国内外先进的纯净钢冶炼技术

国内外先进的纯净钢冶炼技术内容摘要：

省冶金研究所 等单位联合研制开发了喂线机、包芯线机和合金芯线 ,完善了炉外精炼技术的辅助技术。 现在这项技术已经非常成熟 ,以炉外精炼技术为核心的 三位一体 短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业 ,取得了很好的效果。 初炼 (电炉或转炉 )→精炼→连铸 ,成了现代化典型的工艺短流程。 只有强化每项功能的作用 ,才能发挥炉外精炼的优势 ,生产出高品质纯净钢种。 炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程 ,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来 ,出钢前尽量除去氧化渣 ,在钢包内重新造还原渣 ,保持包内还原性气氛。 炉外精炼的目的是降低钢中的 C、P、 S、 O、 H、 N、等元素在钢中的含量 ,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物 ,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。 这些工作只有在精炼炉上进行 ,其特点与功能如下： 1)可以改变冶金反应条件。 炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体 ,精炼可以在真空条件下进行 ,有利于反应的正向进行 ,通常工作压力≥ 50Pa,适于对钢液脱气。 2)可以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 ,精炼过程采用多种搅拌形式 (气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌 )使系统内的熔体产 生流动 ,加速熔体内传热、传质的过程 ,达到混合均匀的目的。 3)可以增大渣钢反应的面积。 各种精炼设备均有搅拌装置 ,搅拌过程中可以使钢渣乳化 ,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应 ,通常 1吨钢液的渣钢反应面积为 ~,当渣量为原来的 6%时 ,钢渣乳化后形成半径为 的渣滴 ,反应界面会增大 1000 倍。 微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。 4)可以在电炉 (转炉 )和连铸之间起到缓冲作用 ,精炼炉具有灵活性 ,使作业时间、温度控制较为协调 ,与连铸形成更加通畅的生产流程。 3炉外精炼 技术在生产中的应用目前得到公认并被广泛应用的炉外精炼方法有： LF 法、 RH法、 VOD 法。 LF 法 (钢包精炼炉法 ) 它是 1971 年由日本大同钢公司发明的 ,用电弧加热 ,包底吹氩搅拌。 工艺优点 1)电弧加热热效率高 ,升温幅度大 ,控温准确度可达177。 5℃； 2)具备搅拌和合金化的功能 ,吹氩搅拌易于实现窄范围合金成份控制 ,提高产品的稳定性； 3)设备投资少 ,精炼成本低 ,适合生产超低硫钢、超低氧钢。 LF 法的生产工艺要点 1)加热与控温 LF采用电弧加热 ,热效率高 ,钢水平均升温 1℃耗电~178。 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。 因采用埋弧泡沫渣技术 ,可减少电弧的热辐射损失 ,提高热效率 10%~15%,终点温度的精确度≤177。 5℃。 2)采用白渣精炼工艺。 下渣量控制在≤ 5kg/t,一般采用 Al2O3CaOSiO2 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围控制。 据试验报道 ,使用合金芯线技术可提高金属回收率 ,齿轮钢中 钛的回收率平均达到 %,硼的回收率达 %,钢包喂碳线回收率高达 90%,ZG30CrMnMoRE 喂稀土线稀土回收率达到 68%,高的回收率可实现窄成份控制。 LF 法在生产实践中的应用 2020 年 6 月 ,鞍钢第一炼钢厂新建的连铸车间正式投产 ,精炼设备由两座 LF钢包精炼炉 ,年处理钢水 200 万 t；一座 VD 钢水真空处理装置 ,年处理钢水 80万 t 组成。 LF 炉最大升温速度为 4℃ ,LF 炉平均处理周期≤ 28min；处理效果：平均 [H]≤ %；最低 [H]≤ %。 我国现有家重轨生产厂 (攀钢 、包钢、鞍钢和武钢 )生产典型的工艺路线如下： 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快速接头 ,根据要求的钢水成分及温度确定物料的投入量 (含喂丝 )重轨钢含碳量较高 ,因而增碳显得很重要 ,转炉出钢时钢水含碳量控制为%~%(wt),炉后增碳至 %~%(wt),在 LF 炉处理时再增%~%(wt)个碳至标准成份的中上限 ,经 VD 处理后即可达到钢种成分要求。 使用钢包精炼炉还需解决如下问题： ①钢液温度下降。 由于钢包精炼炉与普通电 弧炉相连操作，在普通电弧炉钢液氧化完毕向精炼炉出钢时，钢液温度下降，炉子越小，温降越大。 这样精炼炉需进行提温操作，会少许增加电耗。 ②钢液倒包会增加气体含量，钢液进行炉外精炼后，其钢液中各类气体含量均有降低。 但在钢液倒包过程中，易使钢液吸气，造成钢液气体含量些许增加，目前已有解决办法。 RH 法的优点 1)反应速度快。 真空脱气周期短 ,一般 10 分钟可以完成脱气操作 ,5分种能完成合金化及温度均匀化 ,可与转炉配合使用。 2)反应效率高。 钢水直接在真空室内反应 ,钢中可达到 [H]≤ 179。 106,[N]≤ 25179。 106,[C]≤ 10179。 106,的超纯净钢。 3)可进行吹氧脱碳和二次燃烧热补偿 ,减少精炼过程的温降。 RH 法工艺参数 1)RH 循环量。 循环量是指单位时间内通过上升管或下降管的钢水量 ,单位是 t/min。 有关资料给出的计算公式为： Q=179。 178。 ,式中： Q循环流量 ,t/min； Du上升管直径 ,cm； G上升管内氩气流量 ,L/min。 2)循环因数。 他是指在 RH处理过程中通过真空室的钢水与处理量之比 ,其公式为：μ =w178。 t/v 式中：μ 循环因数 ,次； w循环量 ,t/min； t循环时间 ,min； v钢包容量 ,t。 3)供氧强度与含碳量的关系。 向 RH 内吹氧可以提高脱碳速度 ,即 RHOB 法。 当 [C]/[O] 时钢包内氧的传质速度决定脱碳速度 ,其计算公式为： QO2=179。 Q178。 [C]式中： QO2氧气强度 ,Nm3/min； Q钢水循环量 ,t/min； [C]含碳量 ,Nm3/t。 RH 法在生产实践中的应用 日本的山阳钢厂将 LF与 R。