爐外精煉工藝

爐外精煉工藝1爐外精煉的產(chǎn)生半世紀(jì)以來迅速發(fā)展的鋼鐵冶金重要技術(shù)；提高生產(chǎn)率的需要；提高鋼質(zhì)量的需要；滿足不同鋼種的特殊要求。爐外精煉發(fā)展歷程20世紀(jì)30－40年代，合成渣洗、真空模鑄50年代，大功率蒸汽噴射泵技術(shù)的突破，發(fā)明了鋼包提升脫氣法(DH)及循環(huán)脫氣法(RH)60－70年代，高質(zhì)量鋼種的要求，產(chǎn)生了各種精煉方法80－90年代，連鑄的發(fā)展，連鑄坯對質(zhì)量的要求及煉鋼爐與連鑄的銜接21世紀(jì)，更高節(jié)奏及超級鋼的生產(chǎn)。爐外精煉的內(nèi)容脫氧、脫硫去氣、去除夾雜調(diào)整鋼液成分及溫度2爐外精煉的手段渣洗最簡單的精煉手段；真空目前應(yīng)用的高質(zhì)量鋼的精煉手段；攪拌最基本的精煉手段；噴吹將反應(yīng)劑直接加入熔體的手段；調(diào)溫加熱是調(diào)節(jié)溫度的一項常用手段。合成渣洗根據(jù)要求將各種渣料配置成滿足某種冶金功能的合成爐渣；通過在專門的煉渣爐中熔煉，出鋼時鋼液與爐渣混合，實現(xiàn)脫硫及脫氧去夾雜功能；不能去除鋼中氣體；必須將原爐渣去除；同爐渣洗、異爐渣洗。真空處理脫氣的主要方法提高真空度可將鋼中C、H、O降低；日本真空技術(shù)，真空度到1torr；C<10ppm,H<1ppm,O<5ppm中國真空技術(shù)，真空度到1torr；C<20ppm,H<1ppm，O<15ppm。新開發(fā)了脫硫功能：KTB代表性裝置：RH、VD、VOD。噴吹技術(shù)噴吹實現(xiàn)脫碳、脫硫、脫氧、合金化、控制夾雜物形態(tài)；單一氣體噴吹VOD；混合氣體噴吹A(chǔ)OD；粉氣流的噴吹TN；固體物加入喂線。升溫工藝提高生產(chǎn)率的需要；升溫裝置：LF加熱CAS化學(xué)加熱。3主要的精精煉工藝LF(LadleFurnaceprocess)；；AOD(Argon-oxygendecaburizitionprocess);VOD(Vacuumoxygendecreaseprocess);RH(RuhrstahlHeraeusprocess);CAS-OB(Compositionadjustmentsbysealedargon-oxygenblowingprocess)；；喂線(Insertthread)；鋼包吹氬攪拌拌(Ladleargonstirring)；噴粉(powderinjection)。3.1LF爐最常用的精煉煉方法取代電爐還原原期解決了轉(zhuǎn)爐冶冶煉優(yōu)鋼問題題具有加熱及攪攪拌功能脫氧、脫硫、、合金化LF爐精煉原理1-電極；2-合金料斗；3-透氣磚；4-滑動水口1-電極；2-合金料斗斗；3-透氣氣磚；4-滑滑動水口精煉功能強，，適宜生產(chǎn)超超低硫、超低低氧鋼；具備電弧加熱熱功能，熱效效率高，升溫溫幅度大，溫溫度控制精度度高；具備攪攪拌和和合金金化功功能，，易于于實現(xiàn)現(xiàn)窄成成分控控制，，提高高產(chǎn)品品的穩(wěn)穩(wěn)定性性；采用渣渣鋼精精煉工工藝，，精煉煉成本本較低低；設(shè)備簡簡單，，投資資較少少。工藝優(yōu)優(yōu)點LF爐爐生產(chǎn)產(chǎn)流程程常規(guī)LF爐工工藝操操作電爐EBT出鋼鋼，出出鋼過過程加加合金金、加加渣料料(石石灰、、螢石石等2%)，底底吹氬氬、通通電升升溫、、化渣渣，10分分鐘取取樣分分析，，加渣渣料(1％％)，，測溫溫取樣樣，加加合金金看脫脫氧，，準(zhǔn)備備出鋼鋼。一般30－－50分鐘鐘，電電耗50－－80kwh/t；；現(xiàn)代轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐、、電爐爐與連連鑄聯(lián)聯(lián)系的的紐帶帶。