，按年產(chǎn)量 800 萬(wàn)噸計(jì)算，每年可收益約 億元。 ?提高金屬的收得率 采用鋼錠模澆鑄從鋼水到成坯的收得率大約是 84%～ 88%，而連鑄約為 95%～96%，因此采用連鑄工藝可節(jié)約金屬 7%～ 12%，這是一個(gè)相當(dāng)可觀的數(shù)字。 3）不銹鋼的出鋼槽出鋼 : 不銹鋼出鋼要求鋼渣混出，由于不銹鋼中的合金含量較高，為了進(jìn)一步的回收鋼渣中的合金元素，所以不銹鋼出鋼要鋼渣混出，采用出鋼槽出鋼，使渣與鋼液進(jìn)一步多時(shí)間的接觸更好的利于渣中的合金元素的溶解。處理效果較好。 VOD 法不僅能冶煉不銹鋼，也可對(duì)各種特殊鋼進(jìn)行真空精 煉或真空脫氣處理。吹氧精煉中脫碳反應(yīng)的進(jìn)程要由真空度、廢氣成分的連續(xù)分析來(lái)控制吹煉終點(diǎn)。溶解于鋼液內(nèi)的碳、氧開始進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生激烈的沸騰，待鋼液平靜后，在壓力為 6700Pa 50mmHg 時(shí)開始吹氧精煉。鋼液溫度調(diào)到1600～ 1650℃時(shí)出鋼。罐蓋 上有測(cè)溫、取樣、加合金科和吹氧的設(shè)備。 VOD 法裝置見圖。目前降低 Pco 的方法有二種； 一種是真空法，如真空吹氧脫碳法 VOD 法 真空循環(huán)脫氣吹氧脫碳法 RH― OB 法 等。 %， %， VOD VOD 精煉基本原理 近些年來(lái)，對(duì)低碳和超低碳不銹鋼的要求日益增加，過(guò)去電弧爐冶煉不銹鋼時(shí)，采用較高的鋼液溫度 1800℃ 的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)去碳保鉻的目的，因此導(dǎo)致耐火材料損壞嚴(yán)重，爐襯壽命低。根據(jù)化學(xué)成分的要求，在此時(shí)添加少量的鐵合金。 第二階段：按 O2： Ar＝ 2： 1 的比例供氣。此時(shí)．電弧爐就可以進(jìn)行第二爐的熔化工作。碳的含顯可以根據(jù)原料的情況來(lái)配，一般在 %以下。因?yàn)楣に噮?shù)比較穩(wěn)定，容易實(shí)現(xiàn)電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制精煉操作。 氬氧爐的技制系統(tǒng)，除了一般的機(jī)械傾動(dòng)，除塵裝置以外，主要是氣源的調(diào)節(jié)控制制系統(tǒng)。 作裝料和出鋼。爐子內(nèi)型的主要尺寸大約為熔池深度：內(nèi)徑：高度＝ 1：