浅谈炉外精炼技术的应用和发展论文_何志斌

浅谈炉外精炼技术的应用和发展论文_何志斌

宝钢湛江钢铁有限公司 524003

摘要:随着科学技术的不断进步,各行各业对于钢材的质量,也提出了更加高的要求。因此,为了能够使自身的钢材能够满足市场的要求,所以需要企业采取最新的炼钢工艺流程,从而提高钢材的纯净度,通过对炉外精炼工艺技术的深入研究与开发,不仅可以降低生产钢材的成本,还能促进精炼工艺技术以及设备的进步,使这项炼钢工艺能够发挥更大的作用。本文对于炉外精炼技术存在的问题及发展方向进行探讨。

关键词:炉外精炼;应用;发展

引言

随着社会发展建设对钢材产品质量以及规格、种类等方面要求的不断提高,世界各国普遍加强了对炼钢工艺的研究,由此而促进了炉外精炼工艺技术的快速发展。我国也努力研发了各种性质、各种型号的炉外精炼设备,使炉外精炼技术得到了很大程度的发展完善,出现许多先进而成熟的精炼工艺技术,如真空循环脱气法.(RH)、钢包精炼炉法(LF)、VOD精炼法等。这些炉外精炼工艺极大地提高了炼钢精炼工艺技术水平,有效地控制了生产成本,提高了产品质量。

1炉外精炼的基本工艺

炉外精炼的工艺有着许多的方法,并且可以根据不同的形式进行组合,从而满足当前的生产要求。在根据设备的目的以及功能的情况之下,还可以将炉外精炼工艺进行更加细致的划分。

常压下的炉外精炼工艺。此类工艺在经验的过程之中,不会使用到升温装置,而采用吹氛搅拌的方法,将物料添加到钢液之中,这一种精炼设备具有操作简单设备、投资成本低的优点,并且特别适合扩大钢材品种、提高钢材质量的需求。

不锈钢精炼工艺。不锈钢精炼法在整个炼钢行业之中都具有非常重要的意义,通过使用这种炼钢方法不仅可以提高生产时的质量,还能控制成本,并且目前市场上对于不锈钢的需求十分巨大,其应用前景非常广泛。

2 发展炉外精炼技术需解决的问题

炉外精炼技术已经应用 40 年,对提高钢的纯净度、精确控制成分含量及细化组织结构等方面都起了重要作用,使冶炼成本大幅降低,同时提高了钢的品质和性能。但在发展的过程中也出现了一些问题,有待于解决,使这项技术更加完美。

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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 SO2、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。

3炉外精炼工艺技术概述及其应用研究

3.1真空循环脱气法(RH)

真空循环脱气法是一种钢液真空处理技术,在1956年由联邦德国Ruhrstahl公司和Heraeus公司共同研发,因此以两公司首字母命名,简称RH法。真空循环脱气法主要是利用了空气扬水泵原理,使钢液在大气压力作用下进入真空室,在高真空作用下可以使钢液中的气体不断释放,从而实现钢液的脱氧、脱碳、脱气处理,真空脱气处理后的钢液再沿下降管返回到钢包中,如此连续反复循环作业。

3.2钢包精炼炉法(LF)

LF炉精炼法是炉外精炼的主要方法之一,该方法起源于日本,主要是利用电弧加热、吹氩搅拌、快速造白渣来实现精炼的。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该方法的主要优势是精炼效果好,适用于超低硫、超低氧的钢材生产;采用电弧加热,热效率高,温度控制精确,满足炼钢精炼的大幅升温要求;设备结构简单,操作简便,采用渣钢精炼工艺,有利于调整生产节奏和合理控制精炼成本。钢包精炼炉法的工艺要点主要包括以下几个方面:

3.2.1温度控制

合理精确的温度控制是完成钢包精炼,保证精炼效果的关键性条件因素。钢包精炼炉法采用了埋弧泡沫技术和电弧加热的方式,有效较低了加热过程中的热量损失,保证了较高的加热效率和对精炼各阶段温度的准确控制。

