中小型冶煉廠的出路:中頻LF化+機(jī)械泵組式VD/VOD爐新工藝

如何使中頻爐冶煉的特鋼鋼水脫硫磷

西安重鑫電爐設(shè)備有限公司

一．概述

隨著十三屆五中全會(huì)的召開,傳統(tǒng)冶金行業(yè)新常態(tài)的進(jìn)程到來,西安電爐，西安電爐設(shè)備，西安電弧爐，西安精煉爐，西安礦熱爐，西安中頻爐 ，西安電渣爐，西安重鑫電爐設(shè)備有限公司，http://fsfukuan.cn冶金冶煉的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)模式勢(shì)在必行,對(duì)于中小型特冶廠而言,中頻爐是其主要冶煉設(shè)備,所煉的普鋼\優(yōu)鋼鑄件\鍛件也是其主要產(chǎn)品,如何在技術(shù)\工藝\裝備上創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)呢?

采用中頻電爐LF化,加機(jī)械泵組式VD/VOD爐新工藝,現(xiàn)在有一種較為普遍的觀點(diǎn)，即中頻電爐在鋼熔煉過程中只有較弱的冶金反應(yīng)，難以進(jìn)行脫磷、脫硫操作，基本上是一種廢鋼和鐵合金的重熔過程。現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)當(dāng)中，很多使用中頻電爐冶煉鑄鋼材質(zhì)的企業(yè)，在遇到原材料出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，造成鋼液成份中磷或硫超標(biāo)，解決問題的方法基本上是傾倒出部分鋼液，再加低磷硫的廢鋼重新配料熔化，常常造成較大的損失，因此，強(qiáng)化中頻電爐熔煉過程中的冶金反應(yīng)，掌握脫磷、脫硫的方法，是一項(xiàng)很有價(jià)值的工作,同時(shí)也是提高工藝裝備的大好時(shí)機(jī),迎接高合金\純凈鋼時(shí)代的到來! 西安重鑫電爐設(shè)備有限公司

二．西安重鑫電爐設(shè)備有限公司鋼水熔煉過程中脫P(yáng)、脫S的冶金原理

在堿性渣條件下,低溫

（一）脫P(yáng)的冶金反應(yīng)原理

磷在鋼液中以Fe2P的形式存在，在鋼液中溶解度很高，容易與自爐渣擴(kuò)散到鋼液中的(FeO)作用并釋放熱量，反應(yīng)式:

2[P]+5(FeO)→(P2O5)+5[Fe]；△H=-260000J

磷的氧化物在鋼液中溶解度很低，但易溶于爐渣，并與爐渣中的(FeO)反應(yīng)生成（3FeO?P2O5），反應(yīng)式如下：

(P2O5)+3(FeO)→（3FeO?P2O5）；△H=-127900J

（P2O5）和（3FeO?P2O5），都是不穩(wěn)定的氧化物，在冶煉時(shí)，溫度稍高就會(huì)分解，使磷重回鋼液，因此，以FeO為主的爐渣脫磷能力很差，為了取得很好的脫P(yáng)效果，就必須向爐渣中加入強(qiáng)堿性氧化物CaO(石灰)，與（P2O5）結(jié)合成穩(wěn)定的磷酸鈣，反應(yīng)式如下：

（P2O5）+4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]； △H=-689700J

脫P(yáng)過程綜合反應(yīng)式如下：

2[P]+ 5(FeO)+ 4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]+ 5[Fe]； △H=-949700J

由以上反應(yīng)式可知，做好脫P(yáng)工作，注意以下幾個(gè)方面：

（1）鋼液氧化性強(qiáng)，爐渣堿度高是脫P(yáng)的必要條件；

（2）控制鋼液溫度，由于脫磷是放熱反應(yīng)，因此鋼液溫度低有利于脫P(yáng)；

（3）流動(dòng)性良好的爐渣能提高渣中的CaO活性，有利于脫P(yáng)；

（4）加強(qiáng)鋼液與渣的攪拌，有利于脫P(yáng)。

（二）脫S的冶金反應(yīng)原理

硫在鋼液與爐渣中均以FeS形態(tài)存在，鋼液中的[FeS]與爐渣中的（FeS）可以通過擴(kuò)散互相轉(zhuǎn)移，在一定溫度下，兩者質(zhì)量分?jǐn)?shù)比是一個(gè)常數(shù)，脫S過程，就是利用這一原理。在鋼液脫氧還原充分的條件下，促使?fàn)t渣中的（FeS）與Ca2+ 作用形成CaS,減少渣中的（FeS），從而導(dǎo)致鋼液中的[FeS]往渣中擴(kuò)散，來達(dá)到鋼液脫S的目的，反應(yīng)式如下：