3.2AOD爐爐目的：：主要是是冶煉煉高質(zhì)質(zhì)量的的不銹銹鋼(C<20ppm,S,P<50ppm)使用更更廉價價的原原料(采用用高碳碳鉻代代低碳碳鉻)；使用情情況：：60－70％％的不不銹鋼鋼產(chǎn)量量；我國太太鋼有有國內(nèi)內(nèi)第一一臺AOD;不銹鋼鋼的冶冶煉方方法電爐；；電爐爐或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐＋＋AOD；；電爐爐或轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐＋＋VOD.AOD工藝藝過程程爐料：：廢鋼鋼、不不銹鋼鋼返回回料、、高碳碳鉻鐵鐵、高高碳鎳鎳鐵吹煉過過程溫溫度及及氬氧氧比的的控制制分不同同溫度度及碳碳含量量控制制吹煉煉氬氧氧比:O2：Ar=4:1(3:1)，，C下下降為為0.2%、T＝1680℃℃；O2：Ar=2:1，C下降降為0.1%、、T＝＝1700℃；；O2：Ar=1:2，C下降降為0.02%、T＝1730℃℃；O2：Ar=1:3，C下降降為0.01%、T＝1750℃℃；3.3VD/VOD爐爐VD的的功功能僅僅是真真空加加攪拌拌，VOD是是Vacuumandstirandinjectionoxygen；VD主主要應(yīng)應(yīng)用于于軸承承鋼脫脫氧；；VOD主主要用用于不不銹鋼鋼冶煉煉；VD/VODVD工工藝軸承鋼鋼最重重要的的性能能指標(biāo)標(biāo)是疲疲勞壽壽命。。影響軸軸承鋼鋼壽命命的重重要指指標(biāo)是是鋼中中氧含含量，，鋼中中[O]控控制在在10ppm為為好。。最好水水平[O]＝＝3－－5ppm。國國內(nèi)10ppm左右右?？刂其撲撝蟹欠墙饘賹賷A雜雜物和和碳化化物級級別。。GCr15是最最常用用軸承承鋼：：%C：：0.95-1.05%Mn:0.9-1.20%Si:0.40-0.65%Cr:1.30-1.65S,P<0.020以軸承承鋼冶冶煉為為例冶煉工工藝：：UHP＋＋LF+VD（（或RH））+CC：：LF出出鋼后后，扒扒渣（（倒渣渣）2/3，渣渣層厚厚度應(yīng)應(yīng)保持持40－70mm，，扒渣渣時間間<3min。。扒渣完完畢LF鋼鋼包入入VD處理理工位位，接接通氬氬氣，，調(diào)節(jié)節(jié)流量量50－80NL/min，，同時時測溫溫、取取樣，，加入入硅石石2kg/mm，，調(diào)整整爐渣渣堿度度R=1.2－1.5。。測溫、、取樣樣后VD加加蓋密密封，，抽真真空。。真空泵泵啟動動期間間，調(diào)調(diào)整氬氬氣流流量保保持30－－40NL/min。。VD工工藝以軸承承鋼冶冶煉為為例真空保保持時時間：：真空空啟動動后，，工作作壓力力達(dá)到到67Pa時時，保保持時時間≥≥15min。。真空保保持期期間調(diào)調(diào)整氬氬氣流流量70NL/min左右右，并并通過過觀察察孔觀觀察鋼鋼水沸沸騰情情況，，及時時調(diào)整整，保保持均均勻沸沸騰。。終脫氧氧后解解除真真空、、開蓋蓋、測測溫，，軟吹吹15－25min，氬氬氣流流量70-100NL/min左右右，控控制渣渣面微微動為為宜。。軟吹結(jié)結(jié)束后后，測測溫、、取樣樣，加加保溫溫劑出出鋼，，出鋼鋼溫度度1530－1540℃℃。VD工工藝以軸承承鋼冶冶煉為為例VOD工工藝初煉爐爐將碳碳控制制在0.2－0.5％，，P<0.03%以以下；；鋼液溫度為為1630℃；初煉爐除渣渣后，將VOD鋼包包吊入真空空室，接底底吹氬，開開始抽真空空，此時溫溫度1550-1580℃;當(dāng)真空度達(dá)達(dá)到13－－20kpa時，開開始吹氧脫脫碳；碳含量降低低的同時，，提高真空空度，保鉻鉻不氧化；；當(dāng)碳合格時時，停止吹吹氧，加大大真空到100Pa以下，并并加大攪拌拌，進(jìn)一步步脫碳，鋼鋼液溫度達(dá)達(dá)到1670－1750℃；；加合金、微微調(diào)成分、、加鋁吹氬氬攪拌幾分分鐘后，破破真空澆鑄鑄。以冶煉超低低碳不銹鋼鋼為例3.4RH真空精精煉Ruhrstahl公司和和Heraeus公公司1957年開發(fā)發(fā)的。