【正文】 Energy （ 5） LF爐冶煉性能指標(biāo) (300) 表 LF鋼包精煉爐冶煉性能指標(biāo) 項(xiàng)目 單。 ?對(duì)于采用連鑄生產(chǎn)普通鋼的中型轉(zhuǎn)爐車(chē)間，也可以只采用電弧加熱和底吹氬攪拌兩個(gè)功能，補(bǔ)償溫度損失，微調(diào)及均勻合金成分和溫度。在轉(zhuǎn)爐與連鑄生產(chǎn)線上采用 LF(V)精煉法，可使轉(zhuǎn)爐出鋼溫度和爐渣中氧化鐵含量降低，又可提高爐襯壽命和鋼的純凈度以及連鑄的澆成率。 Energy ?過(guò)去 LF法主要配合電弧爐，用以生產(chǎn)特殊鋼。鋼液溫度范圍可控制在 ℃ 內(nèi)。而且鋼中氧化物含量達(dá)到 ％以下。采用特殊精煉工藝可使軸承鋼中的 [S]從 ％下降到 ％以下。 Energy ? ?采用真空吹氬可使軸承鋼的 [H]≤ 104％， [N] ≤37 104％， [O] ≤10 104％。其精煉時(shí)間 120～ 150分鐘，電耗 20～30Kwh/t。 ?④ 真空吹氧脫碳工藝 ：電爐熔化，成分分析－吹氧，脫碳－初還原－調(diào)整成分－出鋼－鋼包除渣－加渣料－加熱，吹氬－真空吹氧，脫碳－真空合金化－真空脫氣－成分和溫度微調(diào)－吊包澆注。這種工藝適用于一般要求的低合金鋼， 無(wú)真空 。 College of Metallurgy amp。 ?② 特殊精煉工藝 ：電爐熔化，成分分析－去磷－扒渣－出鋼－鋼包合金化－進(jìn)入 LFV加熱工位－造渣，加熱，吹氬－真空脫氣－真空合金化－成分和溫度微調(diào)－吊包澆注。 Energy ? LFV的精煉工藝 ?根據(jù)鋼種的特性及其質(zhì)量要求， LFV的精煉工藝可以分為四類： ?① 基本精煉工藝 ：電爐熔化－脫磷－扒渣－造渣－合金化－出鋼－精煉鋼包進(jìn)入 LFV座包工位－吹氬－加熱－調(diào)整成分－真空脫氣－成分微調(diào)－吊包澆注。 ? LFV的極限真空度一般為 67～ 270Pa。 蒸汽噴射泵抽氣能力一般根據(jù)處理鋼液量，處理鋼種，精煉工藝，處理時(shí)間，真空體積等因素來(lái)選擇 。 Energy ? LFV的真空泵 ： LFV爐所采用的真空泵同其他的鋼包精煉爐一樣，多數(shù)為蒸汽噴射泵，與機(jī)械泵相比，噴射泵更適用于冶金過(guò)程，因?yàn)樗槐仡檻]排氣溫度，抽出氣體中的微小渣粒及金屬塵埃等，而且還具有機(jī)械泵無(wú)法比擬的巨大排氣能力。而且對(duì)鋼包沒(méi)有特殊要求，但占地面積和真空體積相應(yīng)都比較大。其優(yōu)點(diǎn)是：占地面積小，操作較靈活，但對(duì)精煉鋼包的包口外型尺寸要求比較高。②真空罐與真空罐蓋組成一個(gè)密閉的真空室，即為 罐式密封結(jié)構(gòu) 。 College of Metallurgy amp。 ? LFV的工藝布置： LFV既可以與電弧匹配，也可與轉(zhuǎn)爐配合，既可與電爐或轉(zhuǎn)爐處于同一跨中，也可以處于異跨中。 Energy ? LFV法所完成的操作 任務(wù) ： 脫氣，脫氧，脫碳，脫硫，去夾雜，加熱鋼液，微調(diào)成分 等。而 VAD的加熱和真空同用一個(gè)包蓋，真空下電弧加熱，可以在真空下加合金微調(diào)合金成分。 Energy ? LFV法的功能 與 VAD相同， 爐內(nèi)還原性氣氛，底吹氬氣攪拌，大氣壓下石墨電極埋弧加熱，高堿度合成渣精煉，微調(diào)合金成分，真空脫氣 。 College of Metallurgy amp。這種帶有真空脫氣系統(tǒng)的鋼包爐，我國(guó)仍稱為鋼包精煉爐，如圖 613所示。 Energy ? LFV法： ?由于 LF法未采用真空，吹氬只是為了攪拌，所以脫氣能力小。 College of Metallurgy amp。合金加入鋼液后被鋼液加熱，從初始環(huán)境溫度上升到與鋼液相同溫度； 然后吸收鋼液的熱量熔化、并溶解于鋼液內(nèi) 。 College of Metallurgy amp。 Energy (3) 吹氬攪拌對(duì)鋼液溫降的影響 ?由于 吹氬攪拌消除了包內(nèi)鋼液的溫度梯度，使鋼包上、中、下層的鋼液溫度更加均勻，增加了鋼液向包壁的熱傳導(dǎo)能力 ；并且吹氬攪拌過(guò)分激烈時(shí)使鋼液面沖破渣層而裸露，散熱量增加。 