【正文】 極埋弧加熱，對鋼水加熱效率一般大于60%，高于電爐升溫熱效率。每噸鋼水平均升溫1℃耗電。LF爐的升溫速度決定于供電的比功率 ()，而供電比功率的大小又決定于鋼包耐火材料的熔損指數(shù)。通常，LF爐的供電比功率為，升溫速度可達到，采用埋弧泡沫渣技術，可減輕電弧的輻射熱損失，提高加熱效率10%15%。LF爐采用計算機動態(tài)控制終點溫度，可保證終點溫度的控制精度在177。5℃。加熱時間與增碳量密切相關，加熱時間越長，增碳量越大。為此提高了對RH處理后鋼水的溫度要求，以盡可能縮短LF爐的加熱時間，對加熱檔位進行了優(yōu)化，加熱功率越大，升溫速度越快，但高功率的電弧也越容易增碳，必須優(yōu)化不同加熱時段的加熱檔位。精煉后期，由于還原渣的形成，爐渣較稀，加熱時容易引起電極增碳，因此對加熱次數(shù)進行了優(yōu)化，精煉前期即將溫度升到位，避免精煉后期加熱升溫。白渣精煉工藝:LF爐利用白渣進行鋼水精煉，實現(xiàn)鋼水脫硫、脫氧，生產(chǎn)超低硫鋼和低氧鋼。因此，白渣精煉是LF爐工藝操作的核心，也是提高鋼水純凈度的重要保證。白渣精煉的工藝要點是:擋渣出鋼，控制下渣量小于鋼；鋼包渣改質，渣中(+MnO)%；白渣精煉，一般采用A12O3CaOSiO2系爐渣，控制鋼包渣堿度w(CaO)/w(SiO2)大于4，渣中(+MnO)%保證脫硫、脫氧效果；控制LF爐內(nèi)氣氛為弱氧化性，避免爐渣再次氧化；適當攪拌，避免鋼液面裸露，并保證熔池內(nèi)具有較高的傳質速度。合金微調(diào)與窄成分控制:合金微調(diào)與窄成分控制技術是保證鋼材成分能穩(wěn)定的關鍵技術之一，也是LF的重要冶金功能。鋼水脫碳后需要配［Mn］、［Ti］等成分，添加的合金可能增碳，因此必須采用含碳量極低的合金，盡量控制增碳量。氬氣攪拌。良好的氫氣攪拌是LF的又一特點。氬氣攪拌有利于鋼一渣之間的化學反應，可以加速鋼一渣之間的物質傳遞，有利于鋼液的脫氧、脫硫反應的進行，可以去除非金屬夾雜物，特別是對Al2O3類型的夾雜物上浮去除更為有利，同時還可以加速鋼液中的溫度與成分均勻。圖48夾雜物最終去除鋁隨時間的變化關系圖47不同吹氣量條件下夾雜物去除率隨時間的變化關系圖49典型氣量的氣泡行為(a)102 m3/h?！?b)102 m3/h。(c)102 m3/h?！?d)102 m3/h。(e)102 m3/h?！?f)102 m3/h圖448分別為不同吹氣量條件下夾雜物去除率隨時間的變化曲線及夾雜物的最終去除率隨吹氣量的變化曲線。由圖59可以看出,不同氣量去夾雜的規(guī)律不同。較小氣量時,夾雜物的去除行為主要發(fā)生在前8 min內(nèi),較大氣量時,夾雜物的去除行為主要發(fā)生在前16 min內(nèi),且在前16 min內(nèi),前者的去夾雜效果要好于后者。的氣量屬于一個分界點,去夾雜的效果屬于比較差,小于此氣量均具有較好的去夾雜效果。氣量為和時去夾雜效果是所有實驗氣量中最優(yōu)的?？梢?吹氣量在特定的大和小范圍內(nèi)均有較好的去夾雜效果。大、小氣量去夾雜規(guī)律不同是由于其氣泡去夾雜的機理不同所致。吹氬鋼包內(nèi)的氣泡行為隨底吹氣量的變化而不同。由圖2可以看出,氣泡行為分為3種狀態(tài):當吹氣量較小(見圖49(a)、(b))時,氣泡呈分散的氣泡群且多數(shù)氣泡直徑小于2 mm。當吹氣量中等大小(見圖49(c)、(d))時,透氣磚產(chǎn)生的仍為相對較小的氣泡,但一些氣泡長大成大氣泡。當吹氣量比較大(見圖49(e)、(f))時,透氣磚產(chǎn)生的是布袋型的大氣泡,氣泡群里基本上沒有小氣泡。第三種狀態(tài)產(chǎn)生的氣泡直徑比較大,根據(jù)粘附去除理論,此氣量范圍去夾雜的效果應該比較差,但實驗結果表明大氣量同樣具有比較好的去夾雜效果且其效果比小氣量的效果還要好(見圖48),這說明粘附去除理論已不適合解釋大氣量條件下氣泡去夾雜機理。大氣泡尾流捕捉去除：如前所述,有的研究者認為夾雜物主要是通過卷入到氣泡的尾流中去除而不是通過氣泡粘附去除。大氣量產(chǎn)生的氣泡比較大(見圖49(e)、(f)),氣泡后面存在尾流區(qū),如圖 所示。熔池中的夾雜物一方面隨鋼液流動,一方面由于自身密度與鋼水密度差而做斯托克斯上浮,當夾雜物靠近快速上浮的大氣泡尾流區(qū)時,由于此區(qū)壓力比較低,夾雜物很容易被卷入尾流區(qū),而且由于尾流區(qū)的湍流強度比較大,夾雜物做循環(huán)流動并同時隨氣泡一起上浮?？