也稱鋼液循循環(huán)脫氣法法，將鋼液液提升到一一容器內(nèi)處處理。主要冶煉高高質(zhì)量產(chǎn)品品，如軸承承鋼、LF鋼、硅鋼鋼、不銹鋼鋼、齒輪鋼鋼等。國內(nèi)RH設(shè)設(shè)備主要依依靠進(jìn)口。。RH工藝特特點①反應(yīng)速度度快，表觀觀脫碳速度度常數(shù)kC可達(dá)到3.5min-1。處理周期期短，生產(chǎn)產(chǎn)效率高，，常與轉(zhuǎn)爐爐配套使用用。②反應(yīng)效率率高，鋼水水直接在真真空室內(nèi)進(jìn)進(jìn)行反應(yīng)，，可生產(chǎn)H≤0.5×10-6，N≤25×10-6，C≤10×10-6的超純凈鋼鋼。③可進(jìn)行吹吹氧脫碳和和二次燃燒燒進(jìn)行熱補補償，減少少處理溫降降；④可進(jìn)行噴噴粉脫硫，，生產(chǎn)[S]≤5××10-6的超低硫鋼鋼。RH工藝參參數(shù)處理容量：：大爐子比比小爐子好好(50t以上)；；處理時間：：鋼包在真真空位的停停留時間ττ；τ＝Tc/VtTc允許許溫降，Vt平均均溫降℃/min；；循環(huán)因數(shù)：：C＝ω(t/min).t(min)/Q(ton)ω循環(huán)流流量、t脫氣時間間、Q處處理容量循環(huán)流量ωω：主要由由上升管與與驅(qū)動氣體體流量決定定；真空度：60－100pa；；抽氣能力。。RH真空工工藝過程出鋼后，鋼鋼包測溫取取樣；下降真空室室，插入深深度為150-200mm；；起動真空泵泵，一根插插入管輸入入驅(qū)動氣體體；當(dāng)真空室的的壓力降到到26－10kpa后，循環(huán)環(huán)加?。讳撍仙偎俣葹?m/s、下下降速度為為1－2m/s；氣泡在鋼液液中將氣體體及夾雜帶帶出。RH的發(fā)展展-OB(OxygenBlowing)，，真空室下下部吹氧-KTB(KawasakiTopBlowing)日日本川崎崎，頂吹氧氧-PB(PowderBlowing)，真真空室下部部噴粉脫P、S。3.5CAS、CAS－OB精煉工工藝工藝優(yōu)點：：鋼液升溫和和精確控制制鋼水溫度度促進(jìn)夾雜物物上浮，提提高鋼水純純凈度精確控制鋼鋼液成分，，實現(xiàn)窄成成分控制均勻鋼水成成分和溫度度與喂線配合合，可進(jìn)行行夾雜物的的變性處理理冶煉節(jié)奏快快，適合轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐的冶煉煉節(jié)奏。CAS和CAS-OBO2CAS－OB的冶煉煉效果加熱；升溫溫速度5－－6℃/min；鋼液成分：：吹氧前后后變化不大大；鋼水潔凈度度：[O]基本不變變，可降低低[N]含含量。3.6噴噴粉工藝效果最好投投資及使用用成本最低低也是最不不好掌握的的技術(shù)；可可脫硫、脫脫磷、合金金化、夾雜雜變性；工藝參數(shù)：：噴槍插入深深度；h=H(鋼液液深)-hc(噴入入深)；噴吹壓力：：大于鋼液液、爐渣及及大氣壓；；噴吹時間：：噴粉設(shè)備備及鋼液容容納粉劑的的能力；供料速度：：設(shè)備能力力及鋼液化化學(xué)反應(yīng)速速度；載氣能力與與粉氣比。。噴粉設(shè)備4典型精精煉設(shè)備的的功能冶金效果典型精煉方方法達(dá)到的的潔凈度5潔凈鋼鋼(puritysteel)60年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<900ppm；70年代：：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<800ppm；80年代：：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<600ppm；90年代：：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<100ppm；2000年年代：[S]+[P]+[N]+[O]+[H]<50ppm。。潔凈鋼除[S]+[P]+[N]+[O]+[H]五大大元素外，