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高性能低成本冷镦钢的研究 发布:昆山科技局 由东南大学、马钢股份有限公司、江苏沙钢集团有限公司、东北大学、钢铁研究总院和安徽工业大学承担的“高性能低成本冷镦钢的研究”课题针对性研究了高性能冷镦钢的铁水预处理-转炉(电炉)冶炼-炉外精炼-连铸等冶金生产技术,全程跟踪冷镦钢的生产过程及使用过程,在线收集了高性能冷镦钢的冷镦失效断口,提高了钢的纯净度,对钢中的夹杂物进行变性处理,最终获得无表面缺陷和成分均匀的冷镦钢线材。
实现8.8级冷镦钢的免球化退火生产,优化设计了SWRCH35K冷镦钢的成分控制范围,在热模试验机上以中碳钢SWRCH35K为研究对象,开展了热模拟轧后控冷工艺的研究;江苏沙钢集团进行冷镦钢控冷工艺参数的优化试验,形成了成套的免球化退火冷镦钢的控制工艺参数。在江苏沙钢集团公司生产线上实现了在线软化SWRCH35K的批量生产。
该课题累计生产销售≥8.8级标准件用高性能低成本冷镦钢盘条约36.7万吨,实现销售收入11.48亿元,利润2.11亿元,税收2.12亿元。目前,马鞍山钢铁公司和江苏沙钢集团巳形成年产20万吨高性能低成本的中碳和中碳合金冷镦钢盘条生产能力。
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2.求一篇:电炉炼钢的工艺和发展的论文
引言amp;nbsp;nbsp;随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。
由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。
amp;nbsp;nbsp;1nbsp;国内外炉外精炼技术的发展历程和现状amp;nbsp;nbsp;随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸)所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。
精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。amp;nbsp;nbsp;日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本,提高钢的纯净度和质量,率先将炉外精炼技术应用于特殊钢生产中,随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术的行列中。
据资料报道,日本早在1985年精炼率达到65.9%,1989年上升到73.4%,特殊钢的精炼率达到94%,新建电炉短流程钢厂100%采用炉外精炼技术。80年代连铸技术发展迅速,原有的炼钢炉难以满足连铸的技术要求,更加促进了炉外精炼技术的发展,到1990年为止世界各主要工业国家拥有1000多台(套)炉外精炼设备。
amp;nbsp;nbsp;我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引进一批真空精炼设备。
80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江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。amp;nbsp;nbsp;2nbsp;炉外精炼技术的特点与功能amp;nbsp;nbsp;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:amp;nbsp;nbsp;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。amp;nbsp;nbsp;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。amp;nbsp;nbsp;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0.8~1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm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。
amp;nbsp;nbsp;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。amp;nbsp;nbsp;3nbsp;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。
amp;nbsp;nbsp;3.1nbsp;LF法(钢包精炼炉法)amp;nbsp;nbsp;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。amp;nbsp;nbsp;3.1.1nbsp;工艺优点amp;nbsp;nbsp;1)电弧加热热效率高,升温幅度大,控温准确度可达±5℃;amp;nbsp;nbsp;2)具备搅拌和合金化的功能,吹氩搅拌易于实。
3.速求一篇电炉炼钢的论文
引言 随着现代科学技术的发展和工农业对钢材质量要求的提高,钢厂普遍采用了炉外精炼工艺流程,它已成为现代炼钢工艺中不可缺少的重要环节。
由于这种技术可以提高炼钢设备的生产能力,改善钢材质量,降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,因此,炉外精炼技术已成为当今世界钢铁冶金发展的方向。对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向有必要进行探讨。
1 国内外炉外精炼技术的发展历程和现状 随着炼钢技术的不断进步,炉外精炼在现代钢铁生产中已经占有重要地位,传统的生产流程(高炉→炼钢炉(电炉或转炉)→铸锭),已逐步被新的流程(高炉→铁水预处理→炼钢炉→炉外精炼→连铸)所代替。已成为国内外大型钢铁企业生产的主要工艺流程,尤其在特殊钢领域,精炼和连铸技术发展得日趋成熟。
