马克兰“伊斯基尔”钢铁公司电炉车间配备了用于炉外精炼的钢包炉和用于真空吹氧脱碳的真空室。
钢包炉特征如下:额定精炼时间—46min;变压器功率—18mV.A+20%;电极最大电流—40kA;加热速度—1.2~4℃/min(最大为4.6℃/min);氩气消耗—24m3/h;氩气压力—1.0MPa。
钢包炉于1998年投产,精炼工序:精炼钢水达到指定的化学成分和温度;脱硫;去除钢水中的非金属夹杂物和脱氧、合金化过程中形成的夹杂;局部脱气。除此之外,钢包炉还能达到与电炉和连铸机匹配,钢包炉装有两台夹送器,用来喂包芯线和铝条,还装有取样器。
目前钢包炉配备的变压器有5级工作电压,见下表:
级 |
13 |
12 |
10 |
7 |
5 |
有效功率, mVA |
7.1 |
8.0 |
9.5 |
11.9 |
14.0 |
电弧长,mm |
56 |
50 |
54 |
75 |
67 |
最小渣层,mm |
60 |
60 |
70 |
90 |
90 |
加热速度,℃/min |
2.2 |
2.4 |
2.9 |
3.6 |
4.3 |
如果钢包中渣层厚度超出电弧长20%~25%时可有效地利用电能。变压器5级工作电压下加热速度为2.2~4.3℃/min。
“伊斯基尔”钢铁公司电炉车间冶炼的钢水硫含量很高(0.055%~0.110%),采用分段脱硫制,出钢时脱硫25%~30%,余下的在钢包炉进行。
为了在出钢和精炼过程中除渣,在脱硫达到0.015%~O.020%时吨钢添加10kg以上的右灰和1.5kg萤石,出钢时往钢包加入45%以上的造渣剂,在钢包炉精炼结束后要求硫含量低于0.010%,为了把硫脱到这一水平必须加入铝条(0.4kg/t钢),对钢水和渣进行补充脱氧。
使用钢包炉精炼钢水,除了能有效地脱硫,还能得到元素范围很窄的钢,包括碳含量不超过0.03%的钢。加入含碳料包芯线可以准确地校准钢水化学成分。实际操作中加硅钙包芯线可以对非金属夹杂物进行变性处理,加铝条可以脱氧。掌握冶炼规定硫 (O.020%~O.025%)的钢,积累生产硫含量达0.23%的高硫钢经验,如自动机床用钢。由于使用钢包炉精炼钢水,避免了因非金属夹杂物而产生的废品,甚至是专用钢,如轴承钢。
目前钢包炉生产指标如下:电能单耗—42.3kW.h/t;氩气—0.27m3/t;人造石墨电极—0.56kg/t;炉外精炼时间—55min;通电时间—32min;平均脱硫率—0.00065%/min。
合理利用电能制以保证钢包衬达到最大强度。钢包衬是用刚玉尖晶石混凝土浇铸而成,炉渣带钢包衬是用方镁石碳砖彻成。使用刚玉尖晶石混凝土料具有很好的机械性能和耐腐蚀性。钢包装有诺沃克拉马托尔斯克机械制造厂生产的IberzettaZ—21滑动水口,采用高强度的陶瓷闸板。钢包底装有两个透气砖用来吹隋性气体。现代化的炉外精炼工艺缩短了钢包精炼时间,减少了电能消耗,出钢时进入钢包的渣是低氧化度渣。提高钢包渣层衬强度,使精炼炉寿命达40—49炉钢。
从达涅利公司引进的双真空室脱气装置2000年投产,真空处理可保证钢水深脱气,减少非金属夹杂物,并且能使非金属夹杂变性。通过实验冶炼可得到硫含量低于0.003%的钢水。
真空处理时可借助喂丝机喂不同料的芯线(含硅钙、硫、铝芯线)精炼钢水。
真空脱气工艺参数:钢包中钢水额定量102t;真空处理时间—50min;氩气工作压力 1.0~1.2MPa时氩气消耗—600L/min;氧气压力为1.0MPa时喷枪吹氧消耗—1200m3/h;达到剩余压力低于67Pa的时间为5min。
最小剩余压力低于44.4Pa。真空吹氧脱碳(VOD)可得到超低碳钢,其中包括耐蚀钢。实验冶炼结果很好,特别在钢质方面更佳。
目前试验脉动吹氩工作制。根据消耗量的大小间断性地分两条线路吹氩。初步结果可减少电能消耗,在减少氩气消耗30%多的情况下也可加快钢水脱硫。
今后继续研究底吹、电能和造渣的合理工作制,合理配置所吹气体,采用新的脱氧剂,提高脱硫速度,缩短精炼时间,提高生产率。合理利用钢包炉并减少费用与钢包使用优质耐火材料分不开,新开发耐火材料必须保证钢包衬强度和减少电能消耗。