【轉(zhuǎn)貼】轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝:脫氧與合金化
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小 發(fā)表日期:2007-09-08 08:54 評論:0 點擊:4358
1 影響鋼水氧含量的因素有哪些?
吹煉終點鋼水氧含量也稱為鋼水的氧化性。鋼水氧化性對鋼的質(zhì)量、合金吸收率以及對沸騰鋼的脫氧,都有重要的影響。
影響鋼水氧含量的因素主要有:
(1)鋼中氧含量主要受碳含量控制。碳含量高,氧含量就低;碳含量低時,氧含量相應(yīng)就高;它們服從碳-氧平衡規(guī)律。
(2)鋼水中的余錳含量也影響鋼中氧含量。在wc<0.1%時,錳對氧化性的影響比較明顯,余錳含量高,鋼中氧含量會降低。
(3)鋼水溫度高,增加鋼水的氧含量。
(4)操作工藝對鋼水的氧含量也有影響。例如高槍位,或低氧壓,熔池攪拌減弱,將增加鋼水的氧含量,當(dāng)wc<0.15%時,進行補吹會增加鋼水氧含量;拉碳前,加鐵礦石或氧化鐵皮等調(diào)溫劑,也會增加鋼水氧含量。因此,鋼水要獲得正常的氧含量,首先應(yīng)該穩(wěn)定吹煉操作。
2 什么是脫氧,什么是合金化?
向鋼中加入脫氧元素,使之與氧發(fā)生反應(yīng),生成不溶于鋼水的脫氧產(chǎn)物,并從鋼水中上浮進入渣中,鋼中氧含量達到所煉鋼種的要求,這項工藝稱為脫氧。
為了調(diào)整鋼中合金元素含量達到所煉鋼種規(guī)格的成分范圍,向鋼中加入所需的鐵合金或金屬的操作是合金化。
通常,錳鐵及硅鐵既作為脫氧劑使用,又是合金化元素。有些合金只是作為脫氧劑使用,如硅鈣合金,硅鋁合金及鋁等。冶煉含鋁的鋼種,鋁也是合金化元素。另有一些合金只用于合金化,如鉻鐵、鈮鐵,釩鐵、鎢鐵、鉬鐵等。在一般情況下,脫氧與合金化的操作是同時進行的。
3 由于脫氧工藝不同,脫氧產(chǎn)物的組成有何不同,怎樣才有利于脫氧產(chǎn)物的排除?
鋼包脫氧合金化后,鋼中的氧溶形成氧化物,只有脫氧產(chǎn)物上浮排除才能降低夾,達到去除鋼中一切形式氧含量的目的。
脫氧工藝有3種。
(1)用Si+Mn脫氧,形成的脫氧產(chǎn)物可能有:固相的純Si02;液相的MnO·Si02;固溶體MnO-FeO。
通過控制合適的w(Mn)/w(Si)比,能得到液相的MnO·Si02產(chǎn)物,夾雜物易于上浮排除。
(2)用Si+Mn+A1脫氧,形成的脫氧產(chǎn)物可能有薔薇輝石(2MnO·A1203·5Si02);硅鋁榴石(3MnO·A1203·3Si02);A1203(wA1203>30%)。
控制夾雜物成分在低熔點范圍,為此鋼中w≤0.006%,鋼中溶可達0.0020%(20ppm)而無A1203沉淀,鋼水可澆性好,不堵水口,鑄坯不會產(chǎn)生皮下氣孔。
(3)用過量鋁脫氧。對于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼,鋼中酸溶鋁s含量為0.02%~0.04%,則脫氧產(chǎn)物全部為A1203。A1203熔點高達2050℃,在鋼水中呈固態(tài);若A1203含量多鋼水的可澆性變差,易堵水口。另外,A1203為不變形夾雜物,影響鋼材性能。
通過吹氬攪拌加速A1203上浮排出,或者喂入Si—Ca線、Ca線的鈣處理,改變A1203性態(tài)。
s含量較低,鈣處理生成低熔點2CaO·A1203·Si02;
s較高,鈣處理應(yīng)保持合適的w(Ca)/w(Al)比,以形成12CaO·7 A1203。
對于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼,通過鈣處理,產(chǎn)物易于上浮排除純凈了鋼水,改善了可澆性。
4 什么是合金元素的吸收率,影響合金元素吸收率的因素有哪些?