梢?單個夾雜物顆粒被單個氣泡尾流捕捉去除的過程可分為3個微過程,即夾雜靠近氣泡尾流區(qū)、夾雜進入氣泡尾流區(qū)、夾雜在氣泡尾流區(qū)作循環(huán)流動并隨氣泡一起上浮。圖410　氣泡尾流示意圖鋼液吹氬精煉過程中,吹氣量較小時,氣泡群體積大且含有大量小直徑的氣泡(多數(shù)小于2 mm,見圖49(a)、(b)),而小泡有利于粘附去除夾雜物[1～5]。較小氣量主要是通過氣泡粘附去除夾雜物,故較小氣量有較好的去夾雜效果。并在一定的氣量范圍內(nèi),夾雜物的去除效果相差不大,其中相對較大的氣量由于增大了鋼包內(nèi)流體的湍動能從而增加了夾雜碰撞長大的機會,促使更多的夾雜物易于去除,因此有相對較優(yōu)的去夾雜效果。但隨著氣量的再次增大,去夾雜的效果會明顯變差(102 m3/h的氣量)。這是因為,氣泡直徑隨氣量的增加而增大,過大的氣量會使氣泡的直徑明顯變大、氣泡的數(shù)量顯著減少(見圖49(c)),這些均不利于粘附去除夾雜物。隨著氣量進一步增大,由于氣泡直徑已經(jīng)比較大(見圖49(d)、(e)、(f)),夾雜物已不再通過氣泡粘附去除,而主要是通過卷入到氣泡的尾流中去除。由于隨著吹氣量的增大,氣泡的直徑、速度不斷增大,這均有利于氣泡尾流卷入夾雜,故隨著吹氣量的增加去夾雜效果越來越好。當氣量增大到一定程度時,氣泡的直徑、速度隨氣量的增加變化不大(見圖49(e)、(f)),故隨氣量的增加去夾雜效果相差不大。大氣量(102 m3/h)的去夾雜效果好于小氣量(102～102m3/h)主要有以下兩方面的原因:一方面大氣量相對于小氣量增了鋼包內(nèi)流體的湍動能從而增加了夾雜物碰撞長大的機會,促使更多的夾雜物易于去除。另一方面粒徑較小的夾雜物容易卷入大氣泡尾流去除而不易被氣泡粘附去除。需要說明的是,過大的氣量可能會導致鋼包表面卷渣,從而污染鋼液。故選擇吹氣量時要綜合考慮其去夾雜效果和鋼渣界面卷渣行為。由于該數(shù)據(jù)是利用幾何相似（9:1）原理模擬300t鋼包底吹氬情況，所以可得出吹氬效果最差時的底吹氬量約為,折合為250t鋼包底吹氬量大致為，由于折合過程中數(shù)據(jù)參數(shù)采用比例完成，因此可暫時擬定250t鋼包底吹氬最差效果范圍在內(nèi)，當?shù)状禋辶康陀跁r視為軟吹，底吹流量大于視為大流量，大流量利于脫硫反應的進行，所以模擬過程中采用大流量吹氬，彌補因合成渣光學堿度不夠、脫硫率低的缺陷，使精煉終點鋼液中硫含量在目標范圍內(nèi)。： 因系統(tǒng)原因，在模擬過程中硅錳含量按最大鋼液成分，故添加合金的過程中增加硅含量，以達到目標鋼種要求硅元素水平；其余采用成分中限值，合金元素加入鋼包爐內(nèi)會有一部分氧化，且合金收得率存在偶然性，這樣就從一定程度上提高了精煉鋼液合格幾率；由于合成渣的光學堿度因素的影響，合成渣中Al2O3呈弱酸性與CaO生成鋁酸鹽，渣中Al2O3平衡被打破，鋼液中一部分鋁氧化融入渣中，使鋁收得率降低，所以補加一部分鋁提高了合格鋼水幾率。、成本控制51轉爐出鋼成分52轉爐渣成分53爐渣成分隨時間變化曲線54鋼液隨時間變化曲線研究表明，煉鋼反應是以離子反應形式進行的或由上面離子反應可知，若要提高脫硫率，就必須降低鋼液中氧含量和爐渣中含量，查圖53，轉爐冶煉至15 鐘以后，渣中的FeO含量急劇升高，阻止了脫硫反應的進行。55轉爐出鋼成分56轉爐出鋼成分由上圖可知，模擬過程中槍位高低對鋼液內(nèi)Mn、Si元素的變化影響很大，Mn、Si元素作為精煉的合金添加劑，所以在轉爐冶煉期間適當?shù)目刂茦屛粶p少Mn、Si的燒損有助于減少合金用量，冶煉ULCIF鋼C、N含量大幅度降低，用于固溶形成無間隙原子的Ti、Nb減少，因而Ti、Nb的加入量大大減少降低冶煉成本。57精煉模擬終點界面圖58精煉出鋼成分59鋼液成分隨時間變化曲線的影響，及溫度的影響。熔渣脫硫反應為吸熱反應。因此溫度越高，平衡常數(shù)就越大，分配比越高，就越有利于脫硫；的影響，即熔渣堿度的影響。堿度R越高，渣中活度就越大，硫分配系數(shù)比就越大，越有利于脫硫；的影響，由于渣鋼間的平衡，高，渣中必然高。因此，討論的影響，即討論爐渣的氧化性對脫硫的影響。顯然，爐渣氧化性越高，則越高，從而越高，爐內(nèi)氧化性越強，硫分配比越低，越不利于脫硫；的影響，即鋼液組分對脫硫的影響。