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聊聊康斯迪冶炼系统脱氧那些事儿

文章来源:本站 发布时间:2020-4-29 浏览量:

本文由四川德润钢铁集团有限责任公司遂宁基地(四川省射洪川中建材有限公司)董事长林天德、技质部部长曾勇联合撰写。

  一、钢液中氧的危害

  电弧炉炼钢过程是向金属熔池供氧以除去钢液中的硅、磷,碳等杂质的过程,同时吹入氧气也是为了获得较高的反应效率。因此在冶炼临结束时,钢液是处于过度氧化的状态,即钢液中的含氧量高于钢中碳、锰等元素综合含氧量。

  钢中的氧是偏析倾向严重的元素之一,在随后的凝固冷却过程中,由于溶解度的急剧降低,钢液中原溶解的氧会析出,容易在钢坯(锭)中产生气孔。同时,析出的氧与钢中的合金元素形成氧化物并加剧硫的有害作用,进而破坏钢材的性能。

  因此,冶炼还原期去除溶解于钢液中的氧是十分重要的。钢液中的氧主要是以[FeO]的形式存在,脱氧反应的实质就是用与氧亲和力比Fe强的元素把Fe从[FeO]中还原出来,生成比较稳定的脱氧产物并排除。


  二、脱氧的方式

  钢液的脱氧,主要以下几种方式:

  1、直接脱氧

  将脱氧剂以铁合金(硅铁、硅锰合金、锰铁等)的形式直接加入钢液中,使之与钢液中的氧直接结合。脱氧剂与钢液作用产生的氧化产物,密度都小于钢液,只会上浮不会沉淀,而且,我们还要采取多种措施尽可能地使其快速上浮。

  直接脱氧的优缺点:

  (1)由于脱氧剂直接与钢液接触,直接脱氧的反应速度很快,可以在很短的时间内完成脱氧作业,缩短熔炼时间;

  (2)直接脱氧操作简单,能降低能耗和各种消耗等,生产成本较低;

  (3)部分脱氧产物会滞留在钢液中成为非金属夹杂物。

  2、扩散脱氧

  脱氧剂不直接加入钢液中,是将其加入炉渣中,通过化学反应,降低炉渣中的FeO浓度,并使钢液中的FeO向炉渣扩散转移,从而降低钢液中的氧含量。

  这种方式脱氧优缺点是:

  优点:脱氧产物溶入炉渣或进入炉气中,不会污染钢液。

  缺点:由于化学反应的特性,钢液中的FeO向炉渣扩散转移的速度很慢,而炼钢过程中的还原期又不可能很长,因此,在实际生产中,不可能完全靠扩散这种方式脱氧,但也不能完全不用这种方式。

  造白渣还原,就是典型的扩散脱氧方式。应该经常向渣面撒粉料脱氧剂,并将炉盖盖严,保证炉内还原气氛,尽量降低炉渣中FeO的浓度,实现扩散脱氧。

  三、脱氧产物的排除

  脱氧产物在钢液中如果是液态的,就比较容易与钢液分离,上浮进入炉渣。但是,常用脱氧元素的氧化物中,只有MnO与SiO2复合形成的硅酸锰、CaO与Al2O3复合形成的铝酸钙是液态的,其他氧化物都是高熔点的固体细颗粒,也就形成钢中的非金属夹杂物。

  夹杂物颗粒自钢液中脱除的程度,主要取决于其在钢液中上浮的速度,上浮速度又与脱氧产物的形状、大小、密度,界面张力、钢液的黏稠度等诸多因素有关,可以采取钢包精炼等辅助措施,使其尽可能多地自钢液中上浮、排出。搅拌钢液,使其中的夹杂物碰撞、聚集的机会增多,有助于夹杂物的脱除;或在钢液中吹氩,使之以微小气泡的形态从钢液的底部上浮,气泡上浮的过程中,不仅可以吸附周边的夹杂物一并排出,钢液中溶解的其他气体(主要是H2和N)也会向气泡扩散、进入气泡中,随之排出。

  在现在的炼钢生产中,实际上不可能单一地采用某一种方式,基本是兼用两种方式脱氧,通常都称之为“综合脱氧”。


  四、康斯迪电炉脱氧操作

  康斯电弧炉炼钢过程中,炼钢炉内的氧化和还原同时在进行,因为持续吹氧等原因,氧化作用远远大于还原作用,所以,康斯迪电弧炉的脱氧还原操作应以电弧炉出钢为起点。

  1、电弧炉出钢时,常规脱氧作业的要点大致如下:

在出钢过程中,加入硅锰合金和硅铁,进行预脱氧;

  2、钢包精炼时,常规脱氧作业的要点大致如下:

  钢包通入氩气,使钢液充分搅动;

  加入造渣材料,根据出钢的碳含量,造白渣进行扩散脱氧;

  扩散脱氧期间,应经常向渣面上撒少量脱氧剂,控制炉渣中的FeO含量;

  取样分析后,根据钢种调整元素含量,补加硅锰合金等;

  必须保证白渣状态;

  继续吹氩3-5分钟,使钢液中的夹杂物和气体充分上浮;

  康斯迪电弧炉脱氧作业的要点如下:

  (1)在电弧炉出钢过程中,加入硅锰合金和硅铁,进行预脱氧。

  (2)钢包通入氩气搅拌钢液,造泡沫渣或白渣进行扩散脱氧;

  (3)扩散脱氧期间,应经常向渣面撒脱氧剂剂,盖严炉盖,尽可能地降低炉渣中FeO的含量,以便钢液中的FeO向炉渣中扩散;

  (4)必须保证精炼出钢是白渣状况。

  (5)保证有足够的软吹氩时间。

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