爐外精煉及鋼澆注

1、8 鋼水爐外精煉,8.1 概述： 爐外精煉是20世紀(jì)60年代以后發(fā)展起來的冶煉技術(shù)，其目的是將原本在轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐等煉鋼主體設(shè)備中完成的任務(wù)，部分分解出來，放在煉鋼后進行進一步的處理，并通過引入抽真空、吹氣和噴粉技術(shù)，實現(xiàn)鋼中有害雜質(zhì)(如：S、P、C、O)、有害氣體（如：H、N）含量和非金屬夾雜物含量和形態(tài)的控制，提高煉鋼生產(chǎn)效率，降低冶煉成本。 根據(jù)要實現(xiàn)的主要目的，爐外精煉分為真空處理、鋼包精煉和氬氧精煉三大類： 真空處理：在澆注前或澆注過程中，利用抽真空的方法，來去除鋼中 的氣體和非金屬夾雜物。側(cè)重于提高和改善鋼的質(zhì)量。 鋼包精煉：在保證質(zhì)量的同時，以提高產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)。 側(cè)

2、重于提高生產(chǎn)效率、降低成本。 氬氧精煉：主要用于生產(chǎn)不銹鋼。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.2 真空精煉 主要目的是去除鋼中氣體和非金屬夾雜物。 另外，對于未脫氧的鋼水，還能進一步脫碳，生產(chǎn)低碳鋼。 真空處理的方法分類：液面脫氣、鋼流脫氣、提升脫氣和循環(huán)脫氣四種。 1. 液面脫氣法： 已被淘汰。 2. 鋼流脫氣法： 目前采用的主要是：倒包法、真空澆注法和出鋼過程脫氣法三種： 原理：利用鋼液流股在真空條件下的突然膨脹，散開成下落的滴狀， 通過降低氣體分壓和增大脫氣面積，實現(xiàn)鋼中氣體含量和非 金屬夾雜物的進一步降低。 缺點：功能單一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勞動條件差，鋼水溫降大。 3. 真空提升脫氣法（DH法）

3、： P223 圖133 原理：利用壓力平衡，通過真空環(huán)境使鋼液液面上升、真空室或鋼 包的升降運動中的位置變化，促使真空室鋼液不斷更新，實 現(xiàn)脫氣的目的,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),3. 真空提升脫氣法（DH法）： 續(xù) 特點：真空室內(nèi)鋼液劇烈沸騰，脫氣表面積大，脫氣效果好； 可使用燃料或電極對鋼液加熱； 處理過程可加入合金，合金元素收得率高； 較小的真空室就可處理較大量的鋼液。 4. 循環(huán)脫氣法（RH法）： （P223 圖134） 原理：鋼液在真空脫氣室進行脫氣，脫氣室下端有鋼水上升管 和下降管，從上升管旁導(dǎo)入驅(qū)動氣體(Ar)驅(qū)動鋼液循環(huán) RH法的優(yōu)點： 脫氣效果好，H可降至13ppm； 鋼水溫降小

4、，一般只下降3080； 適用范圍大，同一設(shè)備能處理不同容量的鋼水； RH法發(fā)展很快，國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種脫氣方法。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.3 鋼包精煉 發(fā)展鋼包精煉的主要是提高生產(chǎn)率，降低成本。方法很多，比較有代表性的為：鋼包真空脫氣法、真空吹氧脫氣法、鋼包爐精煉法等。 1.鋼包真空脫氣法(ASEA-SKF法) （P224 圖135） 1985年，瑞典ASEA與SKF公司聯(lián)合研究發(fā)明的。 生產(chǎn)流程： 電爐出鋼電磁攪拌器除掉初渣造新渣 真空脫氣處理加合金澆注 處理時間：1.5-3小時。 優(yōu)點：可電弧加熱、電磁攪拌，鋼水脫氣時間不受限制； 可進行脫硫、脫氧、調(diào)整成分和溫度，提高鋼水質(zhì)量； 提

5、高電爐的生產(chǎn)率，電爐一般只用于熔化廢鋼； 可擴大品種、降低生產(chǎn)成本和電耗。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.3 鋼包精煉 (續(xù)) 1. 鋼包真空脫氣法(ASEA-SKF法) （續(xù)） 缺點：設(shè)備較復(fù)雜，維修困難，精煉時間較長，耐火材料消耗高。 2. 真空吹氧脫氣法(VOD法) （P225 圖136） 鋼包放置在真空室內(nèi)，吹氧管由真空室頂蓋處插入向鋼包吹氧，鋼 包底部吹入氬氣實現(xiàn)攪拌。 3. 鋼包爐精煉法(LF法) （P225 圖137） 最常用的精煉方法； 取代電爐還原期； 解決了轉(zhuǎn)爐冶煉優(yōu)鋼問題； 具有加熱及攪拌功能； 脫氧、脫硫、合金化； 特點：不用真空，采用電弧加熱、底部吹氬攪拌、爐渣精煉技術(shù)

