國內(nèi)外先進(jìn)的純凈鋼冶煉技術(shù)(編輯修改稿)
2024-12-16 04:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 省冶金研究所 等單位聯(lián)合研制開發(fā)了喂線機(jī)、包芯線機(jī)和合金芯線 ,完善了爐外精煉技術(shù)的輔助技術(shù)?，F(xiàn)在這項技術(shù)已經(jīng)非常成熟 ,以爐外精煉技術(shù)為核心的 三位一體 短流程工藝廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各鋼鐵企業(yè) ,取得了很好的效果。初煉 (電爐或轉(zhuǎn)爐 )→精煉→連鑄 ,成了現(xiàn)代化典型的工藝短流程。只有強(qiáng)化每項功能的作用 ,才能發(fā)揮爐外精煉的優(yōu)勢 ,生產(chǎn)出高品質(zhì)純凈鋼種。 爐外精煉是指在鋼包中進(jìn)行冶煉的過程 ,是將真空處理、吹氬攪拌、加熱控溫、喂線噴粉、微合金化等技術(shù)以不同形式組合起來 ,出鋼前盡量除去氧化渣 ,在鋼包內(nèi)重新造還原渣 ,保持包內(nèi)還原性氣氛。爐外精煉的目的是降低鋼中的 C、P、 S、 O、 H、 N、等元素在鋼中的含量 ,以免產(chǎn)生偏析、白點、大顆粒夾雜物 ,降低鋼的抗拉強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度、抗裂性等性能。這些工作只有在精煉爐上進(jìn)行 ,其特點與功能如下： 1)可以改變冶金反應(yīng)條件。煉鋼中脫氧、脫碳、脫氣的反應(yīng)產(chǎn)物為氣體 ,精煉可以在真空條件下進(jìn)行 ,有利于反應(yīng)的正向進(jìn)行 ,通常工作壓力≥ 50Pa,適于對鋼液脫氣。 2)可以加快熔池的傳質(zhì)速度。液相傳質(zhì)速度決定冶金反應(yīng)速度的快慢 ,精煉過程采用多種攪拌形式 (氣體攪拌、電磁攪拌、機(jī)械攪拌 )使系統(tǒng)內(nèi)的熔體產(chǎn) 生流動 ,加速熔體內(nèi)傳熱、傳質(zhì)的過程 ,達(dá)到混合均勻的目的。 3)可以增大渣鋼反應(yīng)的面積。各種精煉設(shè)備均有攪拌裝置 ,攪拌過程中可以使鋼渣乳化 ,合金、鋼渣隨氣泡上浮過程中發(fā)生熔化、熔解、聚合反應(yīng) ,通常 1噸鋼液的渣鋼反應(yīng)面積為 ~,當(dāng)渣量為原來的 6%時 ,鋼渣乳化后形成半徑為 的渣滴 ,反應(yīng)界面會增大 1000 倍。微合金化、變性處理就是利用這個原理提高精煉效果。 4)可以在電爐 (轉(zhuǎn)爐 )和連鑄之間起到緩沖作用 ,精煉爐具有靈活性 ,使作業(yè)時間、溫度控制較為協(xié)調(diào) ,與連鑄形成更加通暢的生產(chǎn)流程。 3爐外精煉 技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用目前得到公認(rèn)并被廣泛應(yīng)用的爐外精煉方法有： LF 法、 RH法、 VOD 法。 LF 法 (鋼包精煉爐法 ) 它是 1971 年由日本大同鋼公司發(fā)明的 ,用電弧加熱 ,包底吹氬攪拌。 工藝優(yōu)點 1)電弧加熱熱效率高 ,升溫幅度大 ,控溫準(zhǔn)確度可達(dá)177。 5℃； 2)具備攪拌和合金化的功能 ,吹氬攪拌易于實現(xiàn)窄范圍合金成份控制 ,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性； 3)設(shè)備投資少 ,精煉成本低 ,適合生產(chǎn)超低硫鋼、超低氧鋼。 LF 法的生產(chǎn)工藝要點 1)加熱與控溫 LF采用電弧加熱 ,熱效率高 ,鋼水平均升溫 1℃耗電~178。 h,LF 升溫速度決定于供電比功率 (kVA/t),而供電的比功率又決定于鋼包耐火材料的熔損指數(shù)。因采用埋弧泡沫渣技術(shù) ,可減少電弧的熱輻射損失 ,提高熱效率 10%~15%,終點溫度的精確度≤177。 