安钢100t EAF- LF- CC生产线,经过几年的生产实践,工艺趋睛稳定,产能大幅度提高。为进一步完善工艺、开发品种、充分发挥LF炉的精炼功能,对LF炉现行精炼效果进行调查研究。在同钢种、生产工艺相对稳定的条件下,用特制取样器,对LF炉不同精炼时期分别取成份样、渣样、气体样、夹杂物样,并进行检验分析和评价,提出工艺改进措施。1工艺概况
100t EAF采用留钢留渣操作,偏心炉底出钢控制下渣量,电炉出钢过程中钢包沉淀脱氧和合金化。LF炉精炼采用C aO一A12O3- SiO2渣系,主要造渣材料为石灰和铝钒土,渣料分两批加入,约60%作为铺底料加入钢包,自熔性渣洗预脱硫。熔渣主要成份见表1:
表1 LF精炼炉白渣主要成份
钢种 |
SiO2/% |
Al2O3/% |
CaO/% |
MgO/% |
MnO/% |
FeO/% |
R(CaO/SiO2) |
A |
16~18 |
19~23 |
49~52 |
3.74~4.86 |
0.33~0.54 |
0.36~1.24 |
2.75~3.16 |
B |
13~18 |
23~27 |
49~53 |
3.91~5.11 |
0.22~0.48 |
0.38~2.17 |
2.76~4.25 |
C |
14~21 |
21~26 |
47~53 |
2.47~5.03 |
0.33~1.34 |
0.35~1.24 |
2.18~3.80 |
2 LF脱硫
相关文献表明,熔渣碱度(R) ,( FeO)含量、渣量、熔渣流动性、熔池温度及搅拌等诸多因素均影响LF炉精炼熔渣的脱硫速度和脱硫能力。在LF炉现行精炼工艺条件下,根据调查研究结果,将主要影响因素作如下简要分析。
2.1熔渣的脱硫能力
熔渣的脱硫能力常用渣中的硫含量与钢中的硫含量之比,即硫的分配系数( Ls=(%S)/[%S])表示。文献表明:良好脱硫效果的精炼渣Ls可达235。通过批量取样分析,硫的分配系数( Ls)最高可达250。试验结果如图1所示。
由图1可知,随精炼时间的延长硫的分配系数增大;精炼时间大于40min硫的分配系数上升趋缓。
图1 LF炉精炼时间与硫在渣钢间的分配系数之间的关系
2.2熔渣的脱硫效率
通过批量取样分析.精炼过程熔渣的脱硫效率如图2所示。由图2可以看出.精炼时间大于40min熔渣的脱硫效率上升趋缓。因此,提出冶炼一般钢种时精炼时间应保持在30~40min;冶炼品种钢时精炼时间保持在40~60min 。
图2 精炼时间与熔渣脱硫效率之间的关系
2.3熔渣碱度对脱硫的影响
提高熔渣的碱度,渣中自由氧化钙的有效浓度增加,使脱硫反应朝着降低硫的方向进行。但并非熔渣的碱度越高越好,而是存在一个最佳范围。通过批量取样分析,结果如图3所示:
图3 熔渣碱度(R)与硫的分配系数(Ls)之间的关系
由图3可以看出:Ls随着R的提高而增加,即提高渣中(CaO)的有效浓度有利于脱硫;当R为3.5~4.0时,熔渣的脱硫能力最强;当碱度大于4.0,再提高碱度,就会由于渣中(CaO)含量的增加而使熔渣的流动性变坏,影响( CaS)或(S2-)在渣中的扩散与转移,从而限制钢液的脱硫。图中显示碱度控制最佳范围为3.5~4.0。
2.4熔渣中(FeO)对脱硫的影响
批量取样分析,渣中(FeO)的含量对脱硫的影响如图4所示:
图4 熔渣中氧化铁含量与硫的分配系数之间的关系
由图4可知:渣中的(FeO)不利于钢液的脱硫,当( FeO)的含量小于2.5%时,熔渣的脱硫能力随着(FeO)含量的降低而增大.特别是当(FeO)的含量小于1%时,随着( FeO)含量的降低,Ls显著提高。
2.5精炼时间对脱硫的影响
精炼时间由钢水初始质量状况、目标值、精炼工艺等多种因素决定。在其它影响因素不变的情况下,钢水原始硫含量的提高及目标值的降低均使精炼时间延长。通过批量取样分析,钢中硫含量随精炼时间的变化趋势如图5所示:
图5 精炼时间与钢中硫含量的关系
由图5可知,精炼时间大于40min钢中硫的降低趋势趋缓,此时钢中硫含量己接近0.010%。对于生产普通钢种来说S≤0.020%己能满足要求,精炼时间只需30min 。
2.6终点弱搅拌对脱硫的影响
精炼终点喂Ca-Si线(3m/ t)并进行吹氩弱搅拌,氩气压力和流量的控制以钢液面轻微抖动而不翻腾为原则。合理控制喂线、吹氩工艺不仅能均匀成分和温度,同时也具有去除氧、硫、夹杂的作用。批量取样分析结果表明,吹氩时间大于5min搅拌去硫效果明显。
3 LF脱氧
批量取样分析,精炼过程钢中全氧含量变化趋势如图6所示:
图6 精炼时间与钢中全氧含量的关系
由图6可知.精炼时间的延长钢中氧含量降低,但精炼时间大于40min钢中氧含量的降低趋势趋缓。
同时,终点弱搅拌时间大于5min具有一定的去氧效果。
4钢中夹杂物控制水平
采用大样电解分离检验的方法,对LF炉精炼终点弱搅拌前后所取钢样进行电解分离,淘洗收取夹杂物颗粒,并对这些颗粒进行电镜扫描和X射线能谱仪分析,得到夹杂物重量、粒度(见表2)。
由检验分析结果可知:夹杂物形貌以不规则块状为主,也存在相当一部分球状夹杂物.其组成以复合硅铝酸盐为主。由表2可知,搅拌后钢中夹杂物的含量较搅拌前平均降低53. 2mg/ 10㎏;随LF炉精炼终点弱搅拌时间的延长.夹杂物去除率显著提高。
表2 电解分析夹杂物基本情况
项目 |
原试样重/g |
电解余重/g |
电解失重/g |
淘洗得夹杂重/mg |
>365μm夹杂重/mg |
100~365μm夹杂重/mg |
50~100μm夹杂重/mg |
10㎏钢中夹杂含量/mg |
LF炉精炼时间/min |
搅拌前平均值 |
2352.3 |
358.8 |
1993.5 |
13.1 |
2.7 |
8.9 |
1.5 |
65.7 |
31.4 |
搅拌后平均值 |
2505.5 |
346.3 |
2159.2 |
2.7 |
0.6 |
2.1 |
0 |
12.5 |
39.5 |
5结论
研究结果及分析表明:
1)该LF炉造渣制度基本合理;
2)精炼时间30~40min,钢中硫的目标值可达到0.010%~0.020%;
3)合理运用精炼终点弱搅拌可以进一步改善钢质,有效搅拌时间应大于5min;
4)精炼30 min,钢中氧含量达到35×10-6以下。