中频炉冶炼工艺资料(2)

2018-12-22 21:46

②渣中FeO含量:在还原其中,(FeO)随着扩散脱氧的进行而逐渐降低,随着(FeO)降低脱S反应顺利进行。因此在还原气氛下炉渣只要保持较高的碱度,脱S效果就越好。 ③渣中CaF2 和MgO

渣中加入CaF2 能改还原渣的流动性,提高S的扩散能力有利于脱S。同时CaF2 能与S形成易挥发物,有直接脱S作用,且不影响碱度。然考虑到对炉衬的侵蚀作用,CaF2 用量不宜过多。

MgO是碱性氧化物,渣中MgO过多会使炉渣流动性变坏,影响S的扩散能力,并给脱氧等带来许多困难,因而不希望炉渣中MgO过多。 ④渣量

适当加入渣量可以稀释渣中CaS浓度,对脱S有明显效果。实际操作中可控制渣量在钢水量的约3%,,若渣量过多可扒部分渣。 ⑤温度

在炼钢温度范围内(1500~1650℃),温度对脱硫的平衡状态影响不大。但钢渣间的脱硫反应状态远离平衡,脱硫的限制性环节是S的扩散速度小,提高熔池温度改善了钢渣的流动性,提高S的扩散能力,从而加速了脱S过程。 (2)还原期脱S应注意:

①薄渣一形成就加入足够的脱氧剂,迅速造好流动性良好的白渣。整个还原期白渣要稳定,(FeO)≤0.5%;

②保持钢液和炉渣的高温,多搅拌,为S在钢渣界面间扩散创造良好条件;

③适当运用合金元素对脱S的有利作用。如将C、Mn、Si等元素在还原初期合金化中本加到规格下限或接近下限。

④还原期[S]较高的情况下,可适增加渣量,也可扒除部分还原渣,补加一批渣料再造渣。 7.还原期的炉渣

(1)白渣是炼钢中常造的一种碱性渣,具有良好的脱氧和脱S的能力。白渣的碱度高(3左右),氧化钙在60%左右。造白渣的方法是在稀薄渣形成后,向炉中加电石、碳粉、硅铁粉等,还原炉渣中的氧化铁和氧化锰等氧化物。随着渣中氧化物减少,炉渣就逐渐变白。白渣极易与钢水分离而上浮,较少玷污钢水,所以通常规定必须要要白渣下出钢。

(2)炉渣的流动性是影响钢间物化反应的重要因素。流动性良好的炉渣能活跃物化反应,炉渣过稀过稠都会降低脱氧脱硫速度,也会增加钢中气体。 (3)渣量

在一定限度内使渣量增大时,(FeO)和(CaS)的浓度相应降低,从而有利于钢液的脱氧和脱硫。渣量大,白渣也比较稳定,不易变黄,能保证炉渣的脱氧能力。另外增大渣量时,出钢后相应地在钢包内具有较厚渣层,有利于钢液保温。但渣量过大,渣层过厚,会使熔池的物化反应不活跃,并使钢液熔池加热困难,增加电耗及浪费造渣材料,同时加剧对炉衬的侵蚀还原渣量一般控制在3%~5%大容量炉可取下限,小容量炉及对夹杂和发纹有严格要不熟的钢种取上限,冶炼贵重合金元素的钢种时,可适当减少渣量,以提高回收率。 (4)渣况判断

评定白渣好坏首先要注意渣色,不仅要看炉渣白的程度,而且要看白渣的保持时间。白渣颜色稳定而保持时间长,才能说明钢液脱氧良好。渣色反复变化,表明炉渣脱氧不良。碱性渣随着炉渣氧化性的高低而呈现不同的颜色,所以渣色是炉渣与钢液脱氧程度的标志。炉渣氧化性强时,即渣中氧化物如FeO、MnO等含量较高时,炉渣呈黑色,随着炉渣氧化性的减弱颜色也逐渐变浅,由黑色→棕色→黄色→浅黄色→白色(此时(FeO)一般不大于1%~2%)。如进一步脱氧还原形

