《冶金生產(chǎn)認(rèn)知實(shí)習(xí)》 配套PPT課件
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項(xiàng)目五爐外精煉認(rèn)知實(shí)訓(xùn)案例
——VD爐外精煉技術(shù)在高速鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用
一、簡(jiǎn)述爐外精煉技術(shù)
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和機(jī)加工行業(yè)對(duì)鋼材產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高,銅廠普遍采用了爐外精煉工藝流程，它已成為現(xiàn)代煉鋼工藝中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，某鋼廠應(yīng)用的鋼包爐外精煉+鋼包真空脫氣，有效降低了夾雜物水平，鋼中氣體含量。
爐外精煉技術(shù)的功能主要包括脫氫、脫氧、脫碳、脫硫、非金屬災(zāi)雜物的形態(tài)控制、成分調(diào)整(添加合金)、鋼液成分及溫度的微調(diào)及均勻化、脫氮、脫磷。針對(duì)上述功能.衍生出LF法、VD法、VOD法、RH法、SKF法等爐外精煉設(shè)備。
二、VD爐精煉技術(shù)在高速鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用
在電爐鋼廠,VD爐作為真空脫氣設(shè)備通常與LF爐雙聯(lián)。VD爐可在真空條件下實(shí)現(xiàn)鋼一渣反應(yīng)，有利于熔池脫硫和脫氧。在VD爐處理過(guò)程中，銅中氧含量可從100x10-6降低到20x10-6;硫含量也可從0.01%降低到0.0015%以下，平均脫硫率可達(dá)到84%。電爐鋼中[H]、[N]含量較轉(zhuǎn)爐鋼高,所以高質(zhì)量的機(jī)械用鋼應(yīng)配備VD或RH裝置.在66.7Pa的真空度下維持1Umni以上的脫氣時(shí)間，保證最終產(chǎn)品[H]<2PPm、[N]<50ppm。
1.VD脫氫
在減壓條件下降低氣相中[H]的分壓力，可以進(jìn)行脫氫反應(yīng)，通過(guò)計(jì)算只要真空度達(dá)到66.7Pa,真空處理后鋼中w[H]都可達(dá)到1x10-6以下。
從真空脫氫的動(dòng)力學(xué)分析：-般認(rèn)為，在煉鋼高溫下，溶解在鋼中的氫原子向鋼波一氣相界面遷移是真空脫氫速度的限制性環(huán)節(jié),那么真空脫氣時(shí)間長(zhǎng)有利于降低鋼中氫含量,提高脫氡率,這一點(diǎn)與試驗(yàn)結(jié)果-致。在脫氫過(guò)程中增加鋼液比表面積(F/Vm)即增大吹氬流量，充分?jǐn)嚢枘苁逛撘号c真空接觸的界面不斷更新，提高脫氨率。這一點(diǎn)與試驗(yàn)結(jié)果一致。真空脫氫還與渣量的大小有關(guān)，試驗(yàn)的還原渣量在150一550kg之間，而氫在高戰(zhàn)度渣中有很大的容解度。渣量增大真空脫氫率降低，因此，真空處理應(yīng)盡武減少渣量。
2.VD脫氧
從真空脫氮的熱力學(xué)分析，同樣可計(jì)算出在真空度為66.7Pa 時(shí)脫氮后鋼液中氨含量完全達(dá)到要求，在熱力學(xué)上是可行的。從真空脫氣的動(dòng)力學(xué)分析，最近文獻(xiàn)認(rèn)為:要增大脫氮率應(yīng)盡可能地降低真空處理時(shí)鋼水中的[S]及[0],增大脫碳量、增大脫氫量(即增大反應(yīng)界面)可以降低鋼中氮含量。延長(zhǎng)真空處理時(shí)間也可降低鋼中氣含量，提高脫氧率。提高真空處理時(shí)的攪拌氬氣流量也能增大鋼液脫氮率。
3.VD脫氧及去除夾雜
鋼液在進(jìn)入鋼包前用鋁強(qiáng)制脫氧，使鋼液中溶解的氧急劇下降，一般可由700x10-6下降到50x10-6左右，但鋼中總氧量下降并不多，氧仍以氧化物夾雜形式存在于鋼中，經(jīng)真空處理和底吹氫攪拌后鋼液w[O]可達(dá)到( 5~20 )x10-6。在一定范圍內(nèi)吹氧攪拌強(qiáng)度越大脫氧速度越大，真空處理時(shí)間越長(zhǎng)，鋼水中發(fā)生的氣泡成核越多，使懸浮在鋼水中的微細(xì)氧化物夾雜充分聚集、析出上浮，從而使脫氧速度增大。鋼液在真空中長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，使鋼中夾雜物有充分聚集、長(zhǎng)大、上浮的機(jī)會(huì)，與LF精煉過(guò)程鋼水試樣中的非金屬夾雜物相比，經(jīng)VD處理后鋼中非金屬央雜物的數(shù)量減少，尺寸變小，VD處理后鋼水試樣中非金屬夾雜物絕大多數(shù)在10μm以下，明顯提高了鋼波的潔凈度。
三、結(jié)論
VD平均真空脫氫率為66.7%,最高脫氫率達(dá)到78.0%，真空處理后的平均w [H]為2.1x10-6,最低w[H]達(dá)到1.2x10-6。影響真空脫氫率的主要因素有真空處理時(shí)間、攪拌氫氣流量、渣量。
四、結(jié)語(yǔ)
未來(lái)的鋼鐵生產(chǎn)將朝著接近成品尺寸澆鑄、連鑄連軋和后步工序高度一體化的方向發(fā)展，這就要求澆鑄出的產(chǎn)品必須是無(wú)缺陷產(chǎn)品，并且能在生產(chǎn)操作上實(shí)現(xiàn)高度連續(xù)化作業(yè)。因此，用于澆鑄的銅水就要具有更好的質(zhì)量特性。要滿足這種生產(chǎn)要求，就必須耍進(jìn)一步發(fā) 展?fàn)t外精煉技術(shù)。
當(dāng)前鋼鐵工業(yè)發(fā)展的形勢(shì)要求我們加快生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，這是今后進(jìn)一步發(fā)展和增強(qiáng)后勁的關(guān)鍵所在。進(jìn)-步發(fā)展?fàn)t外精煉技術(shù)正是這一工作的重要-環(huán)。只有在我國(guó)成功地發(fā)展和應(yīng)用好爐外精煉技術(shù)，才能為我們開發(fā)出更多的鋼鐵新產(chǎn)品、改善產(chǎn)品質(zhì)量和提高經(jīng)濟(jì)效益提供可靠的保證。
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