跟着现代科学技巧的开展跟工农业对钢材品质请求的进步,钢厂广泛采取了炉外精粹工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中弗成缺乏的重要环节。因为这种技巧可能进步炼钢设备的出产才能,改良钢材品质,降落能耗,增加耐材、动力跟铁合金耗费,因此,炉外精粹技巧已成为当当代界钢铁冶金开展的偏向。对炉外精粹技巧存在的成绩及开展偏向有须要停止探究。 1 国内外炉外精粹技巧的开展过程跟近况 跟着炼钢技巧的一直进步,炉外精粹在现代钢铁出产中曾经占领重要地位,传统的出产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精粹→连铸)所代替。已成为国内外大年夜型钢铁企业出产的重要工艺流程,尤其在特别钢范畴,精粹跟连铸技巧开展得日趋成熟。精粹工序在全部流程中起到至关重要的感化,一方面经由过程这道工序可能进步钢的纯净度、去除有害搀杂、停止微合金化跟搀杂物变性处理;另一方面,精粹又是一个缓冲环节,有利于连铸出产均衡地停止。 日本在20世纪70年月为了降落炼钢本钱,进步钢的纯净度跟品质,率先将炉外精粹技巧利用于特别钢出产中,随后西欧的钢铁企业也参加到推广跟利用这项技巧的行列中。据材料报道,日本早在1985年精粹率达到65.9%,1989年上升到73.4%,特别钢的精粹率达到94%,新建电炉短流程钢厂100%采取炉外精粹技巧。80年月连铸技巧开展敏捷,原有的炼钢炉难以满意连铸的技巧请求,愈加促进了炉外精粹技巧的开展,到1990年为止世界各重要产业国度拥有1000多台(套)炉外精粹设备。 我国早在20世纪50年月末,60年月中期就在炼钢出产中采取高碱度剖析渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等开端精粹技巧,但不精粹的设备。60年月中期至70年月有些特钢企业(大年夜冶、武钢等)引进一批真空精粹设备。80年月我国自行研制开辟的精粹设备逐步投入利用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江省冶金研究所等单位结合研制开辟了喂线机、包芯线机跟合金芯线,完美了炉外精粹技巧的帮助技巧。现在这项技巧曾经非常成熟,以炉外精粹技巧为核心的“三位一体”短流程工艺广泛利用于国内各钢铁企业,获得了很好的后果。初炼(电炉或转炉)→精粹→连铸,成了现代化典范的工艺短流程。 2 炉外精粹技巧的特点与功能 炉外精粹是指在钢包中停止冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技巧以差别情势组合起来,出钢前尽管撤除氧化渣,在钢包内重新造复原渣,保持包内复原性氛围。炉外精粹的目标是降落钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,免得产生偏析、白点、大年夜颗粒搀杂物,降落钢的抗拉强度、韧性、疲惫强度、抗裂性等机能。这些任务只有在精粹炉长停止,其特点与功能如下: 1)可能改变冶金反应前提。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产品为气体,精粹可能在真绝后提下停止,有利于反应的正向停止,平日任务压力≥50Pa,适于对钢液脱气。 2)可能加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精粹过程采取多种搅拌情势(气体搅拌、电磁搅拌、机器搅拌)使体系内的熔体产生活动,减速熔体内传热、传质的过程,达到混淆均匀的目标。 3)可能增大年夜渣钢反应的面积。各种精粹设备均有搅拌安装,搅拌过程中可能使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中产生熔化、溶化、聚合反应,平日1吨钢液的渣钢反应面积为0.8～1.3mm2,当渣量为本来的6%时,钢渣乳化后构成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大年夜1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个道理进步精粹后果。 