精炼工序在整个流程中起到至关重要的作用,一方面通过这道工序可以提高钢的纯净度、去除有害夹杂、进行微合金化和夹杂物变性处理;另一方面,精炼又是一个缓冲环节,有利于连铸生产均衡地进行。 日本在20世纪70年代为了降低炼钢成本,提高钢的纯净度和质量,率先将炉外精炼技术应用于特殊钢生产中,随后西欧的钢铁企业也加入到推广和使用这项技术的行列中。
据资料报道,日本早在1985年精炼率达到65.9%,1989年上升到73.4%,特殊钢的精炼率达到94%,新建电炉短流程钢厂100%采用炉外精炼技术。80年代连铸技术发展迅速,原有的炼钢炉难以满足连铸的技术要求,更加促进了炉外精炼技术的发展,到1990年为止世界各主要工业国家拥有1000多台(套)炉外精炼设备。
我国早在20世纪50年代末,60年代中期就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备。60年代中期至70年代有些特钢企业(大冶、武钢等)引进一批真空精炼设备。
80年代我国自行研制开发的精炼设备逐渐投入使用(如LF炉、喷粉、搅拌设备),黑龙江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。 2 炉外精炼技术的特点与功能 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0.8~1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm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。
3.1 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。 3.1.1 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±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。
3.1.2 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0.5~0.8kW·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≤±5℃。
2)采用白渣精炼工艺。下渣量控制在≤5kg/t,一般采用Al2O3-CaO-SiO2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87.9%,硼的回收率达64.3%,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。 3.1.3 LF法在生产实践。
4.我要写论文呀
KR法与喷吹法在铁水预脱硫中应用的比较 面对钢铁市场日趋激烈的竞争,经济高效的铁水预处理脱硫,作为现代钢铁工业生产典型优化工艺流程:“高炉炼铁—铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—连铸连轧”的重要环节之一,已经被广泛的应用于实际生产。
随着社会经济和钢铁工业的高速发展,社会对钢铁质量的要求越来越高、越来越苛刻,产品的种类也急剧增加,尤其是高品质高附加值钢种的需求不断在增大。面对钢铁市场日趋激烈的竞争,经济高效的铁水预处理脱硫,作为现代钢铁工业生产典型优化工艺流程:“高炉炼铁—铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—连铸连轧”的重要环节之一,已经被广泛的应用于实际生产。
近30年来铁水脱硫技术迅速发展,现已经有十几种处理方法,其中应用最广且最具代表性的主要是喷吹法和KR机械搅拌法。它们在技术上都已相当成熟,从两种工艺在实际生产中的应用效果来看,二者是互有长短。
虽然喷吹法发展迅速,目前在实际生产中应用更广泛,可KR法在这几年中又有了新发展,呈现出强劲的势头。那么,这两种工艺模式各有什么优劣势?哪种更具有应用前景呢?在国内外冶金界始终没有较统一的看法。
为此,本文着重就两种工艺模式的发展、应用和运营成本作了比较,尤其是它们对整个流程影响的比较,希望能对技术人员及企业技术的选择提供参考。 KR法与喷吹法的工艺及特点 在进行比较前,先了解两种方法的工艺及特点是很有必要的,不仅有利于理解两种方法的实质,也是深刻理解对两种脱硫模式分析比较的前提。
KR机械搅拌法,是将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头,浸入铁水包熔池一定深度,借其旋转产生的漩涡,使氧化钙或碳化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应,达到脱硫目的。其优点是动力学条件优越,有利于采用廉价的脱硫剂如CaO,脱硫效果比较稳定,效率高(脱硫到≤0.005 %) ,脱硫剂消耗少,适应于低硫品种钢要求高、比例大的钢厂采用。
不足是,设备复杂,一次投资较大,脱硫铁水温降较大。 喷吹法,是利用惰性气体(N2或Ar)作载体将脱硫粉剂(如CaO,CaC2和Mg)由喷枪喷入铁水中,载气同时起到搅拌铁水的作用,使喷吹气体、脱硫剂和铁水三者之间充分混合进行脱硫。
目前,以喷吹镁系脱硫剂为主要发展趋势,其优点是设备费用低,操作灵活,喷吹时间短,铁水温降小。相比KR法而言,一次投资少,适合中小型企业的低成本技术改造。
喷吹法最大的缺点是,动力学条件差,有研究表明,在都使用CaO基脱硫剂的情况下,KR法的脱硫率是喷吹法的四倍。 KR法与喷吹法的发展及现状 从前面分析二者的方法和特点可以知道,它们互有长短、各具特色,这也决定了它们的发展历程和现状必然是不同的。
进一步了解它们的发展和现状,将更有利于理解各自技术的特点。 从时间上来看,喷吹法的研发及应用要早于机械搅拌法。
喷吹法主要有原西德Thyssen的ATH(斜插喷枪)法、新日铁的TDS(顶吹法)和英国谢菲尔德的ISID法,早在1951年,美国钢厂就已成功地运用浸没喷粉工艺喷吹CaC2粉进行铁水脱硫。直至今日,尽管两种脱硫工艺方法在技术上都已相当成熟,全世界绝大多数钢铁厂广泛采用仍是铁水喷粉脱硫工艺。