5℃。 2)采用白渣精煉工藝。下渣量控制在≤ 5kg/t,一般采用 Al2O3CaOSiO2 系爐渣 ,包渣堿度 R≥ 3,以避免爐渣再氧化。吹氬攪拌時避免鋼液裸露。 3)合金微調(diào)與窄成份范圍控制。據(jù)試驗報道 ,使用合金芯線技術(shù)可提高金屬回收率 ,齒輪鋼中 鈦的回收率平均達(dá)到 %,硼的回收率達(dá) %,鋼包喂碳線回收率高達(dá) 90%,ZG30CrMnMoRE 喂稀土線稀土回收率達(dá)到 68%,高的回收率可實現(xiàn)窄成份控制。 LF 法在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用 2020 年 6 月 ,鞍鋼第一煉鋼廠新建的連鑄車間正式投產(chǎn) ,精煉設(shè)備由兩座 LF鋼包精煉爐 ,年處理鋼水 200 萬 t；一座 VD 鋼水真空處理裝置 ,年處理鋼水 80萬 t 組成。 LF 爐最大升溫速度為 4℃ ,LF 爐平均處理周期≤ 28min；處理效果：平均 [H]≤ %；最低 [H]≤ %。 我國現(xiàn)有家重軌生產(chǎn)廠 (攀鋼 、包鋼、鞍鋼和武鋼 )生產(chǎn)典型的工藝路線如下： LD→ LF→ VD→ WF→ CC,鋼包吊到 LF處理線的鋼包車上后 ,由人工接通鋼包底吹氬的快速接頭 ,根據(jù)要求的鋼水成分及溫度確定物料的投入量 (含喂絲 )重軌鋼含碳量較高 ,因而增碳顯得很重要 ,轉(zhuǎn)爐出鋼時鋼水含碳量控制為%~%(wt),爐后增碳至 %~%(wt),在 LF 爐處理時再增%~%(wt)個碳至標(biāo)準(zhǔn)成份的中上限 ,經(jīng) VD 處理后即可達(dá)到鋼種成分要求。 使用鋼包精煉爐還需解決如下問題： ①鋼液溫度下降。由于鋼包精煉爐與普通電 弧爐相連操作，在普通電弧爐鋼液氧化完畢向精煉爐出鋼時，鋼液溫度下降，爐子越小，溫降越大。這樣精煉爐需進(jìn)行提溫操作，會少許增加電耗。②鋼液倒包會增加氣體含量，鋼液進(jìn)行爐外精煉后，其鋼液中各類氣體含量均有降低。但在鋼液倒包過程中，易使鋼液吸氣，造成鋼液氣體含量些許增加，目前已有解決辦法。 RH 法的優(yōu)點 1)反應(yīng)速度快。真空脫氣周期短 ,一般 10 分鐘可以完成脫氣操作 ,5分種能完成合金化及溫度均勻化 ,可與轉(zhuǎn)爐配合使用。 2)反應(yīng)效率高。鋼水直接在真空室內(nèi)反應(yīng) ,鋼中可達(dá)到 [H]≤ 179。 106,[N]≤ 25179。 106,[C]≤ 10179。 106,的超純凈鋼。 3)可進(jìn)行吹氧脫碳和二次燃燒熱補(bǔ)償 ,減少精煉過程的溫降。 RH 法工藝參數(shù) 1)RH 循環(huán)量。循環(huán)量是指單位時間內(nèi)通過上升管或下降管的鋼水量 ,單位是 t/min。有關(guān)資料給出的計算公式為： Q=179。 178。 ,式中： Q循環(huán)流量 ,t/min； Du上升管直徑 ,cm； G上升管內(nèi)氬氣流量 ,L/min。 2)循環(huán)因數(shù)。他是指在 RH處理過程中通過真空室的鋼水與處理量之比 ,其公式為：μ =w178。 t/v 式中：μ 循環(huán)因數(shù) ,次； w循環(huán)量 ,t/min； t循環(huán)時間 ,min； v鋼包容量 ,t。 3)供氧強(qiáng)度與含碳量的關(guān)系。向 RH 內(nèi)吹氧可以提高脫碳速度 ,即 RHOB 法。當(dāng) [C]/[O] 時鋼包內(nèi)氧的傳質(zhì)速度決定脫碳速度 ,其計算公式為： QO2=179。 Q178。 [C]式中： QO2氧氣強(qiáng)度 ,Nm3/min； Q鋼水循環(huán)量 ,t/min； [C]含碳量 ,Nm3/t。 RH 法在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用 日本的山陽鋼廠將 LF與 R
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