成电石渣时,根据含CaC2 量的多少,炉渣颜色逐渐转为灰白(CaC2<2%=→灰色(CaC2为2%左右)→深灰带色(CaC2>2%)。

氧化渣一般呈黑色,还原期如果炉渣呈淡黄色、黄色、棕色以至发黑时,就说明炉渣脱氧不良,须进一步加强还原。如果炉渣呈白色或稍带一些灰色,说明炉渣脱氧良好,可以不加或少加碳粉及硅铁粉。如果炉渣太灰,说明了形成一定数量的CaC2 ,出钢前要予以破坏,使之变成白渣。 电石渣与氧化渣的区别:

①氧化渣渣色黑而发亮,强电石渣呈黑色,有时还带有白色条纹; ②氧化渣温水无反应,电石渣遇水分解出难闻的乙炔气体; ③炉渣冷下来氧化渣比较疏松,电石渣较致密。

随时观察及掌握炉渣颜色,对控制钢液成分也有较大影响,如是灰渣容易增碳,黄渣下加合金易使回收率偏低,黄渣下出钢Si、Mn、Cr等元素容易降低。 8.还原期温度控制

(1)还原期温控的重要性 ①影响还原精炼操作

温度过高炉渣变稀,使白渣不稳定易变黄,钢液脱氧不良容易吸气;同时严重侵蚀炉衬,影响炉龄及增加外来夹杂物。温度过低,熔渣流动性差,钢渣间物化反应不能顺利进行,脱氧、脱S及钢中夹杂物上浮等都进行不好。而且钢液成分不均匀性严重,影响化学分析准确性。此外,还造成还原期后升温,损坏炉墙,并延长了冶炼时间,熔池温度不均匀。 ②影响钢液成分控制

还原期温度高低对合金元素的回收率、钢液成分的均匀性、分析试样的代表性均有很大影响。如熔池温度偏高,易氧化的元素如AL、Ti、B的回收率降低,Si、Mn、Cr 这些元素的回收率仿高。如果熔池温度偏低,则W、Mo等元素回收率偏低,成分不好控制。 ③影响浇铸操作与钢锭质量

温度过高,在出钢与浇铸过程中极易吸收气体,二次氧化严重,并对钢包衬等耐火材料侵蚀加剧,增加外来夹杂物。高温浇铸还容易出现冒涨、裂纹、缩孔、皮下气泡、白点、疏松、偏析等冶金缺陷,严重时导致浇铸事故,如钢包漏钢、钢锭模被熔损等。

温度过低,造成镇静时间不足,使钢中夹杂物不能充分上浮,影响的内在质量。过低的浇铸温度容易造成短、重皮、冷溅、缩孔和发纹等缺陷。甚至钢包口与塞捧头粘住或冷钢结底,不能进行正常浇注,造成钢液报废。 (2)熔池温度判断

为防止温度不正常,整个冶炼过程都应加强对温度的控制,由于还原期正常的调温范围不大(30℃左右),所以控制好扒渣温度极为重要。绝大多数钢种的扒渣温度应比其出钢温度高出10~20℃。对在还原期要加入大量铁合金的钢种,宜按上限控制,甚至可以高出30℃。 (3)出钢温度控制

出钢温度由钢的熔点及出钢到注入钢模过程中钢液的热损失来决定的。一般高出钢种熔点80~150℃,即:

T出钢=T熔点+(80~150℃)。

小炉子出钢,浇铸过程热损失大,可选取上限(120~150℃),20t 以上的炉了可取下限(80~150℃)。钢液的熔点与钢种元素含量有关,如下表所示: 钢中元素对熔点温度降低的影响 C P S Si Mn Cr Ni Mo W Ti V Co Cu Al B 元素名称 含元素1%时,熔65 30 25 8 5 1.5 4 2 1 20 2 1.5 7 3 80 点降低的温度/℃ 例:冶炼H13钢,其成分为0.4%C、0.9%Si、0.5%Mn、5.0%Cr、1.15%Mo、0.85%V,总装入量770kg,出钢温度应控制在多少? 解:熔点温度为:

T熔点=1539-65×0.4-8×0.9-5×0.5-1.5×5-2×1.15-2×0.85≈1492(℃) 出钢温度控制在:T出钢=1492+(120-150)=1612~1642(℃)

