济钢120tLF／VD炉外精炼的技术特点和生产实践

发表时间：[2007-10-27]　　作者：　　编辑录入：admin　　点击数：7945

1　前言

　第三炼钢厂一期新建120t转炉—LF／VD炉外精炼—连铸工程是济钢加快产品结构调整，提高产品质量，增强核心竞争力，建设国内一流的板材精品基地，实现跨越式发展而建设的。济钢LF／VD炉外精炼是公称容量为120tLF(LadleFurnace)和120tVD(VacnumDegassing)组成的一套精炼设施，由意大利DANIELI公司作为技术总负责，设备采用国内和国外分交提供。炉外精炼是提高钢液纯净度、改善成品内在性能最重要的手段之一，是开发纯净钢和超纯净钢，生产双高产品的必须设施，努力提高钢液精炼比是冶金工业又一个重要的经济技术指标。

2　工艺流程

　 LF／VD炉外精炼是炼钢工艺路线的重要中间环节，是现代化短流程生产线的主要工序，对协调转炉炼钢和连铸机操作有举足轻重的作用。120t转炉出钢后，钢水经天车吊至LF精炼处理，部分钢种需经VD真空脱气。LF／VD处理后的钢水由天车吊至大包回转台，再由连铸机浇注成板坯。当转炉或连铸机发生临时故障时，可将钢水返回至LF中进行保温加热操作，待排除故障后，即可恢复连续生产。其工艺流程图（图略）。

3　LF／VD主要技术及设备参数

3．1　LF主要技术及设备参数

　 LF变压器功率(连续负载)：26MVA

　最大升温速度：5℃／min

　电极直径：450mm

　最大、最小钢水处理量：135t、100t

　钢包自由空间：同VD900mm

　水冷炉盖提升行程：400mm

　事故氩枪行程：5700mm

3．2　VD主要技术及设备参数

　真空泵抽真空能力：370t／h(在0．5Torr时)

　抽真空时间：(由latm至0．5Torr)≤5min

　工作真空度：0.5Torr

　蒸汽温度：≥204℃

　蒸汽压力：(入真空泵嘴处最小)1.2MPa

　蒸汽消耗：(最大)12．1t／h

　精炼周期：同LF35-40min

4　LF／VD主要处理功能及其工艺特点

4．1　LF／VD的主要处理功能

4．1．1　LF的主要处理功能　

　 (1)钢水的脱氧、脱硫，提高合金收得率，进行精确的成分调整；(2)提高钢水温度，适当降低转炉出钢温度，提高转炉生产率及炉龄，补充VD处理及运转过程中带来的温降，均匀和精确控制钢水温度；(3)吸附钢中夹杂物及夹杂物变性处理，提高钢水纯净度；协调转炉连铸生产节奏。

4．1．2　VD的主要处理功能

　 (1)真空脱气，确保[H]<2PPm，[O]<25PPn，部分去除钢中的氮；(2)进行精确的成分调整；吸附钢中夹杂物及夹杂物变性处理，提高钢水纯净度。

4．2　LF／VD的主要工艺特点

　设计双吊包工位的LF和双罐双工位的VD，可利用交叉作业提高效率，充分发挥LF／VD的精炼能力，最大程度地满足连铸机生产节奏。每台LF设两个吊包位和一个精炼位，每个吊包位设一台钢包车。当一台钢包车在精炼位处理一炉钢水的同时，可以在另一台钢包车上完成接吹氩管并吹氩、坐包、测温取样等操作。当精炼位的钢水处理完以后，这炉钢水可以立即开到精炼位处理，这样部分作业时间可以交叉重叠。同理，一台VD设两台真空罐，共用一套真空泵组。真空泵组由一套主泵和一套辅泵组成。主辅泵可同时工作，即当主泵为第一个真空罐抽真空或保持真空(较高真空度)时，辅泵可以对第二个真空罐进行预抽真空(较低真空度)，在第一个真空罐内的钢水处理完后，把主泵切换到第二个真空罐抽真空或保持真空。这样部分作业时间同样可以交叉重叠。