3.2.2白渣精炼

钢包精炼法主要是通过钢渣反应来实现精炼的,因此白渣精炼也是钢包精炼炉法最为核心的环节。在白渣精炼中主要应注意以下:控制渣子的碱度,一般情况下应保证将渣子的碱度控制在R≥4范围内;保持炉内的弱氧化状态,避免造成炉渣的再氧化过程;采取适当的搅拌强度,在确保熔池中的传质速度的同时,避免将钢液面裸露在外。

3.2.3钢液成分的微调控制

合理的成分微调过程,可确保钢材成分的稳定性,实现良好的冶金过程。以齿轮钢生产为例,为将钢材的淬透性带度控制在4HRc以内,就必须对钢液中的各种合金成分进行精确调整。在成分控制中应注意将快速分析响应时间控制在3~5min内;精确计量钢液重量、合金回收率等参数,然后根据产品性能需要确定所需的合金元素参数,以确保钢液成分的精确性和稳定性。

3.3VD与VOD联合法

VD炉是精炼过程中较为常见的真空脱气设备,可对钢水进行一般的真空脱气处理及真空下合金成分微调,与LF联合使用可以满足各种合金钢、低合金高强度钢以及优质碳钢的生产。VOD炉即是在VD炉中加设了顶吹供氧系统,实现了真空吹氧脱碳,在低碳不锈钢冶炼中有较好的应用效果。该方法中钢包净空高度对精炼强度的影响较大,通常完成钢液脱气处理,要求钢包净高度不低于600mm;钢液碳脱氧处理,净高度不低于900mm;而吹氧脱碳处理则要求钢包净高度在1~1.2m范围内。由于其对钢包净高度的严格要求,因此该方法脱碳处理的周期也较长,一般为40~45min,整个处理周期则需要75~90min。

4炉外精炼技术的发展趋势

回顾20世纪炉外精炼工艺 技术的诞生和 发展历史,可以预言:在21世纪,炉外精炼作为最重要的炼钢生产工序,将会得到进一步地发展。新世纪炉外精炼技术的发展趋势表现为:

(1)真空精炼技术将会更普遍地应用,进一步提高钢水真空精炼的比例。随着钢材纯净度的日益提高,要求真空处理的钢种逐渐增多,真空精炼技术的应用将更加 普遍。最近,日本新改建的面向21世纪的炼钢厂已明确提 出:全部钢水100 %进行真空处理的发展 目标。因此,21世纪真空 冶金和真空精炼技术将会进一步发展。

(2)炉外处理设备将实现 “多功能化”。在一台钢水精炼设备中将渣洗精炼、真空冶金、搅拌与喷粉工艺 以及加热 控温功能全部组合起来,实现多功能精炼,以满足超纯净钢生产的社会需求。

(3)炉外精炼工艺进一步实现高效化和高速化。目前,转炉和连铸工艺 的发展均以高速化为目标,采用高速吹炼和高拉速工艺,提高设备的生产效率,加快生产节奏,缩短生产周期。在此条件下,精炼往往成为炼钢生产流程 中的“瓶颈”。特别是LF工艺,受升温速度的限制,生产节奏已很难适应高效转炉或高速连铸的要求。因此,如何进一步提高炉外处理设备的加热功率和精炼速度,缩短精炼周期,将是21世纪炉外处理工艺发展的重要课题。

5总结语

综上所述,对于炼钢企业来讲,想要实现自身企业的快速发展,则必须使用更加先进的工艺,同时跟上行业的发展趋势。对于炼钢行业来讲,其钢铁的质量,往往决定着一个企业的生存状况。因此,为了保证企业可以继续生存下去,则需要使用炉外精炼技术,从而使其生产的钢铁质量得到有效的保障,并降低生产过程之中的成本。

参考文献:

[1]RH 炉是一种重要的炉外精炼方法:中国炼钢技术网.

[2]高泽平,贺道中主编.炉外精炼,冶金工业出版社,2005.

[3]李立军,马宏儒,王国恩.低成本炉外精炼技术在铸造厂的应用[J].铸造技术,2009,(11):1477-1478.

论文作者:何志斌

论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期

论文发表时间:2019/8/28

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