20min以后溫降逐漸減小，甚至沒(méi)有變化，也即渣表面溫度基本保持不變，表明此時(shí)渣散熱達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，通過(guò)渣表面損失的熱量較少，渣阻止了鋼液的熱量損失。所以從減少鋼液熱損失方面考慮，有 必要保證大于 50mm的渣層厚度 。渣層厚度對(duì)渣表面散熱量影響較大，渣層越厚，由鋼液表面散失的熱量越少；渣層越薄，表面散熱量越大。 College of Metallurgy amp。前 20min內(nèi)鋼液溫度幾乎呈直線下降， 35min后包壁蓄熱基本達(dá)飽和。 Energy ? LF精煉過(guò)程溫降的因素 (1)鋼包預(yù)熱溫度對(duì)鋼液溫降的影響 ?為了降低出鋼過(guò)程中鋼液的溫降，出鋼前需要對(duì)鋼包進(jìn)行預(yù)熱，鋼包預(yù)熱溫度對(duì)鋼液溫降的影響較大，包壁預(yù)熱溫度越高，鋼液的溫降越小。例如能把耐熱鋼，氮化鋼等鋼中地 Al和 Ti控制在 ％左右，由于吹氬攪拌可使鋼液溫度偏差控制在 5℃ 范圍內(nèi)。 Energy ?精煉效果：由于使用高堿度合成渣精煉，所以有較高的脫硫能力， [S]可降到 20 104％以下；由于吹氬攪拌，合成渣，還原性氣氛，有很好的脫氧和去夾雜能力，大于10m的夾雜幾乎全部去除。渣量越大，渣流動(dòng)性越好，脫硫效果越好。一般硫含量小于％的超低硫鋼都通過(guò) LF精煉生產(chǎn)。 LF精煉過(guò)程脫硫反應(yīng)為： 3(CaO)+2[Al]+3[S]＝ 3（ CaS)+(Al203) 2 . 3303 2 31ln C a S A l OC a O A l SaaG R Ta a a? ? ?? ?? ? 2302 / 31 / 3% e x p%3CaOS A lC a O A l OS a GfaS f a R T????????? ??College of Metallurgy amp。 Energy 圖 612 喂線后夾雜指數(shù)與軟吹氬的關(guān)系 College of Metallurgy amp。喂線后夾雜指數(shù)與軟吹氬氣弱攪拌的關(guān)系如圖612所示。另外，變性的夾雜物也需要有一定的時(shí)間上浮。 College of Metallurgy amp。對(duì)于l50t鋼包，喂線速度為 4～ 5m／ s；對(duì)于 60t鋼包，喂線速度為 ～ ／ s。當(dāng) [Ca]／(A12O3)，生成 CaO〃2A1 2O3占多數(shù)，可有效防止水口結(jié)瘤。 College of Metallurgy amp。由于在入 LF爐前不喂鋁，所以要特別注意鋼液的二次氧化。 Energy 4)合理的攪拌功率 工藝過(guò)程目的 攪拌功率選擇 /W 32 5448 kk ???College of Metallurgy amp。 ? ? ? ?21 kOTkdtOdTtt ???College of Metallurgy amp。 鋼液中總氧的去除速度為： (618) 式中 T[O]t－某一時(shí)刻鋼液中的總氧量。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?NeT F edOCrcM n ObS iOak ??????? %%%% 322College of Metallurgy amp。因而定義鋼液中酸溶鋁變化的速度常數(shù) k為： （ 617） ?式中 a， b， c， d， e－分別為渣中 SiO MnO、 FeO、Cr2O3，以及大氣的氧化引起鋼中酸溶鋁的氧化速度常數(shù)，10－ 6／ min。 Energy ? 2)酸溶鋁的變化 ?酸溶鋁是指用酸溶法得到的鋼中的 ALN+Al溶。 1)溶解氧的變化 ? 鋁脫氧后鋼液中的溶解氧隨著精煉過(guò)程的進(jìn)行有所升高。 Energy (1)鋼中氧化物的去除 LF精煉過(guò)程一方面要用脫氧劑最大限度地降低鋼液中的溶解氧，同時(shí)進(jìn)一步減少渣中 (FeO+MnO)的含量；另一方面要采取攪拌措施使脫氧產(chǎn)物上浮去除。 Energy 成分 C Si Mn Cr Mo Ni AlS 精度控制177。日本幾家公司有關(guān) LF處理鋼液主要成分 C、 Si、 Mn標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍分別為： C %~%； Si ％～ ％； Mn ％～％。 