LF精炼钢包封闭装置及其使用方法,专利号201510661065.5。
项目简介:通过改进钢包和加包盖,在钢水上方形成一个封闭的空间,通过喂线机喂入强脱氧剂(镁或镁铝合金),在钢水的上方形成强大的强还原区,钢水在底吹氩的条件下不断地进入封闭的强还原区,来脱除钢液中的氧、硫和钢中的气体和杂质,来达到净化钢水的目的。
项目核心创新点:钢水在封闭空间内,通过加入强脱氧剂形成强还原区,在底吹氩搅拌下,钢水不断地循环进入到强还原区,不断地脱除钢液中的氧、夹杂物变性等,不断地净化钢液。
项目详细用途:
背景技术
我们知道炼铁的冶炼,往高炉加入焦炭(热源),送如高氧,产生一氧化碳,来还原铁矿石(Fe3O4),最后成铁水。在炼钢经过吹氧脱除铁水中碳成为钢水,钢水通过脱氧合金化加入不同的合金量形成不同的钢种,为了进一步提高钢水质量出现了不同的精炼,其中LF精炼通过造加脱氧剂,造还原渣,使渣中(FeO)降低来精炼的。
通常转炉出完钢需要精炼的钢水,大部分需要在待工位等一段时间才能到工作位进行精炼。等待就有钢水降温。常温下1500℃的钢水在底吹氩的条件下降温很快;在大气压下钢液很容易产生二次氧,吹氩使钢液产生的粉尘的排放,污染了环境。
精炼过程中,LF精炼炉为了脱氧,通常加入较多的脱氧剂,但由于转炉出钢下渣量不稳定或其他的条件所限,精炼造渣有时并不理想(如图3图4),炉渣在精炼7分钟内炉渣依然是黑色,渣中的FeO并没有去除多少,因为精炼炉渣不好,直接影响到钢水质量(夹杂物多等),如图4、连铸中包塞棒的线能够反应出钢水的纯净度,如果钢水纯净度高,中包塞棒线是一条直线,从图上可以看出塞棒线(曲线)并不直,说明有的炉次的钢水夹杂物是比较多的,钢水中的夹杂物很容易粘连塞棒头,为保证拉速不变,棒位上涨、棒位线上涨,钢水纯净度提高后,粘连在塞棒头上的夹杂物又被冲掉,棒位线下降,所以才出了图4的曲线。
精炼完的钢水为了进一步的脱氧脱硫或改变夹杂物的形态,通常喂入一定量的硅钙线或钙线等。如图6,精炼完的钢水在向钢水内部喂入硅钙线的情况,通过图片可以看出喂到钢水内部的硅钙线激烈反应和强烈的搅拌,钢渣四溅,虽然钢水经过了钙化处理,但应看到:
1 在大气下,强烈的搅拌使钢水很容易二次氧化(图5a是精炼完后转出喂硅钙线时取得渣样,颜色是乳白色;图5b是喂完硅钙线4分钟所取渣样,颜色是浅黑色)和强烈的搅拌使钢水温降较多。
2 喂入到钢水内部的硅钙线在底吹氩搅拌下很快上浮到钢水表面,钙一部分参加了反应,没有来得及反应的直接与大气中的氧直接燃烧,造成了钙的收得率偏低。
3无包盖的喂线还会污染环境。
为了改变现这样的状态,发明了‘LF精炼钢包封闭装置’,为了防止空气中的氧进到钢水上方参加反应,保证封闭装置内的正压在0.4公斤以上,类似一个高压锅,如图1、
转炉出钢到改进的钢包内,钢水到精炼炉待工位后直接加上包盖,那么钢水上方就有一封闭的空间,在封闭的空间内喂入强脱氧剂(铝镁线或镁钙线),用“铝镁线或镁钙线”喂线到钢水里应用很少,因为镁的饱和蒸汽压较高,远大于钢液的静压力,收得率会更低,所以炼钢应用很少。但现在情况不同,有了钢包封闭装置,产生镁气泡在封闭的空间内,且在封闭的空间内有一定的压力,在没有外界的氧条件下,镁气泡只能与炉渣中的氧或钢水中的氧反应。 镁是一种非常活泼的金属,不仅可以和氧气剧烈反应,也可以和氮气,甚至可以和二氧化碳反应。镁的熔点、沸点分别是650℃、1090℃,是强还原剂,还原性比铝强,价格比铝要便宜,所以选择镁做强还原剂经济,因为镁又是强脱氧剂,反应速度快,镁喂线到钢水表面200mm左右,镁气泡反应和气体膨胀激烈的搅拌钢水表面,在底吹氩的搅拌下,与炉渣中的氧和钢水中氧发生强烈氧化放热化学反应,在钢水表面形成良好的搅拌作用,且在钢水表面形成一个强还原区,来脱除钢液中的氧或和炉渣中的氧;喂入钢水的强脱氧剂的化学反应都是强烈的放热反应,由于强烈的化学放热反应是在封闭的钢包内,产生的热量大部分都在钢包内,不但不降温反而升温。
预期效益说明:
改变了传统的LF炉加入大量的造渣材料和脱氧剂,在精炼前,通过在钢包封闭的空间喂入强脱氧剂脱出钢液和炉渣中的氧,使炉渣中在精炼前已经使炉渣中(FeO+MnO)含量控制到最低,避免在精炼过程中再加入脱氧剂脱氧,节约了精炼时间、节约了电能和电极等。在精炼过程只要把炉渣流动性和温度调整好后,可以转出喂入含镁包芯线,深脱氧深脱硫,进一步脱除钢种夹杂物和气体,钢水质量得到进一步的提升。LF精炼钢包封闭装置是在封闭的空间内进行的脱氧反应,所以它是环保的,喂入钢包内的含镁包芯线不需要加热源,不需要和其他的搅拌,是靠金属本身的性质就能完成一些脱氧操作。
效益主要有:
1 减少了脱氧剂和造渣剂的使用量,
2 节约了精炼时间、节约了电能和电极,
3 减少因电弧加热产生高温对造渣材料烧损和耐材的消耗。
4 提高了高水的质量,有资料显示:
钢中含有一定的镁,能起到分散和细化碳化物的作用,减轻钢中的合金元素的偏聚,使机体合金元素含量增加,共晶碳化物数量钢中溶解度明显减少。用镁处理铝脱氧的钢液时,不仅可以进一步降低钢中的氧、硫含量、夹杂物数量明显减少,还同时改善了夹杂物的形态和性质。
5 LF精炼钢包封闭装置是既环保又节能。