合金元素的吸收率又稱收得率或回收率(η),是指進入鋼中合金元素的質(zhì)量占合金元素加入總量的百分比。所煉鋼種、合金加入種類、數(shù)量和順序、終點碳以及操作因素等,均影響合金元素吸收率。
吸收率=(合金元素進入鋼中質(zhì)量/合金元素加入總量)×100% (4-18)
不同合金元素吸收率不同;同一種合金元素,鋼種不同,吸收率也有差異。影響合金元素吸收率的因素主要有:
(1)鋼水的氧化性。鋼水氧化性越強,吸收率越低,反之則高。鋼水氧化性主要取決于終點鋼水碳含量,所以,終點碳的高低是影響元素吸收率的主要因素。
(2)終渣TFe含量。終渣的TFe含量高,鋼中氧含量也高,吸收率低,反之則高。
(3)終點鋼水的余錳含量。鋼水余錳含量高,鋼水氧含量會降低,吸收率有提高。
(4)脫氧元素脫氧能力。脫氧能力強的合金吸收率低,脫氧能力弱的合金吸收率高。
(5)合金加人量。在鋼水氧化性相同的條件下,加入某種元素合金的總量越多,則該元素的吸收率也高。
(6)合金加入的順序。鋼水加入多種合金時,加入次序不同,吸收率也不同。對于同樣的鋼種,先加的合金元素吸收率就低,后加的則高。倘若先加入部分金屬鋁預(yù)脫氧,后繼加入其他合金元素,吸收率就高。
(7)出鋼情況。出鋼鋼流細小且發(fā)散,增加了鋼水的二次氧化,或者是出鋼時下渣過多,這些都降低合金元素的吸收率。
(8)合金的狀態(tài)。合金塊度應(yīng)合適,否則吸收率不穩(wěn)定。塊度過大,雖能沉人鋼水中,但不易熔化,會導(dǎo)致成分不均勻。但塊度過小,甚至粉末過多,加入鋼包后,易被裹入渣中,合金損失較多,降低吸收率。
5 對終點鋼水余錳含量應(yīng)如何考慮?
終點鋼水余錳含量是確定含錳合金加入量的重要數(shù)據(jù)。終點余錳與鐵水錳含量、終點碳、爐渣氧化性及終點溫度有關(guān)。鐵水錳含量高,終點溫度高,終點碳含量高,鋼中余錳含量高;后吹次數(shù)多、噴濺大鋼中余錳含量低。此外,凡影響終渣TFe增高的因素,鋼中余錳含量都會降低,相反余錳含量會增高。目前轉(zhuǎn)爐用鐵水均為低錳鐵水,終點鋼中余錳很低。表4-17是余錳含量占鐵水錳含量的百分比,根據(jù)鋼水終點碳含量確定,可供參考。
鋼中余錳占鐵水錳含量的比
終點w/%
余錳量占鐵水錳含量的比/%
終點w/%
余錳量占鐵水錳含量的比/%
0.21-0.28
40
0.08-0.10
25-30
0.14-0.20
40
0.05-0.07
20
0.11-0.13
35
0.02-0.04
10-20
6 合金加入的順序和原則是怎樣的?
在常壓下脫氧劑加入的順序有兩種。
(1)先加脫氧能力弱的,后加脫氧能力強的脫氧劑。這樣既能保證鋼水的脫氧程度達到鋼種的要求,又利于脫氧產(chǎn)物上浮,質(zhì)量合乎鋼種的要求。因此,冶煉一般鋼種時,脫氧劑加入的順序是:Fe-Mn→Fe-Si→Al。
(2)對拉低碳工藝,脫氧劑的加入順序是:先強后弱,即Al→Fe-Si→Fe-Mn。實踐證明,利于Al203上浮,減少鋼中夾雜物,同時可以大大提高并穩(wěn)定Si和Mn元素的吸收率,相應(yīng)減少合金用量:但必須采用相應(yīng)精煉措施。
一般合金加入順序應(yīng)考慮以下原則:
(1)以脫氧為目的的元素先加,合金化元素后加。
(2)易氧化的貴重合金應(yīng)在脫氧良好的情況下加入。如Fe-V、Nb-Fe、Fe-B等合金應(yīng)在Fe-Mn、Fe-Si、鋁等脫氧劑全部加完以后再加,以減少其燒損。為了成分均勻,加入的時間也不能過晚。微量元素還可以在精煉過程中加入。
(3)難熔的、不易氧化的合金,如Fe-Cr、Fe-W,F(xiàn)e-Mo,F(xiàn)e-Ni等可加在精煉爐或轉(zhuǎn)爐內(nèi)。其他合金均加在鋼包內(nèi)。
7 合金加入時間應(yīng)如何掌握?
大多數(shù)鋼種均在鋼包內(nèi)完成脫氧合金化。這種方法簡便,大大縮短冶煉周期,而且能提高合金元素的吸收率。合金加入時間,一般在鋼水流出總量的1/4時開始加入,流出3/4時加完。為保證合金熔化和攪拌均勻,合金應(yīng)加在鋼流沖擊的部位或同時吹氬攪拌。

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