鋼包爐精煉渣中氧的控制

鋼包爐精煉渣中氧的控制

1影響分布狀態(tài)的因素鋼中氧含量是評價鋼質(zhì)量的重要指標之一，直接決定鋼中氧化還原的程度，并影響其大小、形狀和分布。鋼包爐精煉法是日本大同制鋼公司于1971年開發(fā)的一種二次精煉技術(shù),由電弧加熱、吹氬攪拌、堿性白渣精煉等幾項成熟技術(shù)組合而成,可使鋼中的氧含量大幅度降低,從而生產(chǎn)出高潔凈度鋼。2相對應(yīng)的脫氧方法鋼中溶解氧和脫氧產(chǎn)物中的氧總和叫全氧,其主要來源可以概括為:電爐氧化渣帶入;耐火材料侵蝕帶入;吹氧生成的氧化物;脫氧產(chǎn)物來不及上浮。相對應(yīng)的脫氧方法主要有沉淀脫氧和擴散脫氧兩種。沉淀脫氧是直接向鋼液中加入還原性較強的元素進行脫氧,特點是脫氧速度快,效率高,成本低,但是脫氧產(chǎn)物容易污染鋼水。擴散脫氧是鋼液中氧通過鋼—渣界面逐漸擴散至渣中的一種脫氧方式,特點是脫氧產(chǎn)物不污染鋼水、脫氧較徹底,但是脫氧速度較慢。LF脫氧綜合采用了這兩種脫氧方法,結(jié)合了兩種脫氧方法的優(yōu)點,具有脫氧速度快、脫氧產(chǎn)物不污染鋼水,脫氧較徹底的特點。2.1重包鋼中全氧含量,增加鋼中全氧含量“頂渣”就是盡量不讓氧化渣進入LF鋼包中去。電爐氧化渣中含有10%～30%的氧化鐵,如果氧化渣大量進入鋼包,便會向已脫氧的鋼液源源不斷地供氧,造成大量合金元素氧化,降低合金元素的收得率,增加鋼中全氧含量。萊蕪鋼鐵股份有限公司特殊鋼廠(簡稱萊鋼特鋼廠)采取偏心爐底出鋼方式,可以完全杜絕氧化渣進入鋼包,從而大大降低鋼中全氧含量,利于LF造堿性白渣。2.2精密度對爐渣堿度的控制精煉渣系不僅有脫氧的要求,而且還有脫硫、吸附夾雜物以及埋弧造渣的要求。對降低氧含量而言,提高爐渣堿度,可使鋼中平衡氧降低,而且可以提高硫在渣鋼中的分配比,即利于脫氧和脫硫。高堿度爐渣應(yīng)該首選渣系,但是精煉渣的堿度也不能過大,如果堿度過大,例如大于5.0時,精煉渣熔點變高,成渣慢,也會影響脫氧和脫硫效果。因此,不宜采用高堿度精煉渣。實踐表明,精煉渣堿度控制在2.5～3.0之間,爐渣既有良好的脫氧脫硫能力,又有良好的吸附夾雜的能力,而且埋弧效果很好。萊鋼特鋼廠采用CaO-Al2O3-SiO2-MgO渣系,堿度控制在2.5～3.0之間,收到了良好的效果。渣系成分見表1。2.3鋼中殘余物的去除氬氣攪拌的作用一是可以去除鋼中的溶解氧,二是可以對脫氧產(chǎn)物起到浮選的作用,夾雜物被氣泡俘獲的概率等于夾雜物與氣泡碰撞的概率和碰撞發(fā)生后夾雜物吸附于氣泡上的概率的乘積。國外一項研究表明,當固體顆粒與溶液的接觸角大于90°時,幾乎所有到達氣泡表面的顆粒都能粘附在氣泡上,而與接觸角大小無關(guān)。當接觸角小于90°時,粘附率隨接觸角減少而銳減。Al2O3與SiO2和鋼液的接觸角分別為144°和115°,表明它們不被鋼液潤濕。因此,很容易粘附在鋼中的氣泡上。所以鋼中夾雜物的去除效率主要決定于它們與氣泡的碰撞概率,且大顆粒夾雜與氣泡碰撞的概率遠大于小顆粒與氣泡的碰撞概率。另外,夾雜物被氣泡俘獲的概率還決定于吹入鋼液中的氣泡數(shù)量和尺寸。采用低強度吹氬(即軟吹氬)并適當延長吹氬時間有利于夾雜物的去除,或采用多個吹氣元件同時吹氬,可在有限的凈化吹氬時間內(nèi)向鋼液吹入更多小氣泡。萊鋼特鋼廠采用狹縫式吹氬元件,出鋼前軟吹氬5min以上,取得了不錯的效果,所生產(chǎn)的齒輪鋼總氧含量控制在0.20×10-4以下。LF冶煉過程全程吹氬,氬氣從鋼水中逸出后會覆蓋在鋼液面上,形成保護氣氛,防止鋼液二次氧化,從而降低鋼水中的氧含量。2.4耐急冷急熱性鋼中的氧含量有一部分是耐材的侵蝕進入到鋼液,所以要求耐材有較好的耐急冷急熱性。LF一般為間歇性操作,溫度波動大。全程吹氬對爐襯有強烈的沖刷作用,因此要求耐火材料有較高的高溫強度。基于以上要求,萊鋼特鋼廠選用了性能較好的Mg-C磚砌筑鋼包。2.5殘鋁量對als/pla鋼中AlS含量對氧含量有著較大的影響(見圖1)。由圖1可以看出,當AlS含量控制在0.015%時,隨著鋼中AlS含量的增加,鋼中氧含量減少不明顯;而當AlS含量控制在0.030%時,隨著鋼中AlS含量的增加,鋼中氧含量基本沒有變化;而當鋼中鋁含量超過0.030%時,鋼中的鋁很容易與渣中氧結(jié)合,也會還原渣中的SiO2和MnO等化合物,使鋼液中聚集的Al2O3增加。過高的鋁還會大大增加鋼液在澆注時的二次氧化,產(chǎn)生停留在成品中的Al2O3夾雜,因此,殘鋁量控制在0.015%～0.030%之間較為適宜。萊鋼特鋼廠采用鋼包喂線技術(shù),通過向鋼包內(nèi)喂入一定數(shù)量的Al線(0.40～0.60kg/t鋼),使鋼中AlS含量控制在0.015%～0.030%之間,收到了良好的效果。3ao-al2o3-siol-mgo渣系3.1萊鋼特鋼廠采用偏心爐底出鋼方式,杜絕了氧化渣進入鋼包,降低了鋼中全氧含量,并有利于LF造堿性白渣。3.2選用CaO-Al2O3-SiO2-MgO渣系,堿度控制在2.5～3.0之間,保證了爐渣既有良好的脫氧脫硫能力,又有良好的吸附夾雜的能力,而且