机械搅拌法有原西德DO (Demag-Ostberg) 法、RS (Rheinstahl) 法和赫歇法, 日本新日铁的KR (Kambara Reactor) 法和千叶的NP 法,其中,以KR法工艺技术最成熟、应用最多。KR法搅拌脱硫是日本新日铁广钿制铁所于1963年开始研究,1965年才实际应用于工业生产,之后迅猛的发展趋势表明,它具有投入生产使用较早的喷吹法无可比拟的某种优势。
在冶金工业中喷吹这种形式应用非常广泛,比如在转炉及精炼工艺中的各种顶吹、底吹和复吹技术等。当铁水预处理时,使用喷吹法把脱硫剂加入铁水中进行脱硫,这显然是可行的且易于人们接受。
最早脱硫剂是以氧化钙基为主,辅助添加CaC2,而且喷吹过程也很难获得较好的动力学条件,这时主要面临两个问题:一是,如何保证CaC2的安全存贮运输和脱硫剂的脱硫效果;二是,怎样解决因动力学不足导致的脱硫效率低下,不能实现深脱硫的问题。 第一个问题侧重于开发使用更具有脱硫效率且安全的脱硫剂,于是出现了镁基复合喷吹法,脱硫效果有所改善却成效不大,而且镁粉在运输、储存、使用中同样存在很多的安全隐患,给生产带来诸多不便。
然而,新型脱硫剂——钝化颗粒镁的开发成功,使纯镁喷吹脱硫技术得以实现,达到了真正高效安全的工艺目标,目前,镁系脱硫剂已经成为世界铁水预处理中的主导脱硫材料。针对第二个问题,如何才能获得更好的动力学条件呢?从工艺模式着手,技术人员研发出了具有实际应用价值的机械搅拌脱硫法,其中以KR法为典型,在根本上改善了脱硫过程中的动力学条件,并可以在脱硫剂中不加CaC2而主要采用CaO,避免了生产中使用CaC2而带来的不便和危险。
然而,在工业应用时却又出现许多技术难题,比较突出的如,搅拌头的使用寿命较短;单工位操作设备导致更换搅拌头的同时无法进行铁水脱硫等。可最终这些难点还是被陆续攻破,解决了搅拌头。
5.炉外精炼技术发展中面临的问题及方向是什么
炉外精炼技术发展中面临的问题及方向是:① 实现炉外精炼工艺的智能化控制,根据来料钢水的各种技术参数,利 用信息技术,制定最佳的精炼工艺方案,并通过计算机控制各精炼工序。
精炼 工位配备快速分析设备,实现数据网络化,减少热停等待时间。② 炉外处理设备将实现“多功能化”。
在水钢精炼设备中将渣洗精炼、真 空冶金、搅拌工艺以及加热控温功能全部组合起来,实现精炼,以满足超纯净钢生产的社会需求。③开发高纯度、高密度、高强度的优质碱性耐火材料,以适应不同精炼 炉的需要,注重产品质量的稳定性。
耐火材料的使用条件应尽可能与炉渣相适 应,最大限度地降低侵蚀速度。 要根据精炼设备的实际情况形成不同层次的配 套材料,研究开发保温和修补技术,提高炉衬的使用寿命。
④减少精炼过程的污染排放,精炼过程会产生大量废气,其中含S02、Pb、金属氧化物、悬浮颗粒等,在真空脱气冷却水中含有固态悬浮物、Pb、Zn等,这些污染物须经企业内部的相关处理,把污染程度降低到符合排放标 准后再排放,加强环境保护意识。
6.炉外精炼基本原理
炼钢工艺本身的根本改革,即由以往的全部冶炼任务在冶炼炉中完成的传统炼钢法,转变到冶炼炉只进行脱碳去磷初炼,将脱硫、调整钢水成分和温度的精炼任务转到炉外精炼装置中去完成的两次炼钢法。这一转变使过去用传统炼钢法难以生产的许多高质量钢种、各种特殊用途钢都能以非常经济的方法大量生产,并使钢内气体含量、夹杂物含量与形态、成分偏差等影响质量的因素均达到前所未有的水平,进而大大改善了钢的化学与机械性能,取得巨大的经济效益。在炼钢生产内部,由于采用炉外精炼技术,炼钢炉的负荷大大减轻。钢水炉外精炼后,其成分与温度非常均匀,使连续的后步浇注工艺变得稳定,使前后步生产环节更为协调与流畅。
炉外精炼的任务是使钢水更纯洁,并使各种成分达到所要求的标准。采取此种措施可使氧、氢和其它杂质降低到极限值。其主要功能如下: ⑴通过钢水激烈的搅拌,使钢液温度、成分均匀化。 ⑵通过精确地加入合金料,准确地控制钢液成分和节省各种合金及脱氧剂。 ⑶通过喷入脱硫变质剂,能得到含硫低的钢液,达到控制硫化物的目的。 ⑷借助减压下的CO反应,进一步降低钢液中的溶解氧,或通过在钢液中的强烈的紊流流动,促进氧化夹杂物的凝聚,改善钢液的清洁度。⑸通过降低压力并促进钢液和气相之间物质交换措施相结合,降低钢中氢含量,以消除白点。 ⑹采用加热方式进行炉外精炼时,可以精确地调整钢液温度,在初炼炉与连铸机之间起到缓冲与协调作用,并有效地稳定连铸工艺。 ⑺稳定地匹配炼钢炉和连铸机,并促进连铸机和热轧机的高温直接连接,尤其是促进高水平的高温直接连接。
目前,钢水炉外精炼的方法已多达数十种,且各 具特点,但就其基本方法而言(按炉外精炼技术的作 用)可归纳为四类: 1)搅拌。采用电磁力、惰性气体或机械搅拌的方法搅 拌钢水; 2)真空脱气。应用真空、惰性气体或还原气氛等,为 钢水精炼提供一个理想的精炼气氛条件; 3)升温。采用电弧加热、埋弧加热、等离子加热等加 热设施,或增加钢水中的化学热,以补偿精炼过程中 钢水的温度损失; 4)喂丝或喷粉。
渣洗伴随在以上几种方式,也算是精炼的一种方式吧。
由于炉外精炼涉及的内容太多,不再多写,具体的还是建议去搞本专业点的书仔细研究吧
7.炼钢过程中炉外精炼的意义
意义:炉外精炼是把一般炼钢炉中要完成的精炼任务,如脱硫、脱氧、除气、去除非金属夹杂物、调整钢的成分和钢液温度等,炉外的“钢包”或者专用的容器中进行。这样就把原来的炼钢工艺分成两步进行: 第一,在一般炼钢炉中进行熔化和初炼,称为初炼炉; 第二,在钢包或专用的精炼容器中进行精炼。这些“钢包”或者专用的容器称为精炼炉。
将转炉、平炉外精炼炉或电炉中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫“二次炼钢”。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。这样将炼钢分两步进行,可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。
8.急求化学论文 2000字
简单点说,改变成分,性能绝对会改变! 比如碳含量,高低影响合金的强度和韧性。
既然是合金,性能当然是由成分决定的! 炼钢工艺过程 造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。