4)可能在电炉(转炉)跟连铸之间起到缓冲感化,精粹炉存在机动性,使功课时光、温度把持较为和谐,与连铸构成愈加通行的出产流程。 3 炉外精粹技巧在出产中的利用现在掉掉落公认并被广泛利用的炉外精粹方法有:LF法、RH法、VOD法。 3.1 LF法(钢包精粹炉法) 它是1971年由日本大年夜同钢公司发明的,用电弧加热,包底吹氩搅拌。 3.1.1 工艺长处 1)电弧加热热效力高,升温幅度大年夜,控温正确度可达±5℃; 2)具有搅拌跟合金化的功能,吹氩搅拌易于实现窄范畴合金成份把持,进步产品的牢固性; 3)设备投资少,精粹本钱低,合适出产超低硫钢、超低氧钢。 3.1.2 LF法的出产工艺要点 1)加热与控温LF采取电弧加热,热效力高,钢水均匀升温1℃耗电0.5～0.8kW·h,LF升温速度决定于供电比功率(kVA/t),而供电的比功率又决定于钢包耐火材料的熔损指数。因采取埋弧泡沫渣技巧,可增加电弧的热辐射丧掉,进步热效力10%～15%,起点温度的正确度≤±5℃。 2)采取白渣精粹工艺。下渣量把持在≤5kg/t,一般采取Al2O3-CaO-SiO2系炉渣,包渣碱度R≥3,以避免炉渣再氧化。吹氩搅拌时避免钢液裸露。 3)合金微调与窄成份范畴把持。据实验报道,利用合金芯线技巧可进步金属接纳率,齿轮钢中钛的接纳率均匀达到87.9%,硼的接纳率达64.3%,钢包喂碳线接纳率高达90%,ZG30CrMnMoRE喂稀土线稀土接纳率达到68%,高的接纳率可实现窄成份把持。 3.1.3 LF法在出产现实中的利用 2000年6月,鞍钢第一炼钢厂新建的连铸车间正式投产,精粹设备由两座LF钢包精粹炉,年处理钢水200万t;一座VD钢水真空处理安装,年处理钢水80万t构成。LF炉最大年夜升温速度为4℃,LF炉均匀处理周期≤28min;处理后果:均匀[H]≤0.0002%;最低[H]≤0.0001%。 我国现有家重轨出产厂(攀钢、包钢、鞍钢跟武钢)出产典范的工艺道路如下:LD→LF→VD→WF→CC,钢包吊到LF处理线的钢包车上后,由人工接通钢包底吹氩的疾速讨论,根据请求的钢水因素及温度断定物料的投入量(含喂丝)重轨钢含碳量较高,因此增碳显得很重要,转炉出钢时钢水含碳量把持为0.2%～0.3%(wt),炉后增碳至0.60%～0.65%(wt),在LF炉处理时再增0.10%～0.15%(wt)个碳至标准成份的中下限,经VD处理后即可达到钢种因素请求。 3.2 RH法(真空轮回脱气法)这种方法是1958年西德发明的,其基本道理是利用气泡将钢水一直的晋升到真空室内停止脱气、脱碳,然后回流到钢包中。 3.2.1 RH法的长处 1)反应速度快。真空脱气周期短,一般10分钟可能实现脱气操纵,5分种能实现合金化及温度均匀化,可与转炉共同利用。 2)反应效力高。钢水直接在真空室内反应,钢中可达到[H]≤1.0×10-6,[N]≤25×10-6,[C]≤10×10-6,的超纯净钢。 3)可停止吹氧脱碳跟二次燃烧热补充,增加精粹过程的温降。 3.2.2 RH法工艺参数 1)RH轮回量。轮回量是指单位时光内经由过程上升管或降落管的钢水量,单位是t/min。有关材料给出的打算公式为: Q=0.002×Du1.5·G0.33,式中:Q———轮回流量,t/min;Du———上升管直径,cm;G———上升管内氩气流量,L/min。 2)轮回因数。他是指在RH处理过程中经由过程真空室的钢水与处理量之比,其公式为:μ=w·t/v式中:μ———轮回因数,次;w———轮回量,t/min;t———轮回时光,min;v———钢包容量,t。 3)供氧强度与含碳量的关联。向RH内吹氧可能进步脱碳速度,即RH-OB法。当[C]/[O]>0.66时钢包内氧的传质速度决定脱碳速度,其打算公式为: QO2=27.3×Q·[C]式中:QO2———氧气强度,Nm3/min;Q———钢水轮回量,t/min;[C]———含碳量,Nm3/t。 3.2.3 RH法在出产现实中的利用 日本的山阳钢厂将LF与RH共同出产轴承钢构成EF-LF-RH-CC轴承钢出产线,钢中总氧量达到5.8×10-6。