6、。 具有冶煉功能，脫氣效果好，鋼水成分、溫度均勻。,8 鋼水爐外精煉(續(xù)),8.4 氬氧精煉（AOD法） P226 圖139 通過向爐內(nèi)吹入氬氣和氧氣的混合氣體，實現(xiàn)不銹鋼生產(chǎn)過程的脫 碳保鉻的目標(biāo)。 氧氣用于脫碳，而氬氣用于稀釋氣體，降低環(huán)境中CO分壓，促進脫碳反應(yīng)的進行。 工藝過程：電爐熔化的鋼液扒渣鋼包AOD爐精煉加入合金出鋼 優(yōu)點：可使用價格較低的高碳鉻鐵等，碳、硅含量不受限制； 可大大提高電爐的生產(chǎn)效率； 不用真空，省去了復(fù)雜的真空系統(tǒng)及其設(shè)備； 操作較簡單、維護費用低； 冶煉不銹鋼時，鉻的回收率可達98； 鋼質(zhì)量好。,9 鋼的澆注,就是把在煉鋼爐中熔煉和爐外精煉所得到的合格鋼水，經(jīng)

7、過盛鋼桶及中間鋼包等澆注設(shè)備，注入到一定形狀和尺寸的鋼錠?；蚪Y(jié)晶器中，使之凝固成為鋼錠或鋼坯。 目前采用的澆注方法，有模鑄法和連鑄法兩種。 模鑄法：是傳統(tǒng)的鑄錠方法，產(chǎn)品為鋼錠， 已有百多年的歷史，在我國仍占較重要的地位。 連續(xù)鑄鋼法：產(chǎn)品為鑄坯 是50年代發(fā)展起來的澆注方法，它能直接得到一定斷面形狀的鑄坯，大大簡化了由鋼液到鋼坯的生產(chǎn)工藝和設(shè)備，并為煉鋼生產(chǎn)的連續(xù)化、自動化創(chuàng)造了條件。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.1 模鑄鋼錠法工藝概述 模鑄法：是將鋼包內(nèi)的鋼水注入具有一定形狀和尺寸的鋼錠模中鑄成鋼錠的方法。鋼錠還需經(jīng)過初軋機軋制成鋼坯，然后再進一步軋制成各種鋼材。 9.1.1 鑄錠方法和設(shè)備

8、（1）鑄錠方法： A. 坑鑄和車鑄： B. 上注法和下注法： （2）鑄錠設(shè)備： 主要包括：盛鋼桶、鋼錠模、保溫帽、中注管和底板等。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.1.2 鑄錠工藝 （自學(xué)） 鑄錠工藝流程由生產(chǎn)準(zhǔn)備、澆注鋼錠和鋼錠處理三個步驟組成。 (1). 生產(chǎn)準(zhǔn)備: 清理干凈并烘烤盛鋼桶，檢查水口和塞棒等機構(gòu)；檢查底板與中注管是否平整、嚴(yán)密，湯道磚內(nèi)有無雜物；鋼模有無嚴(yán)重裂紋，鋼模擺放位置正確且平穩(wěn)；安裝好保溫帽或掛板等。,9 鋼的澆注(續(xù)),(2). 鋼錠的澆注。 A. 進行鋼錠澆注應(yīng)首先使鋼液鎮(zhèn)靜，一般為510min。 鎮(zhèn)靜的作用： 鋼液的脫氧和合金化完全，成分進一步均勻； 脫氧產(chǎn)物和其它外來

9、夾雜物充分上浮排除，以純凈鋼質(zhì)； 均勻溫度，出鋼溫度過高時，則可適當(dāng)延長鎮(zhèn)靜時間，以降低澆注溫度。 B. 注溫和注速： 澆注溫度和澆注速度是澆注工藝的兩個基本參數(shù)，應(yīng)嚴(yán)格加以控制。 C. 保護澆注： 目的：防止二次氧化和從空氣中吸收氫、氮等。 保護澆注分類：有渣和無渣保護。 有渣固體和液體渣； 無渣可燃材料和氣體保護,9 鋼的澆注(續(xù)),D. 澆注操作：不同的鋼種，其操作方法亦不相同。 鎮(zhèn)靜鋼：脫氧完全的鋼液。出鋼時加入硅鐵、鋁等強脫氧劑處理， 含氧量為：0.00150.008%。 沸騰鋼：脫氧不完全的鋼液。加入錳鐵等弱脫氧劑處理， 含氧量為： 0.0150.045%。 半鎮(zhèn)靜鋼：脫氧效果介于

