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    LF、AOD、VD/VOD、RH、CAS/CAS-OB、喷粉等炉外精炼方法简介

    发布时间:2018-06-08 11:18 努力加载中...

    LF(Ladle Furnace process);

    AOD(Argon-oxygen decaburization process );

    VOD (Vacuum oxygen decrease process) ; 

    RH (Ruhrstahl Heraeus process);

    CAS-OB(Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing; process) ;

    1  LF炉

      最常用的精炼方法;取代电炉还原期;解决了转炉冶炼优钢问题;具有加热及搅拌功能;脱氧、脱硫、合金化

      工艺优点:精炼功能强,适宜生产超低硫、超低氧钢;具备电弧加热功能,热效率高,升温幅度大,温度控制精度高;具备搅拌和合金化功能,易于实现窄成分控制,提高产品的稳定性;采用渣钢精炼工艺,精炼成本较低;设备简单,投资较少。 

    2 AOD 炉

            目的:主要是冶炼高质量的不锈钢(C20ppm,S,P50ppm),超低碳不锈钢(20ppm) ,使用更廉价原料(采用高碳铬代低碳铬);

      使用情况:60-70%的不锈钢产量;我国太钢有国内第一台AOD;不锈钢的冶炼方法:电炉;电炉或转炉+AOD;电炉或转炉+VOD.

    3  VD/VOD炉

            VD 的功能仅是真空加搅拌,VD主要应用于轴承钢脱氧;VD经常与LF炉双联,生产各种合金结构钢、优质低碳钢和低合金高强度钢;

      VOD 是Vacuum and stir and injection oxygen,VOD 主要用于不锈钢冶炼;VD(VOD、VHD、VAD)的特点

      (1) 精炼强度受钢包净空度的严格限制

      通常,完成钢液脱气处理,要求钢包的净空高度 600mm; 进行钢液碳脱氧工艺,需净空高度900mm;吹氧脱碳,要求净空高度=1.0~1.2m。钢水脱碳反应强度受到钢包净空高度的严格显著,VD炉脱碳周期较长(一般为40~45min),整个处理周期为75~90min。

      (2) 受包盖、炉渣等物理因素的影响,真空脱气效率有所降低

      脱气处理20~25min,钢水氢含量可达到2ppm,N含量波动在(30~45)ppm。氩气消耗量也高于RH工艺。

      (3) 真空条件下实现钢-渣反应,有利于脱硫和脱氧>

      VD处理工程中,钢中氧可从100ppm降低到20ppm;硫含量可从0.01%降低到0.0015%以下,平均脱硫率可达84%。

     

    4  RH真空精炼

      Ruhrstahl 公司和Heraeus公司1957年开发的。也称钢液循环脱气法,将钢液提升到一容器内处理。不要求特定的钢包净空高度,反应速度也不受钢包净空高度的限制,主要冶炼高质量产品,如轴承钢、IF钢、硅钢、不锈钢、齿轮钢等。国内RH设备主要依靠进口。

      RH工艺特点:(1)反应速度快,表观脱碳速度常数kC可达到3.5min-1。处理周期短,生产效率高,常与转炉配套使用。 (2)反应效率高,钢水直接在真空室内进行反应,可生产H0.5 times10-6,N25 times10-6,C10 times;10-6的超纯净钢。(3)可进行吹氧脱碳和二次燃烧进行热补偿,减少处理温降;(4)可进行喷粉脱硫,生产[S]5 times10-6的超低硫钢。<

      RH真空工艺过程:出钢后,钢包测温取样;下降真空室,插入深度为150-200mm;起动真空泵,一根插入管输入驱动气体;当真空室的压力降到26-10kpa后,循环加剧;钢水上升速度为5m/s、下降速度为1-2m/s;气泡在钢液中将气体及夹杂带出。<

      RH精炼效果影响因素

      (1)极限真空度与抽气速率

      国际发展趋势:提高真空泵的抽气能力,使RH达到极限真空度(66.7Pa)的抽气时间缩短到2min;

      (2)钢水循环流量Q

      进一步提高钢水的循环流量Q。Q决定于下降管内径D,真空室内钢水深度H和吹Ar的气体流量G。

      (3)表观反应速度常数kx

      (4)顶吹供氧强度和枪位控制

      向RH内吹入纯氧,可以提高RH在高碳低氧区内的脱碳速度,有利于提高RH的初始含碳量。RH内钢水碳氧比[C]/[O]0.66时,RH脱碳的限制环节是钢水中碳的扩散; 0.6时,熔池内氧的传质速度决定了脱碳速度。

      (5)脱硫剂成分及喷粉工艺控制

      提高脱硫剂中CaF2的配比至40%,增加脱硫剂用量,有利于提高RH脱硫的效果,适宜冶炼[S]10ppm的超低硫钢。

    5  CAS、CAS-OB精炼工艺

      工艺优点:钢液升温和精确控制钢水温度;促进夹杂物上浮,提高钢水纯净度,可控制酸溶铝&le;0.005%,钢水T[O]降低20%~40%;精确控制钢液成分,实现窄成分控制,可提高合金收得率20%~50%;均匀钢水成分和温度;与喂线配合,可进行夹杂物的变性处理;冶炼节奏快,适合转炉的冶炼节奏。

      CAS-OB在原CAS站增设吹氩提稳功能,增设的氧枪安装在隔离罩的中心,采用顶吹自消耗型氧枪,铝及其它合金由加料口直接投到钢水面。 放热剂主要是铝,提温时采用连续供铝方式;升温速度快,热效率高;6~12℃/min,升幅可达100℃,终点温度波动5℃;设备投资少,操作成本低和控制过程简便、快速、准确;OB后续的CAS处理,保证了吹氧后大量细小Al2O3夹杂的上浮和快速去除,保证了钢水质量不受吹氩的影响;当温度较高时可不作OB处理。

      CAS-OB的操作工艺

      (1)吹氩升温和终点温度控制

      在吹氧过程中连续加入铝丸,控制Al/O2比是避免钢中C、Si、Mn等元素烧损和控制钢中酸溶铝含量的关键技术。采用溶解铝氧化升温工艺,属于体相加热,热效率高于90%。通常每吨钢水升温1℃,耗铝量为350~450g。升温速度快,整个CAS-OB处理周期为11~16min,可与转炉生产节奏相匹配。

      (2)吹Ar工艺与夹杂物去除

      采用加铝升温,铝氧化生成大量Al2O3夹杂,并可能使钢中铝含量升高。在加热过程中精确控制Al/O2比及搅拌强度;升温后保证一定时间的吹Ar搅拌,促进夹杂物上浮。

      (3)合金微调工艺

      出钢时,对钢水成分进行精调,并取钢水样进行快速分析,根据化学分析结果,在CAS处理中补加合金进行钢水成分的最终调整,实现窄成分控制。

      CAS-OB的冶炼效果:升温速度5-6℃/min;吹氧前后成分变化不大;[O]基本不变,可降低[N]含量。

     

    来源:钢铁研究学报

     

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