（FeS）+（CaO）=(CaS)+ (FeO)13709218952

因此，做好脫硫工作注意以下方面：

（1）鋼液脫氧越充分越好，鋼液在還原期必須做好脫氧工作，這是脫硫的必要前提條件。

（2）增加渣的堿度，以使渣有足夠的（CaO）參與反應(yīng)。一般認(rèn)為爐渣堿度以2.5～3.5最佳。

（3）適當(dāng)?shù)妮^高的鋼液溫度。提高鋼液的溫度可以降低爐渣的黏度，利于FeS的擴(kuò)散，提高脫硫效率。

（4）加強(qiáng)鋼液與渣的攪拌作用。脫硫過程是緩慢的擴(kuò)散過程，加強(qiáng)攪拌、增強(qiáng)鋼液與爐渣的接觸面積是提高脫硫效率的最有效的措施?；诖耍鲣摃r(shí)的“鋼渣混出”是一種最佳有效的重要操作方法。

三．中頻電爐冶煉過程中脫磷、脫硫操作要點(diǎn)。

（一）熔化期的脫磷

西安重鑫電爐設(shè)備有限公司根據(jù)脫磷的冶金反應(yīng)機(jī)理，脫磷的操作應(yīng)安排在熔化期，并注意注重鋼液的吹氬攪拌、氧化、初渣的制備、扒渣和二次造渣五個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）鋼液吹氬攪拌

鋼液注意吹氬按照 西安重鑫電爐設(shè)備有限公司吹氬曲線,溫度控制.

(2)  西安重鑫電爐設(shè)備有限公司鋼液的氧化

為了盡快達(dá)到脫磷的目的，以使鋼液在熔化的整個(gè)過程中都有效參與脫磷的反應(yīng)，在熔化前加爐料時(shí)可將氧化鐵皮或鐵礦石與廢鋼一起放入爐中熔化，每噸鋼液準(zhǔn)備氧化鐵皮或鐵礦石8～10kg，先期加入廢鋼總量所需的氧化鐵皮或鐵礦石量的一半。如果沒有氧化鐵皮或鐵礦石，可以在熔化初期吹氧，以使鋼液氧化。

（2）初渣的準(zhǔn)備

廢鋼開始熔化后，即可進(jìn)行造初渣。秤取總爐料的0.6～0.8%左右的石灰與螢石（石灰與螢石的比例為10：1），邊熔化邊隨廢鋼一起加入，至廢鋼化至要求總量的70%時(shí)，準(zhǔn)備扒渣，以便造二次渣更好地脫磷。注意造渣用的石灰必須是干燥的有粒度的。粉狀的石灰由于吸潮，嚴(yán)禁使用，因此石灰必須隨烘隨用。氧化鐵皮和螢石必須經(jīng)烘干使用。

（3）扒渣

西安重鑫電爐設(shè)備有限公司鋼液化至要求的60～70%時(shí)停止加料并降低功率，維持熔化狀態(tài)，吹氬攪拌渣液，傾爐出渣。

（4）二次造渣

西安重鑫電爐設(shè)備有限公司待渣基本出凈后，重新加入廢鋼，加大功率熔化，并秤取總爐料0.5%的渣料與剩余的氧化鐵皮或鐵礦石加入爐內(nèi)。使廢鋼全部熔清后，傾爐扒渣，取樣化驗(yàn)P是否在允許的范圍內(nèi)。一般來說，碳素廢鋼經(jīng)以上操作，脫磷效果可以達(dá)50%。

（二）還原期的脫硫

實(shí)踐證明，鋼液脫氧操作的好壞，直接影響到脫硫效果。由于中頻電爐的熔煉特性，爐渣直接曝露在空氣中，相對(duì)于電弧爐在造還原渣時(shí)可關(guān)閉爐門減少爐內(nèi)氣氛與外界交換的機(jī)會(huì)，中頻電爐造還原渣的外部條件比較差。因此，中頻電爐脫硫操作有其特殊性，應(yīng)做好以下操作：