LF-RH法起首利用LF炉将钢水升温,利用LF搅拌跟渣精粹功能停止复原精粹,是钢水脱硫跟预脱氧,然后将钢水送入RH中停止脱氢跟二次脱氧。经过如许处理大年夜大年夜的进步了钢水的干净度,同时钢水的温度达到连铸须要的温度。 宝钢炉外精粹设备有RH-OB、钢包喷粉安装、CAS精粹安装,RH-OB的冶炼后果较幻想,脱氢率为50%～70%,脱氮率为20%～40%,一般情况下,经RH-OB处理后[H]≤2.5×10-6,[C]≤30×10-6,去除钢中非金属搀杂物一般能达到70%,钢中总氧量≤25×10-6,并且在RH中合金处理可能进步合金的收得率跟把持的正确度,[C]、[Si]、[Mn]的把持精度能达到±0.01%,铝的正确度可达到1.5×10-3,获得了较好的炉外精粹后果。 3.3 VOD法(真空罐内钢包吹氧除气法) 3.3.1 VOD的特点VOD法是1965年西德起首开辟利用的,它是将钢包放入真空罐内从顶部的氧枪向钢包内吹氧脱碳,同时从钢包底部向上吹氩搅拌。此方法合适出产超低碳不锈钢,达到保铬去碳的目标,可与转炉共同利用。他的长处是实现了低碳不锈钢冶炼的须要的热力学跟动力学的前提-高温、真空、搅拌。 3.3.2 VOD法在出产现实中的利用 20世纪90年月初,上海大年夜隆铸锻厂从德国莱宝(leybold)公司进口1台15tVODC的关键设备跟技巧软件。采取电炉初炼钢水经VODC炉外精粹的工艺方法,精粹了超低碳不锈钢、中低合金钢跟碳钢,获得了很好的冶金后果,钢中非金属搀杂物增加,氢含量小于3×10-6氧含量小于6.5×10-6,不锈钢中铬接纳率达98%～99%,精粹后的钢存在非常优胜的机能。VODC精粹工艺成熟,把持轻易,顺应中小型钢厂跟铸钢厂的多钢种、小吨位精粹出产须要,对开展铸钢行业的精粹出产会起到很大年夜积极感化,存在广阔的开展前景10。 抚顺特别钢无限公司有30tVOD炉,采取EAF+VOD技巧精粹不锈钢,可使[H]≤2.58×10-6,T[O]≤41.9×10-6,铬接纳率达到99.5%,脱硫率64.2%,精粹高碳铬轴承钢T[O]≤12.13×10-6 。 4 开展炉外精粹技巧需处理的成绩及开展偏向炉外精粹技巧曾经利用40年,对进步钢的纯净度、正确把持因素含量及细化构造构造等方面都起了重要感化,使冶炼本钱大年夜幅降落,同时进步了钢的品德跟机能。但在开展的过程中也呈现了一些成绩,有待于处理,使这项技巧愈加完美。 1)实现炉外精粹工艺的智能化把持,根据来料钢水的各种技巧参数,利用信息技巧,制订最佳的精粹工艺打算,并经由过程打算机把持各精粹工序。精粹工位设备疾速分析设备,实现数据收集化,增加热停等待时光。 2)炉外处理设备将实现“多功能化”。在水钢精粹设备中将渣洗精粹、真空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来,实现精粹,以满意超纯净钢出产的社会须要。 3)开辟高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料,以顺应差别精粹炉的须要,重视产品德量的牢固性。耐火材料的利用前提应尽可能与炉渣相顺应,最大年夜限制地降落腐蚀速度。要根据精粹设备的现真相况构成差别档次的配套材料,研究开辟保温跟修补技巧,进步炉衬的利用寿命。 4)增加精粹过程的传染排放,精粹过程会产生大年夜量废气,其中含SO2、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等,在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等,这些传染物须经企业外部的相干处理,把传染程度降落到符合排放标准后再排放,加强情况保护认识。 5 结束语 炉外精粹技巧是一项进步产品德量,下出世产本钱的进步技巧,是现代化炼钢工艺弗成缺乏的重要环节,存在化学因素及温度的正确把持、搀杂物打消、顶渣复原脱S、Ca处理、搀杂物状况把持、去除H、O、C、S等杂质、真空脱气等冶金功能。只有强化每项功能的感化,才干发挥炉外精粹的上风,出产出高品德纯净钢种。