5　LF／VD生产实践

　 LF／VD炉外精炼投产后，LF连续处理了8炉，并且具备了批量生产的能力，相继生产出JG590、510L、JB800、X60等高技术含量、高附加值的钢种。三炼钢厂这套精炼设备经过近一年的生产实践，其工艺控制水平达到较高的层次，主要表现在以下几个方面：

5．1　LF造白渣

　造高碱度还原渣特别是造白渣对钢水脱氧、脱硫、去除夹杂物起关键作用，其关系见图2（略）。由于转炉出钢采用了先进的挡渣棒技术，挡渣效果良好，钢包内氧化渣较少。经过LF处理25min左右，期间加入石灰11Kg／t、荧石2．8Kg／t、铝粒0．45Kg／t，全过程吹氩搅拌，钢水温度保持1600℃左右。生产实践证明：终渣即为白渣，其成分见表1。

表1　终渣成分％

CaO	SiO2	Al2O3	Fe+MnO	MgO
55-65	10-15	20-25	<1.0	<10

5．2　LF脱氧良好、脱硫率高

　造白渣的过程中分批分期加入脱氧剂铝粒，渣中的FeO不断降低，使钢水中的氧逐渐减少，同时钢包内获得还原性气氛。终渣成分为白渣，成分见表1，则钢水中的氧[O]<15PPm，脱硫率可达到75-95％，硫最低脱到0．001％，脱氧的同时也在脱硫，其关系见图2、图3（略）。化学反应方程式如下：

　　　　　2Al+3(FeO)＝3[Fe〕+(A12O3)

　 +　　　 (CaO)+[FeS)二(CaS)+(PeO)　　　　　　　　

　　　　　　2Al+(CaO)+[FeS]→3[Fe]+(CaS)+(A12O3)

5．3　VD真空脱氢

　经过LF脱氧脱硫处理过的钢水温度必须加热到1670℃以上，因为VD真空脱气处理是一个温度不断降低的过程。钢包坐人真空罐内、盖上真空盖，通过五级九个真空泵分5个步骤依次抽真空，抽真空时间5-8min，达到工作真空度0．5torr(1torr= 133Pa)开始保压15～25min，初始[H]<7PPm按下限控制；[H]≥7PPm可延长保真空时间，以利于脱气，初始[H]含量与保真空时间的关系见图4（略），VD处理期间全过程吹Ar，氩气流量根据钢水沸腾情况调节，以不溢出钢渣为准。生产实践证明：VD真空脱氢效果良好，破真空后[H]＜2PPm。　　　　　　　　　　　　　　

5．4　经LF或LF／VD合金收得率高、微调精度高

　由于LF处理时炉盖盖在钢包上，钢包处于微正压状态，钢包内整个空间为还原性气氛，而在VD则处于真空状态，同时钢水氧含量很低。因此，合金收得率高并且稳定、微调精度也高，生产实践证明：易氧化元素Ti的合金收得率高达75～85％，微调精度见表2。

　表2　碳、硅、锰的微调精度％

C	Si	Mn
±0.001	±0.002	±0.004

6　结束语

　 2003年，我国钢材总量达到2．41亿t，但仍进口了3700万t，其中绝大多数都是微合金化钢材。微合金化钢是高技术含量、高附加值产品，亦称高强度低合金钢，它强度高、韧性好、应用广泛用量大，而要生产微合金化钢必须经过炉外精炼处理才能实现钢水洁净化、有效控制夹杂物形态，控制偏析最优化以及微合金化和成分微调。第三炼钢厂LF／VD炉外精炼建成投产从根本上改变了济钢无精炼设备，只能炼普碳钢的局面，经过一年多的生产实践、工艺控制能力达到了较高的水平，成功地生产出铌钒复合微合金化JG590高强钢以及X60管线钢。为济钢实现产品结构调整、增强企业核心竞争力，追赶国际先进水平，迈出了坚实的一步。