攀鋼RH真空裝置及處理效果

- 38 - 2010 年第 33 卷第 5 期 攀鋼 空裝置及處理 效果 宋 偉 1,2 （ 1. 昆明理工大學(xué) 材料與冶金工程學(xué)院 ； 2. 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司 提釩煉鋼廠） 摘 要 ： 介紹了攀鋼 3 套 空處理裝置 的 主要設(shè)備情況 及 代表 鋼種的 理 效果 ， 對(duì) 超低碳鋼生產(chǎn)過程中存在的主要問題 提出了 建議 ，認(rèn)為 在 理間隙加強(qiáng)真空室冷鋼 的 清理，采用無碳鋼包及微碳合金，加強(qiáng)工藝控制和設(shè)備維護(hù)， 可以 進(jìn)一步提高真空脫碳效果 ，提高 成品碳含量 3010 6 比例 。 關(guān)鍵詞 ： 置 ； 脫氣 ； 脫碳 0 引 言 環(huán)脫氣法是一種重要的爐外精煉方法，具有處理周期短 、生產(chǎn)能力大、精煉效果好、容易操作等一系列優(yōu)點(diǎn)，在煉鋼生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。 攀鋼提釩煉鋼廠于 1997 年 11 月 在 板坯 生產(chǎn)線投產(chǎn)了第一臺(tái) 空處理裝置， 經(jīng)過二、三期工程建設(shè)和三期技術(shù)改造， 又 相繼 在 1#方坯和 2#方坯各 增加了 一 臺(tái)雙工位的 空處理裝置 。目前，攀鋼擁有 3 臺(tái) 備處理能力，該裝備為 攀鋼新產(chǎn)品開發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)品升級(jí)起到了非常重要的作用。 1 攀鋼 要裝備 情況 攀鋼 130 置 主要由 真空室系統(tǒng)、 真空系統(tǒng)、合金與渣料添加系統(tǒng)、頂槍加熱系統(tǒng)、液壓提升系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)和自動(dòng) 控制系統(tǒng)等構(gòu)成。真空系統(tǒng)有四級(jí)蒸汽噴射泵，為了滿足脫碳及脫氫能力，第三、第四級(jí)噴射泵采用并聯(lián)形式以加強(qiáng)抽氣能力。合金與渣料添加系統(tǒng)由 16 個(gè)高位料倉(cāng)、 3 個(gè)稱量料斗、皮帶機(jī)、真空料斗、合金溜槽等構(gòu)成。攀鋼 130 置主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表 1。 表 1 攀鋼 備的參數(shù) 處理方式 處理量 /(t爐 1) 抽氣 能力 /(kgh 1） 環(huán)流氣 流量 / (L1） 真空度 /漬管內(nèi)徑/氧速率 / (m3h1) 插入深度 /均脫碳時(shí)間/站溫度合格率 /% 平均處理周期 / ( 1） 鋼 水 成分 合 格率 /% 年處 理量 /萬 t 板坯 下動(dòng)式 135 550 63 100 450 1 200 500600 1820 96 3040 99 50 1#方坯 下動(dòng)式 135 550 50 70 100 450 加熱 500 不能脫碳 95 2030 99 100 2#方坯 上動(dòng)式 135 550 50 70 100 450 加熱 600 不能脫碳 95 2030 99 50 多功能 頂槍 系統(tǒng) 多功能頂槍 （ 具有吹氧脫碳、加鋁吹氧化學(xué)加熱及吹煤氣 /氧氣燃燒加熱功能。 其主要 由升降裝置、密封通道、點(diǎn)火燒嘴、 及廢氣排放裝置等組成 ，見表 2。 攀鋼板坯 要是用于吹氧，在生產(chǎn)超低碳鋼過程中進(jìn)行吹氧強(qiáng)制脫碳。 攀 鋼 技 術(shù) - 39 - 表 2 的主要參數(shù) 行程 /降速度 /(m1) 加熱速度 /( h 1) 點(diǎn)火燒嘴的點(diǎn)火溫度 / 槍體結(jié)構(gòu) 能源介質(zhì) 800 16 60 800 四套管 氧氣 /煤氣 整體真空室系統(tǒng) 插入管與真空室采用整體焊接，真空室頂蓋靠重力及密封件與真空室連接密封 ，減少漏氣情況的發(fā)生 ，其主要參數(shù)見表 3。 