C、Si、P等元素對鋼液中硫的活度相互作用系數(shù)為正值，因此使硫的活度系數(shù)提高，有利于脫硫，Mn、Cr、O、Ti等對鋼液中硫的活度相互作用系數(shù)為負值，因此使硫的活度系數(shù)降低，不利于脫硫；的影響，即熔渣堿度及其組分對脫硫的影響。堿度越高，可使降低，使提高，有利于脫硫，MgO、MnO在一定范圍內(nèi)可以降低爐渣的黏度，且提高熔渣堿度，使提高，有利于脫硫；渣量的影響，大渣量可稀釋進入熔渣中的脫硫產(chǎn)物的含量，有利于脫硫。前面以做分析，此處不具體分析，降低成本的措施主要包括以下幾點：合理的配料，使鋼液中碳含量達到冶煉終點時鋼液溫度也達到預期要求；氧槍吹氧時將氧槍將至適當槍位，減少鐵、合金元素燒損燒損，提高元素收得率；轉爐冶煉水平的提高，降低鋼液中C、N含量，減少用于固溶形成無間隙原子的鈮鐵、鈦鐵的加入量；冶煉技術的進步，特別是底吹轉爐的采用和RH處理的改進，使RH處理時間大大縮短；在滿足鋼液中元素不脫格的情況下，盡可能減少合金的加入量；盡量減少鋼包爐精煉時電極的使用。轉爐內(nèi)環(huán)境不利于脫硫反應的進行；當合成渣中成分ω(CaO)%=45, ω(Al2O3)%=37時，脫硫效果最好；模擬精煉過程應采用RHLF雙聯(lián)法，該法能解決LFRH雙聯(lián)過程造成的RH內(nèi)無底吹夾雜物無法迅速上浮，同時也能減少合金元素添加量；鋼包吹氬應采用吹氬量低于或高于的大流量吹氬，該作用范圍利于夾雜物上浮，降低鑄坯內(nèi)氧化物夾雜含量。參考文獻[1] [M].上海：上?？茖W技術出版社，1996.[2] 崔德理，王先進，[J].鋼鐵研究，1994（5）.[3] 李賀杰，趙勁松，韓靜濤，(無間隙原子鋼)的發(fā)展、應用及展望[A].唐山學院學報，2008(4).[4] 李姚兵，張潤國，南海，[J].太鋼科技.[5] 馬衍偉，王先進. 超深沖IF鋼研究的最新進展[J].鋼鐵，1998（4）.[6] 王祖濱，[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996 .[7] 潘秀蘭,王艷紅,梁慧智,[A].鞍鋼技術，2009（1）.[8] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008 .[9] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009 .[10] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008 .[11] 王社斌，[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 .[12] [M].北京：化學工業(yè)出版社，2008 .[13] 韓明榮，[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008 .[14] RD，,[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1982 .[15] [M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009 .[16] 國際鋼鐵協(xié)會，—潔凈鋼生產(chǎn)工藝技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006 .[17] 梶岡博幸，—向多品種、高質量鋼大生產(chǎn)的挑戰(zhàn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002 .[18] [M].北京：原子能出版社，1996 .[19] [M].湖南：中南大學工業(yè)出版社，2007 .[20] 齊俊杰，[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006 .[21] 科學與技術[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003 .[22] 章洪濤,王瑞珍,[C].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.[23] 鄭淑國,[A].鋼鐵，2008（6）.[24] [D]..[25] 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