炼钢-精炼工艺介绍【专业教学】.ppt
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1、精炼工艺,谭永明,1,教育课件,目录:,精炼过程用原料 钢包吹氩工艺 钢包喂线工艺 CAS工艺 合成渣工艺 LF钢包精炼炉,2,教育课件,1、精炼过程用原料,1、1铁合金及包芯线 铁合金的作用在出钢过程中可脱除钢水中的部分氧,同时满足或调整钢种对化学成分的要求。 可以根据钢种、出钢量及合金成份等来计算合适的合金加入量。 常用的铁合金化学成分见表1 中碳锰铁:,3,教育课件,1、精炼过程用原料,硅铁: Si-Ca-Ba包芯线: Si-Ca包芯线: Al线:,4,教育课件,1、精炼过程用原料,1、2调温废钢 要求干燥、清洁,不得混有泥沙、油类和大量氧化铁,不能有密闭容器和夹有铅、锌、锡等有色金属。
2、 块度要求:直径40mm;单重4Kg/块;长度400mm 调温废钢冷却效应:7/300kg(115T钢水) 13增碳剂 袋装20Kg/包,要求固定碳含量94%,S0.5%,H2O0.5% 粒度3-8mm。,5,教育课件,1、精炼过程用原料,1、2调温废钢 要求干燥、清洁,不得混有泥沙、油类和大量氧化铁,不能有密闭容器和夹有铅、锌、锡等有色金属。 块度要求:直径40mm;单重4Kg/块;长度400mm 调温废钢冷却效应:7/300kg(115T钢水) 13增碳剂 袋装20Kg/包,要求固定碳含量94%,S0.5%,H2O0.5% 粒度3-8mm。,6,教育课件,1、精炼过程用原料,14常用气体
3、141惰性气体 氮气、氩气等为冶金用惰性气体。主要用于二次钢水的保护与隔离,以及对钢水精炼时的搅拌、吸气、去杂质等。对人体的危害表现为窒息性伤害,浓度达到25g/m3时有危险。 要求:干燥、干净、无杂质、水分1%、纯度99.9%、 氧气6PPm、氮气20PPm、氧气氮气20PPm 15钢包炉用材料 151冶金石灰: 采用转炉炼钢用活性石灰,保存期不得大于10天。,7,教育课件,1、精炼过程用原料,152萤石: 153埋弧渣:,8,教育课件,1、精炼过程用原料,154电极 1#LF炉:450mm高功率石墨电极(长度1800100 mm) 知识点:1、精炼用主要耐火材料和辅助材料的规格、名称、性能
4、及主要 化学成份。 2、精炼用能源介质的要求、功能特点。,9,教育课件,1、精炼过程用原料,技能点: 1、掌握所用合金、材料的微调计算方法。 例:试计算钢水成份Si、Mn增加0.01%,须加入多少合金? (已知:钢水量为115t,中碳锰铁Mn含量80%,收得率85%,硅铁Si量75%,收得率80%) 2、正确使用各类能源介质。 思考点: 1、精炼所用耐火材料、辅助材料、能源介质等各项指标依据要求如何确定? 2、各类材料、介质等对钢水作用?在使用中应注意哪些事项?,10,教育课件,2、钢包吹氩工艺,21钢包吹氩主要工艺参数 钢包吹氩应根据钢种性质、钢水状态、精炼目的,来选择合适的气体参数(耗氩量
5、、吹氩压力、流量、时间等),这些参数决定了吹氩强度的大小及精炼的效果。 211耗氩量 吹氩量低,吹入钢水中的氩气只起搅拌作用或稍微改善了去除夹杂物的条件,脱氧去气和保护钢水的作用未发挥出来。 212氩气压力 氩气压力指氩气管道压力,并不表达处理时钢包中氩气压力。 吹氩压力受钢水静压力、钢渣状况等因素影响,对不同钢种、,11,教育课件,2、钢包吹氩工艺,出钢量、不同渣况等条件,吹氩压力将发生变化。一般钢包吹氩压力为0.20.5MPa之间。 吹氩压力大,搅拌动力大,气泡上升快,气泡在钢水中停留时间短,同时与钢水接触面积小。因而,为提高吹氩效果,应保持较低压力下,加大氩气流量。 213氩气流量和吹氩
6、时间 采用透气砖吹氩,吹氩时间不宜太长,一方面受钢水温度下降的限制,另一方面是吹氩时间过长,钢包内衬耐火材料受侵蚀,导致非金属夹杂物增加。但吹氩时间不足,碳氧反应未能充分进行,非金属夹杂物及气体不能很好去除,吹氩效果不明显。,12,教育课件,2、钢包吹氩工艺,一般吹氩时间控制在515min,氩气流量控制在2040m3/(mint)。 214氩气泡尺寸 吹氩正常时,氩气流量和压力一定时,氩气泡越细小,在钢水中分布越均匀,则它与钢水接触的面积就越大,氩气的精炼效果就越好。 氩气泡大小由透气砖的气孔尺寸决定,要求透气砖的孔隙细小一些,如果再细小则阻力增大,透气性会变差。 215比搅拌功及均匀化时间