10、鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼之間， 含氧量為：0.0040.02% (3). 鋼錠處理 鋼錠的冷卻和退火、精整等工序。 鋼錠的冷卻：模冷、坑冷和熱送。 模冷：鋼錠在鋼錠模內(nèi)冷卻到400以下，再脫模。 坑冷：鋼錠在鋼錠模內(nèi)冷卻到高于700脫模，放在緩冷坑內(nèi)加蓋緩冷， 低于300后出坑。 熱送：高于700脫模，并送到加熱爐加熱，準(zhǔn)備軋制。 鋼錠的退火：目的消除內(nèi)應(yīng)力，降低鋼錠表面硬度，均勻組織和 成分。 鋼錠的精整：目的去除鋼錠表面缺陷。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.2 連續(xù)鑄鋼 連續(xù)鑄鋼是近30年間發(fā)展起來的新技術(shù)。 可將鋼液連續(xù)地鑄成鋼坯，不經(jīng)過初軋，直接送軋鋼車間軋制成鋼材。,9 鋼的澆注(續(xù)),連續(xù)鑄鋼是近

11、30年間發(fā)展起來的新技術(shù)。 可將鋼液連續(xù)地鑄成鋼坯，不經(jīng)過初軋，直接送軋鋼車間軋制成鋼材。 優(yōu)點 鋼液經(jīng)連鑄機可直接得到一定斷面形狀的鑄坯，大為簡化生產(chǎn)工藝和設(shè)備； 鑄坯切頭率比鋼錠少，金屬收得率可提高712。 省去了脫模、整模、鑄錠等一系列工序。 鑄坯內(nèi)部組織均勻、致密，偏析少，性能穩(wěn)定，表面缺陷也少。 可降低能耗。每噸連鑄坯的綜合能耗約可減少130公斤標(biāo)準(zhǔn)煤。 另外，勞動生產(chǎn)率可提高20以上。 缺點： 連鑄設(shè)備較復(fù)雜，對管理和操作的技術(shù)水平要求較高，對耐火材料 質(zhì)量的要求也較高。同時，沸騰鋼、高合金鋼的連鑄還有一定困難。,9 鋼的澆注(續(xù)),9.2.1 連鑄機種類 主要有：立式、力彎式、弧

12、形式、橢圓形式、直式。 主要鋼種為：碳素鋼、低鋁鎮(zhèn)靜鋼； 9.2.2 連鑄設(shè)備 連鑄機由下列幾個主要部分組成的： 澆注設(shè)備、結(jié)晶器、二次冷卻裝置（二冷區(qū)）、拉坯矯直裝置、 鑄坯切割裝置及運輸輥道等。 (1). 澆注設(shè)備: 包括：鋼包、鋼包回轉(zhuǎn)臺與中間包： 鋼包回轉(zhuǎn)臺：是為了方便而迅速地調(diào)換鋼包，實現(xiàn)多爐連鑄，包安放在 鋼包回轉(zhuǎn)臺上進行澆注。 中間包：其作用是貯存一部分經(jīng)盛鋼桶流入的鋼水，減小鋼水注入結(jié)晶 器的沖擊力，穩(wěn)定鋼流和分流。 中間包中的鋼液經(jīng)包下的長水口注入結(jié)晶器。,8 鋼的澆注(續(xù)),(2). 結(jié)晶器：是個無底水冷套，是連鑄機的最重要部件。 主要作用：規(guī)定鑄坯形狀；強制鋼液迅速冷卻，

13、并形成具有足夠強度 和厚度較均勻的坯殼。 整個結(jié)晶器安裝在能以一定頻率作往復(fù)運動的框架上，目的是使結(jié)晶 器能按一定軌道作上下往復(fù)運動，以減輕拉坯阻力，避免初生坯殼與 結(jié)晶器粘連而造成坯殼拉裂。 (3). 二次冷卻裝置： 鑄坯從結(jié)晶器內(nèi)拉出后，坯殼厚度僅1025mm，而中心部分仍是高溫液體。 為了使鑄坯繼續(xù)凝固，在結(jié)晶器下口到拉矯機之間，設(shè)置較長一段噴水冷 卻區(qū)，稱為二次冷卻區(qū)。二次冷卻噴水帶走的熱量約占鋼水在整個連鑄過 程失去熱量50左右。因此，二冷區(qū)的冷卻情況對鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì) 量有很大影響。,9 鋼的澆注(續(xù)),(3). 拉坯矯直裝置： 在二冷區(qū)夾輥輥道的末端設(shè)置拉坯矯直機。 作用：將引錠桿和鑄坯一起拉出；控制拉速并對鑄坯進行表面平整矯直。 (4).切割裝置：火焰切割與機械剪切。 (5).引錠裝置：由引錠頭和引錠桿兩部分構(gòu)成 9.2.3 連鑄工藝 (自學(xué)),復(fù)習(xí)重點,鋼與鐵的定義及區(qū)別； 燒結(jié)工藝過程及主要原燃料； 高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)(如焦比、利用系數(shù)、冶煉