（1）西安重鑫電爐設(shè)備有限公司熔化后期出盡氧化渣后，加入適量的石灰和螢石，以能覆蓋整個(gè)液面即可，防止鋼液吸氣氧化。待稀薄渣形成后，用硅鈣粉預(yù)脫氧，然后加入各種合金，調(diào)整成份，以使除硫以外的鋼液化學(xué)成份符合企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，隨后撒Si-Ca粉預(yù)脫氧為造還原渣脫硫做好準(zhǔn)備。

（2）將準(zhǔn)備好的占鋼液總量1.5%的還原渣（生石灰：三氧化二鋁：碳酸鈉：螢石=20：5：2：2）分批加入，提升鋼液至相對(duì)高溫，并不斷攪拌渣液，維持20～30分鐘的時(shí)間。其間為了渣液的穩(wěn)定，需間隔5分鐘左右往渣面撒入Si-Ca粉。

（3）出鋼時(shí)，終脫氧在包內(nèi)進(jìn)行，一般將鋁放入鋼包內(nèi)，按0.3kg/t計(jì)算。堅(jiān)持鋼渣同出，如果需要脫去的硫量較多，可以將包內(nèi)的渣扒除，鋼液重新回爐，重復(fù)第二步驟的造渣過程。

四. 中頻爐控制好的鋼液進(jìn)VD/VOD爐

(1)              中頻爐控制好的鋼液,進(jìn)入機(jī)械泵組式VD/VOD爐,進(jìn)行真空脫氣處理.注意鋼水溫度如爐一般不底于1550度,根據(jù)爐噸位每分鐘抽真空降溫6-9度.

(2)              蓋真空蓋,依次起泵,在50000-20000帕?xí)r注意鋼水大沸騰,.吹氬氣壓力流量按西安重鑫電爐設(shè)備有限公司YJ2工藝曲線.

(3)              辨證的VD/VOD機(jī)械泵組式Y(jié)J2工藝曲線是爐溫/真空度/窺視孔/氬氣流量壓力與時(shí)間的正確操作,嚴(yán)格按西安重鑫電爐設(shè)備有限公司YJ2工藝曲線操作.

(4)              減小吹氬軟吹,破真空出爐.

(5)              合格的真空特鋼冶煉成功,本方法先后在東北\江蘇\重慶\四川\浙江模具鋼\軍工鋼\高合金鋼\CRMO鋼等鋼種成功制備.

總結(jié)

西安重鑫電爐設(shè)備有限公司中頻感應(yīng)電爐只要掌握好正確的冶煉操作工藝，是完全可以做好鋼液的脫磷脫硫工作，配合辨證的VD/VOD機(jī)械泵組式Y(jié)J2工藝曲線達(dá)到凈化鋼液降低成本的目的。

加強(qiáng)中頻電爐在鑄鋼熔煉過程中的冶金反應(yīng)，需要注意以下幾個(gè)方面的問題：

1.選購合適的爐襯材料，因?yàn)槿蹮掃^程中的脫磷脫硫冶金反應(yīng)對(duì)爐襯侵蝕嚴(yán)重，選擇合適的爐襯材料非常重要，建議選用中性耐火材料燒結(jié)坩堝，中性料耐急冷急熱，不易開裂。酸性爐襯是無法開展脫磷脫硫操作的。

2.脫磷操作過程中鋼水氧化嚴(yán)重，與O結(jié)合比Fe親和力更強(qiáng)的合金元素會(huì)大量燒損，在扒除脫磷渣時(shí)會(huì)去除掉，因此同材質(zhì)的合金鋼澆冒口建議在脫磷工作完成以后加入。

3.中頻電爐熔煉時(shí)脫磷操作方便快捷，效果顯著；但脫硫操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，熱輻射強(qiáng)。由于爐渣曝露于空氣中，做好鋼液的脫氧操作，造好還原渣，是提高中頻電爐脫硫效率的關(guān)鍵所在,中頻LF化+機(jī)械泵組式VD/VOD爐新工藝是中小型冶煉廠的出路,也是新時(shí)期新常態(tài)下創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),許多中小型特鋼廠又迎來發(fā)展期.

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