7、见CAS底吹搅拌工艺。,13,教育课件,2、钢包吹氩工艺,22钢包吹氩效果 221均匀钢水成份和温度 氩气通过“发泡”对钢水产生强烈的搅拌作用,使钢包内的钢水被充分搅拌,从而达到均匀钢水成份和温度的目的。 222降低钢中气体含量 钢包吹氩可以降低氢、氧、氮的质量分数,底吹氩与顶吹氩比较,去氢率可提高15%左右,去氧率、去氮率可提高10%左右。 223降低钢中夹杂物含量 吹氩对降低夹杂物明显,底吹氩比顶吹氩提高约25%。,14,教育课件,2、钢包吹氩工艺,知识点:1、钢包吹氩的主要工艺参数有哪些? 2、钢包吹氩的效果有哪些? 技能点: 掌握钢包吹氩的要求,熟悉氮、氩气管道开关、走向,掌握调整氩气
8、压力、流量的基本技能。 思考点: 1、如何评价全程吹氩效果。,15,教育课件,3、喂线工艺,31喂线设备 喂线机主要由线盘驱动机、喂线驱动机和电气控制组成。 图1 喂线机示意图,16,教育课件,3、喂线工艺,32喂线速度的选择 喂线机的速度必须保证喂入的线能在钢水中均匀分布,要求:一方面包芯线能在钢水中一定深度内熔化,另一方面要具有一定动能冲到钢包底部,并使钢水产生紊流。 举例:求Al线的喂线速度 根据热传导方程: = = 式中: t小时后xm处铝线的温度; 铝的导热系数,22.19W/(m) c铝的质量热容,900kJ/(kg) 铝的密度,2.7g/cm3。,17,教育课件,3、喂线工艺,考
9、虑钢水温度1580,铝线常温25,则铝的熔化时间t(s)与直径d(mm)的关系为: t=0.133d2 另根据能量守恒定律可求出铝喂入钢水的最大深度h: AlV02/2=(Fe-Al)gh Fe钢水密度,取7.6kg/cm3; V0喂线速度,m/s。 根据以上两个因素,考虑用铝线直径和喂线速度,可得出铝熔化区及熔化的铝液可冲入钢水的距离。 33喂线冶金效果 331合金及铝的收得率高 采用喂线工艺在出钢前向钢包内加入了脱氧剂,有利于合金化时硅、锰收得率的提高。,18,教育课件,3、喂线工艺,低碳钢出钢终点碳低,钢水氧化活性强,钢水中aO大于渣中(FeO)相平衡的aO,需要更多的铝脱氧,因此低碳钢
10、喂铝线铝的收得率低。 经验公式:Al=75.9C%-2.24(FeO)%+45.7 332钢中氧及氧化物夹杂含量降低 喂入Si-Ca(-Ba)线,可以降低钢中Al2O3夹杂。 喂Ca-Si线时钙的蒸气压较高,反应剧烈,相当一部分钙烧损,降低了钙的利用率。 333钢中夹杂物变性 喂入Ca包芯线应使反应生成物的成份在3(CaO)(Al2O3)与(CaO)(Al2O3)范围内,这样可确保在炼钢温度下的铝酸盐呈液态,改变Al2O3形态(固态块状、锐边型变成液态球型)。,19,教育课件,3、喂线工艺,334脱硫作用 喂线钢水由于出钢前加入脱氧剂或顶渣,脱硫条件好,钢水温度越高,吹氩搅拌强度越大越有利于脱
11、硫。 知识点:1、喂线机的组成、结构及工艺参数要求。 2、喂线的主要冶金效果有哪些。 技能点: 1、正确操作喂线机,掌握喂线工艺参数值的设定、计数。 2、掌握喂线脱氧、酸溶铝控制的计算。,20,教育课件,3、喂线工艺,例: XGL生产,到站O:160pPM,要求出站O:35ppm,试计算喂入的铝线量?(已知:出钢量铝线米单重220g,铝的收得率为70%,出钢量115吨。) 思考点: 1、如何评价喂线处理的冶金效果? 2、不同包芯线的喂入时机及喂入后的吹氩处理应注意哪些?,21,教育课件,4、CAS工艺,41、 CAS装置 CAS精炼技术的原理就是在钢包底吹氩气搅拌钢水的条件下,通过在排开渣的钢
12、水中浸入一个耐火材料制品的罩子。在罩内部,钢液面少渣或无渣,并且在浸罩里形成低(或无)氧化性的氩气气氛。(氩气可以防止空气进入浸罩内。) 图1 CAS工作原理图,22,教育课件,4、CAS工艺,42、主要功能: ()对出钢后粗合金化的钢水进行成分微调和混匀,使钢水合金成分达到内控成分要求,实现窄成分控制; ()对钢水温度进行降温控制与温度混匀,将钢水温度严格控制在一定范围内; (3)为开发品种钢,去除钢中气体夹杂物量,进行炉外精炼。 CAS精炼过程为:钢水包进站底吹氩气搅拌测温取样测钢液面高度底吹排渣浸罩调温、钢水合金调节成份罩外喂线钢包出站。,23,教育课件,4、CAS工艺,43、CAS工艺
13、要求 钢包烘烤:一般要求钢包烘烤应达到1100以上。 转炉挡渣出钢 钢包内渣层过厚回对CAS处理带来不良影响:底吹排渣效果差甚至无法裸露出钢液面,从而造成浸罩内残留渣量多甚至无法进行CAS处理;成份调节时,合金元素收得率降低;钢水脱氧效果差甚至出现钢水回鳞现象等。对于CAS处理最好将钢包钢水顶渣厚度控制在50mm。 钢包渣改质,24,教育课件,4、CAS工艺,钢包渣主要是由转炉出钢过程流入钢包的炉渣和铁合金脱 O产物所形成的渣层。所形成渣氧化性高,渣中(FeO)含量会达到815%,当转炉渣流入钢包的量少时,会因为硅铁脱氧产物(SiO2)在渣中比例增大,而造成钢包渣碱度降低。钢包渣改质的目的就是
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