但是需考虑其他因素的影响,如钢中含Ti、Mn、Ni高时,出钢温度要偏听偏低些;含AL、Cr、

Ti元素高时,出钢温度要偏高些,此外,还要考虑浇铸的是大锭还是小锭,浇铸锭支数多少,不能一概而论。

9.钢液的合金化 (1)合金加入顺序

在合金化中起决定作用的是合金元素的化学稳定性,即与氧的亲和力,这是确定合金化工艺的基本出发点。其次是合金的熔点、密度、加入量的多少等,也都必须加以考虑。一般说来,和氧亲和力小,熔点高或加入量多的合金元素可以在熔炼前期加入,合金元素与氧亲和力较大的一般是还原期加入,加入早晚也需根据加入量来决定,而易氧化元素(AL、Ti、B等)则是在还原后期加入。 (2)合金化操作特点:

①Ni 、Co、Cu等在炼钢过程中不会被氧化掉,故可在装料时加入,或在熔化期中加入。

②W、Mo元素同氧亲和力较小,且密度大熔点高,提前加入有利于熔化和均匀成分。还原期补加钨

铁的块度要小些,当补加量不低于0.5%时,补加后应过20分钟才能出钢。

③Mn、Cr和氧的亲和力大于Fe,一般在还原初期加入,后期调整。Mn的回收率在95%以上,Cr 的烧损主要是形成Cr2O3 进入渣中,常使还原渣呈绿色并变粘,这在冶炼高铬钢是特别明显,后期补加铬量达1%时,应10~15分钟后才可出钢。

④V与氧的亲和力较强,要在钢液和炉渣脱氧良好的情况下加入。 10.还原期的操作工艺 (1)白渣精炼的要点:

①扒渣毕迅速加入薄渣料造渣以覆盖钢液,防止吸气和降温,这称为造稀薄渣。

②薄渣形成后或稀薄渣料加入后,根据钢种要求进行预脱氧,一般插AL1 ~1.5kg/t。也可加硅钙块0.5kg/t。

③稀薄渣化匀后,可酌量补加些渣料。对钢液纯洁度要求较高的钢种,可以采用碳粉造白渣精炼。但是全碳粉脱氧使精炼时间长,而且在炉渣中总会有一些未烧尽的碳粒,在出钢过程中会使钢液增碳。所以一般是首先用碳粉脱氧,时间为15~20分钟后,再用硅粉脱氧。这样加入硅粉前,钢液和炉渣中的氧已被碳粉降至较低了,此时加入硅粉即使钢液被硅的脱氧产物玷污,其程度也是较轻的。

对于一般的钢种,可以采用碳粉、硅粉混合加入脱氧的方法。某些特殊钢种,还可使用强脱氧剂AL粉、Ca-Si粉等。

④在白渣下搅拌取样分析化学成分,为合金化操作提供依据。随后用2~4批硅粉和少量碳粉继续脱氧,硅铁粉用量约为4kg/t ,每批间隔5~7分钟,为保证碱度,每批加硅铁粉前补加适量石灰。 ⑤如钢液中含S较高,可以增大渣量,必要时也可扒除部他还原渣,再补加渣料。

⑥还原期应取两次样进行分析,以保证分析的正确性。如两次误差较大,应再取样复验。补加合金应坚持一算二复三核的原则。

⑦还原期熔池温度较高,钢液面也较平静,所以钢液在此阶段是吸气的,因此要求加入的渣料、合金、脱氧剂等必须是经过烘烤干燥的。

⑧出钢前5分钟内,禁止向渣面上撒加碳粉,以免出钢时增碳。终脱氧在出钢前2~3分钟进行,一般是炉内插AL。按1~1.15kg/t,也可用硅钙合金块,按0.5kg/t使用。 (3)出钢操作 ①出钢条件:

A:化学成分合格;

B:钢液脱氧良好,钢液试样冷却后有收缩,脱氧不良的钢液,试样冷却后有易涨现象; C:炉渣为流动性良好的白渣; D:温度合乎要求。

②出钢要求:先渣后钢或钢渣同出。


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