表 3 空室主要參數(shù) 空室總高 整體真空室 插入管 吹氬小管數(shù) /個(gè) 循環(huán)氣體類型 中心距 內(nèi)徑 外徑 10 300 6 700 1 300 450 1 200 10 2 真空泵系統(tǒng) 工作泵抽氣能力大小，應(yīng)根據(jù)處理的鋼種、處理容量、脫氣時(shí)間、循環(huán)流量以及處理過程中鋼液脫氣規(guī)律來確定。 真空泵系統(tǒng)是 置的核心，選擇合適的真空泵系統(tǒng)直接關(guān)系到真空精煉的冶金效果、生 產(chǎn) 成本和冶煉時(shí)間 。 攀鋼 用的真空泵為四級(jí)串聯(lián)式蒸汽噴射泵 ， 其主要參數(shù)如下： 抽氣能力： 550 kg/h（ 67 ）， 1 300 kg/h（ 1330 ）， 2 800 kg/h（ 8 000 ）， 3 500 kg/h（ 13 300 ）； 極限真空度： 30 氣體冷卻形式：管式水冷； 冷凝器形式和數(shù)量：噴淋式；冷凝器 3 個(gè)水分離器 1 個(gè)。 真空泵系統(tǒng)主要由三級(jí)增壓泵和二級(jí)并聯(lián)的噴射真空泵組成，帶有二臺(tái)中間冷凝器和一臺(tái)末級(jí)冷凝器及一套真空壓力調(diào)節(jié)裝置。冷凝器的作用是將前級(jí)噴射泵排出的蒸汽冷凝成水以提高后級(jí)噴射泵的 效率。五級(jí)真空泵降低了第二級(jí)增壓泵的負(fù)擔(dān)，減輕了第二級(jí)真空泵彎頭處的磨損，提高了真空泵系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，降低了真空泵的能耗，增加了真空度調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)，因此，它可根據(jù)不同鋼種對(duì)精煉的要求靈活選擇真空泵運(yùn)行數(shù)量，達(dá)到最大限度利用設(shè)備的目的 1。 驅(qū)動(dòng)氣體系統(tǒng) 氬氣作為驅(qū)動(dòng)氣體從上升管吹入 真空室，是 液循環(huán)的動(dòng)力源，吹氬流量的大小直接影響鋼液循環(huán)狀態(tài)和脫碳等冶金反應(yīng)。吹氬流量與抽真空控制不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈噴濺。由于脫碳過程中生成 體，必然加劇噴濺程度，因此，在脫碳時(shí)吹氬流量應(yīng)先調(diào)小，隨著 應(yīng)的減弱而適當(dāng)增大，直到脫碳結(jié)束時(shí)，達(dá)到所需吹氬流量。 2 代表 鋼種 理 效果 重軌鋼 攀鋼 1#方坯真空精煉 裝置 為 要處理重軌鋼，功能是真空脫氣，去除夾雜。 重軌鋼在真空處理過程中主要采用本處理模式， 即 整個(gè)處理過程循環(huán)氣體流量保持恒定，真空度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而快速降低，其目的是經(jīng)過一定時(shí)間的脫氣，降低鋼中的 H、 N活度，減少夾雜物、提高鋼水純凈度。 大量實(shí)驗(yàn)研究 表明 ，攀鋼 1#方坯 置 處理重軌鋼脫氫 效果較好。 處理后重軌鋼 H含量分布如圖 1 所示 ， 由圖 1 可見， 理后 H含 量在 0 6 以內(nèi)的爐次占 94%。 利用 空處理脫氫，脫氫效果十分顯著，脫氫率可達(dá) 60% 80%。 圖 1 重軌鋼 理后 H含量分布 超 低碳 深 沖 鋼 攀鋼板坯 真空 精煉 裝置 為 要處理超低碳鋼。 理 超低碳鋼（如 ） 的主要 目的 是真空脫碳。 在真空條件下，由于碳、氧反應(yīng)非常激烈，產(chǎn)生的 體很快被抽走，脫碳的同時(shí)也在脫氧 。