Energy 其中： （ 615） P‘i＝ （ 616） 式中 ─某種合金在鋼液中所占的比分，％； ─不含合金的純鋼液所占的比分，％。 ? ? ? ? 39。i－各種合金的初步總用量，；㎏ MiP39。 Energy 圖 611 LS與（ FeO）、 (CaO)u的關(guān)系 College of Metallurgy amp。在這種情況下，采用鋼包吹氬加強(qiáng)鋼液與爐渣的混合， LS值可以增加 ～ 2倍。 Energy ?除爐渣的成分影響 LS外，爐渣的流動(dòng)性對(duì)實(shí)際所能達(dá)到的硫的分配系數(shù)也有影響，如向堿度為 ～ 入 13～ 15％的 CaF2可將 LS值提高到 180～ 200。隨著 (FeO％ )含量的增加，硫的分配系數(shù)大幅度降低。圖611說(shuō)明當(dāng) (CaO)u一定時(shí)， (FeO)對(duì) LS值的影響。渣中 (SiO2+Al2O3)的總量對(duì)LS也有明顯的影響。渣中的 MgO在含量不高時(shí)，能起到與 CaO類似的脫硫作用，但是當(dāng) (MgO)從 ％增加到 ％時(shí)， LS值從 。在電爐渣中，(FeO)由 ％增加到 ％， LS值從 87降到 62。脫硫反應(yīng)式可寫(xiě)成： ? [FeS]＋ (CaO)＝ (CaS) ＋ (FeO) （ 613） ?反應(yīng)的平衡常數(shù)為 ?硫的分配系數(shù)為 ?式中 －硫在渣、鋼之間的分配系數(shù) ? －渣中游離氧化鈣的質(zhì)量百分含量 ? ?? ?? ?? ?us CaOSF e OSK ?? ?? ? ? ?? ?F e OCaOKSSLss ???sL? ?uCaOCollege of Metallurgy amp。 College of Metallurgy amp。 為了脫硫，出鋼前鋼液必須先用鋁脫氧 ，為了達(dá)到充分脫硫效果，需要 殘余鋁量在 %以上 。 Energy C 脫硫 脫硫是合成渣精煉的主要目的，可以使 [S]降到 %以下， [O]降到 %以下；如果操作得當(dāng)，一般可以 去除[S]約 50～ 80%。合成渣精煉所用的熔渣均是氧化物熔體，而夾雜物多數(shù)也是氧化物，所以被渣吸附的夾雜比較容易溶解于渣中。 Energy ?B 夾雜物的去除 ?合成渣精煉過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行鋼包底吹氬攪拌鋼液，吹入的氬氣驅(qū)動(dòng)鋼液上下運(yùn)動(dòng)，使鋼液內(nèi)的夾雜物 上浮到鋼液面被熔渣吸附、同化 （夾雜被熔渣吸附并溶解于渣滴中稱為同化）而進(jìn)入渣相。 Energy 5）合成渣還原性 ?由合成渣精煉要完成的任務(wù)決定了合成渣的性質(zhì)應(yīng)該是還原性渣， 渣中 (FeO)含量 都很低，一般應(yīng) 低于％ 。熔渣與鋼液之間的界面張力可按下式求得： (612) 式中 －鋼、渣之間的界面張力， N/m ， －鋼液和爐渣的表面張力， N/m －鋼、渣之間的潤(rùn)濕角，由經(jīng)驗(yàn)公式測(cè)定； cosθ由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其數(shù)值取決于鋼和渣的成分和溫度，并且溫度的影響大于成分。 Energy 熔渣和鋼液的界面張力也受溫度和成分的影響。此外合成渣中 FeO、Fe2O MnO、 Na2O、 K2O等也都會(huì)降低合成渣的表面張力 。在 CaO(56％ ) Al2O3 (44％ )渣中含有 9％的 MgO時(shí)，表面張力由原來(lái)的 ～ N/m降低到 ～ N/m． SiO2對(duì)表面張力的影響就更為明顯。在合成渣的組成中， SiO2和 MgO會(huì)降低渣的表面張力 。有資料介紹兩者近似地存在著以下關(guān)系： ????? 2211 NNs ???s?1? 2???dTd ?College of Metallurgy amp。 Energy 通常熔渣都是由兩種以上氧化物組成，其表面張力可按下式計(jì)算： (611) 式中 －合成渣的表面張力， N/m , －組元 1和組元 2的表面張力， N/m N1, N2 －組元 1和組元 2的濃度， % 如 CaO 5