例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。 出渣:电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。
如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造还原渣时,原来的氧化渣必须彻底放出,以防回磷等。 熔池搅拌:向金属熔池供应能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反应的动力学条件。
熔池搅拌可藉助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。 电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化,促进冶金反应过程的目的。
采用底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀,从而改善钢质量,降低成本,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。
熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。 氧化期和脱炭期:普通功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。
也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。
脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度,要求脱碳量大于0.2%左右。
随着炉外精炼技术的发展,电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。 精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反应选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期:普通功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。
目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。 炉外精炼:将炼钢炉(转炉、电炉等)中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。
炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。
精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。
炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
钢液搅拌:炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化,并能促进冶金反应。
多数冶金反应过程是相界面反应,反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下,其冶金反应速度很慢,如电炉中静止的钢液脱硫需30~60分钟;而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3~5分钟。
钢液在静止状态下,夹杂物*上浮除去,排除速度较慢;搅拌钢液时,夹杂物的除去速度按指数规律递增,并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。 钢包喂丝:通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂,如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。
它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。 钢包处理:钢包处理型炉外精炼的简称。
其特点是精炼时间短(约10~30分钟),精炼任务单一,没有补偿钢水温度降低的加热装置,工艺操作简单,设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等装置。
如真空循环脱气法(RH、DH),钢包真空吹氩法(Gazid),钢包喷粉处理法(IJ、TN、SL)等均属此类。 钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。
其特点是比钢包处理的精炼时间长(约60~180分钟),具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特殊性能钢种(如超纯钢种)的精炼。真空吹氧脱碳法(VOD)、真空电弧加热脱气法(VAD)、钢包精炼法(ASEA-SKF)、封闭式吹氩成分微调法(CAS)等,均属此类;与此类似的还有氩氧脱碳法(AOD)。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反应,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”(气泡中H2、N2、CO的分压接近于零),具有“气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。
用惰性气体加氧进行精炼脱碳,可以降低碳氧反应中CO分压,在较低温度的条件下,碳含量降低而铬不被氧化。 预合金化:向钢液加入一种或几。
9.炉外精炼的工艺特点
炉外精炼具有共同工艺特点:①选择一个理想的精炼气氛条件,通常采用真空、惰性气氛或还原性气氛。②对钢液进行搅拌,可采用电磁感应、惰性气流或机械方法搅拌。③钢液加热,在精炼过程中通常采用电弧加热、埋弧加热、等离子加热或增加化学热等。各种炉外精炼法不外乎这三个方面技术的不同组合。