010203040506070800 . 5 0 . 5 1 1 . 0 1 . 0 1 1 . 5 0 1 . 5 1 2 . 0 0 H 1 06比例/%- 40 - 2010 年第 33 卷第 5 期 16 161825171913 12 13 14 12 120510152025301 2 3 4 5 6爐次TO106處理前處理后因此， 空脫氣的脫氧脫碳 效果較好 ,一般經(jīng)過空處理的鋼水 ,全氧含量可保持在 2010010H 出站 C可保持在 3010下。 理時(shí)真空度對(duì)鋼水中碳含量有決定性影響，脫碳反應(yīng)的熱力學(xué)方程 如下 ： 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下 :CO=0 (1) 攀西地區(qū)大氣壓下 :CO=0(2) 式中 ， C、 O分別為鋼水中碳、氧濃度，； 真空室內(nèi) 體分壓 ，即 理時(shí)的真空度 。 從 式 (1)、 式 (2)可知，在 理過程中， 真空室內(nèi)壓力越小，脫碳效果越好 。 從圖 2 可以看出，攀鋼板坯生產(chǎn)超低碳鋼 理過程中 ，一般處理15 右，生成的 很少了 ， 表明脫碳反應(yīng)已經(jīng)很微弱 。 圖 2 超低碳鋼 理時(shí)間與廢氣中 量的關(guān)系 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼 攀鋼 2#方坯真空精煉也為 要處理低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼。 低 碳鋁鎮(zhèn)靜鋼主要采用輕處理模式，輕處理是指在 6 26 低真空度下進(jìn)行成分、溫度調(diào)整的處理方式。 統(tǒng)計(jì) 10 爐車軸鋼 真空處理前鋼水氧活度為 0 61210 6，處理后為 0 6 0 6，平均下降了 處理前后鋼水 TO變化見圖 3。 圖 3 真空處理前后鋼水 TO變化 由圖 3 可知，經(jīng)真空處理后， TO有了明顯降低，平均值由進(jìn)站的 0 6 降為 0 6，降低率 平均達(dá) 表明真空處理有較好的去除夾雜物效果。在管坯鋼 27氣瓶鋼、齒輪鋼等品種上也 取 得到了 較好 效果。 從 2007 年 11 月初投產(chǎn)至今，所有經(jīng) 2#方坯理的鋼種出站 H均控制在 0 6 以下。 圖4 是不同處理時(shí)間對(duì) H的影響。由圖 4 可見，處理時(shí)間 12 25 圍內(nèi)，鋼水 H含量變化不大，即 理時(shí)間 12 能滿足鋼水 H含量控制要求 。 圖 4 真空處理時(shí)間對(duì)鋼 水 H含量的影響 3 存在 的 主要 問題 及建議 理過程中，從上升管吹入的氬氣，形成大量的氣泡，氣泡受熱不斷膨脹并帶動(dòng)鋼水上升，當(dāng)氣泡進(jìn)入真空室后，由于壓 差使氣泡破裂，在破裂的瞬間將鋼液擊碎形成無數(shù)小液滴，在此過程中即 完成了 各種脫氣反應(yīng)，但同時(shí)部分液滴可吸附于真空室 壁，經(jīng)數(shù)爐堆積后，就在 室 內(nèi)形成了所謂的 “冷鋼 ”。 冷鋼是伴隨 液環(huán)流而生，是理的孿生產(chǎn)物 。一方面，在生產(chǎn)中冷鋼容易導(dǎo)致生產(chǎn)超低碳鋼后期鋼水增碳；另 一方面，冷鋼形成以后，粘附在真空室內(nèi)，需要花費(fèi)大量時(shí)間清理，制約了 理能力 2 建議攀鋼 利用脫碳過程中產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w的二次燃燒或通過外界的煤氣加熱提高槽溫以減少或避免冷鋼的粘結(jié) ， 處理間隙過程中通過加熱保溫，消除已形成的冷鋼。 隨著汽車用鋼板對(duì)鋼質(zhì)量的要求日益提高，其對(duì)鋼中碳含量也提出了更高的要求，特別是超深沖用鋼，要求鋼中碳含量控制在 3010 6 以內(nèi)。 真空脫碳處理后，攀鋼 理 脫碳期結(jié)束時(shí)碳含量多數(shù)能控制在 3010 6 以內(nèi)，但是至連鑄開澆之前鋼水增碳量較嚴(yán)重，且波動(dòng)較大， 成品碳含量01020304050600 5 10 15 20 25 30l/ 5 10 15 20 25 30 理時(shí)間 /0 50 40 30 20 10 0 廢氣中L )3 15 17 19 21 23 25 27處理時(shí)間/106H106 11 13 15 17 19 21 23 25 27 理時(shí)間 /n=223 爐 攀 鋼 技 術(shù) - 41 - 3010 6 的比例 僅為 50%左右，成為 限制產(chǎn)品使用 性能的 主 要環(huán)節(jié)。 因此，為進(jìn)一步降低 成品碳含量， 重點(diǎn)是要減少 理后期鋼水增碳，應(yīng)在保證真空室不結(jié)冷鋼的前提下，使用無碳鋼包及微碳合金。另一方面， 建議 加強(qiáng) 站鋼水碳含量和 aO控制 ，利用 對(duì)碳高爐次進(jìn)行強(qiáng)制脫碳 ，縮短處理時(shí)間 ， 并 加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)控與維護(hù)等，提高處理過程的抽氣能力，以維持足夠長(zhǎng)的深真空時(shí)間和進(jìn)一步降低真空度 ，達(dá)到深脫碳的效果 。 4 結(jié)論 1） 攀鋼 提釩煉鋼廠 目前 有 三套 備 ， 其中板坯系統(tǒng)配備 1 套 主要用于超低碳鋼的生產(chǎn) ，方坯系統(tǒng)配備 2 套 一套主要用于重軌鋼的生產(chǎn)，一套主要用于 氣瓶鋼、車軸及管坯等型線品種 的生產(chǎn) ， 置在在脫氣、合金化和去除夾雜等方面均起到了較好效果， 為提高鋼水質(zhì)量和 品種開發(fā)提供了有力 的保障 。 2）攀鋼 理重軌鋼、超低碳鋼及低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的效果均能滿足 鋼種 要求，處理后重軌鋼及低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的 H 0 6， 理脫碳期結(jié)束時(shí)碳含量 可控制 在 3010 6。 3） 攀鋼 煉 方面 還 存在 真空室及廢氣管道結(jié)冷 鋼及 成品 碳含 量 3010 6 比例偏低等 問題 ， 建議 在 理 間隙利用煤氣 加強(qiáng) 冷鋼 清理 ，采用無碳鋼包及微碳合金，并加強(qiáng)工藝控制和設(shè)備維護(hù)， 進(jìn)一步降低 成品碳含量。 參考文獻(xiàn) 1 北京鋼鐵研究總院 國(guó)產(chǎn)爐外精煉設(shè)備的裝備水平和使用情況 /第一次全國(guó)鐵水預(yù)處理與鋼的二次冶金會(huì)議報(bào)告文集 1992： 342 趙沛，成國(guó)光，沈甦爐外精煉及鐵水預(yù)處理實(shí)用技術(shù)手冊(cè) 北京： 冶金工業(yè)出版 社 , 2004： 224. 3 劉柏松 碳過程模型與工藝優(yōu)化河北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 , 2005. 編輯 楊冬梅 收稿日期： 2010 新日鐵與塔塔鋼鐵公司將聯(lián)手在印建高爐 日本新日鐵公司和印度塔塔鋼鐵公司正就成立一合資公司并在印度建高爐舉行進(jìn)一步會(huì)談。 據(jù)稱，計(jì)劃建的這座高爐投資 2 0003 000 億日元，年產(chǎn)能 300 萬 t，預(yù)計(jì) 2013 年投產(chǎn)。隨著印度鋼需求的增長(zhǎng)，合資公司還將在印度建第二座高爐。 2010 年 年 初，新日鐵與塔塔鋼鐵公司 敲定投資 350 億日元成立一家汽車鋼板合資公司，并計(jì)劃年產(chǎn)能60 萬 t， 2013 年投入運(yùn)轉(zhuǎn)。在該合資公司中，塔塔鋼鐵擁有 51%股份，新日鐵擁有 49%股份。塔塔鋼鐵公司希望通過合資