中小型冶煉廠的出路:中頻LF化+機械泵組式VD/VOD爐新工藝

如何使中頻爐冶煉的特鋼鋼水脫硫磷

西安重鑫電爐設備有限公司

一．概述

隨著十三屆五中全會的召開,傳統(tǒng)冶金行業(yè)新常態(tài)的進程到來,西安電爐，西安電爐設備，西安電弧爐，西安精煉爐，西安礦熱爐，西安中頻爐 ，西安電渣爐，西安重鑫電爐設備有限公司，http://www.fsfukuan.cn冶金冶煉的創(chuàng)新驅(qū)動模式勢在必行,對于中小型特冶廠而言,中頻爐是其主要冶煉設備,所煉的普鋼\優(yōu)鋼鑄件\鍛件也是其主要產(chǎn)品,如何在技術\工藝\裝備上創(chuàng)新驅(qū)動呢?

采用中頻電爐LF化,加機械泵組式VD/VOD爐新工藝,現(xiàn)在有一種較為普遍的觀點，即中頻電爐在鋼熔煉過程中只有較弱的冶金反應，難以進行脫磷、脫硫操作，基本上是一種廢鋼和鐵合金的重熔過程。現(xiàn)實生產(chǎn)當中，很多使用中頻電爐冶煉鑄鋼材質(zhì)的企業(yè)，在遇到原材料出現(xiàn)波動時，造成鋼液成份中磷或硫超標，解決問題的方法基本上是傾倒出部分鋼液，再加低磷硫的廢鋼重新配料熔化，常常造成較大的損失，因此，強化中頻電爐熔煉過程中的冶金反應，掌握脫磷、脫硫的方法，是一項很有價值的工作,同時也是提高工藝裝備的大好時機,迎接高合金\純凈鋼時代的到來! 西安重鑫電爐設備有限公司

二．西安重鑫電爐設備有限公司鋼水熔煉過程中脫P、脫S的冶金原理

在堿性渣條件下,低溫

（一）脫P的冶金反應原理

磷在鋼液中以Fe2P的形式存在，在鋼液中溶解度很高，容易與自爐渣擴散到鋼液中的(FeO)作用并釋放熱量，反應式:

2[P]+5(FeO)→(P2O5)+5[Fe]；△H=-260000J

磷的氧化物在鋼液中溶解度很低，但易溶于爐渣，并與爐渣中的(FeO)反應生成（3FeO?P2O5），反應式如下：

(P2O5)+3(FeO)→（3FeO?P2O5）；△H=-127900J

（P2O5）和（3FeO?P2O5），都是不穩(wěn)定的氧化物，在冶煉時，溫度稍高就會分解，使磷重回鋼液，因此，以FeO為主的爐渣脫磷能力很差，為了取得很好的脫P效果，就必須向爐渣中加入強堿性氧化物CaO(石灰)，與（P2O5）結合成穩(wěn)定的磷酸鈣，反應式如下：

（P2O5）+4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]； △H=-689700J

脫P過程綜合反應式如下：

2[P]+ 5(FeO)+ 4（CaO）→[（CaO）4 ?P2O5]+ 5[Fe]； △H=-949700J

由以上反應式可知，做好脫P工作，注意以下幾個方面：

（1）鋼液氧化性強，爐渣堿度高是脫P的必要條件；

（2）控制鋼液溫度，由于脫磷是放熱反應，因此鋼液溫度低有利于脫P；

（3）流動性良好的爐渣能提高渣中的CaO活性，有利于脫P；

（4）加強鋼液與渣的攪拌，有利于脫P。

（二）脫S的冶金反應原理

硫在鋼液與爐渣中均以FeS形態(tài)存在，鋼液中的[FeS]與爐渣中的（FeS）可以通過擴散互相轉(zhuǎn)移，在一定溫度下，兩者質(zhì)量分數(shù)比是一個常數(shù)，脫S過程，就是利用這一原理。在鋼液脫氧還原充分的條件下，促使爐渣中的（FeS）與Ca2+ 作用形成CaS,減少渣中的（FeS），從而導致鋼液中的[FeS]往渣中擴散，來達到鋼液脫S的目的，反應式如下：

（FeS）+（CaO）=(CaS)+ (FeO)13709218952

因此，做好脫硫工作注意以下方面：

（1）鋼液脫氧越充分越好，鋼液在還原期必須做好脫氧工作，這是脫硫的必要前提條件。

（2）增加渣的堿度，以使渣有足夠的（CaO）參與反應。一般認為爐渣堿度以2.5～3.5最佳。

（3）適當?shù)妮^高的鋼液溫度。提高鋼液的溫度可以降低爐渣的黏度，利于FeS的擴散，提高脫硫效率。

（4）加強鋼液與渣的攪拌作用。脫硫過程是緩慢的擴散過程，加強攪拌、增強鋼液與爐渣的接觸面積是提高脫硫效率的最有效的措施?；诖?，出鋼時的“鋼渣混出”是一種最佳有效的重要操作方法。

三．中頻電爐冶煉過程中脫磷、脫硫操作要點。

（一）熔化期的脫磷

西安重鑫電爐設備有限公司根據(jù)脫磷的冶金反應機理，脫磷的操作應安排在熔化期，并注意注重鋼液的吹氬攪拌、氧化、初渣的制備、扒渣和二次造渣五個環(huán)節(jié)。

（1）鋼液吹氬攪拌

鋼液注意吹氬按照 西安重鑫電爐設備有限公司吹氬曲線,溫度控制.

(2)  西安重鑫電爐設備有限公司鋼液的氧化

為了盡快達到脫磷的目的，以使鋼液在熔化的整個過程中都有效參與脫磷的反應，在熔化前加爐料時可將氧化鐵皮或鐵礦石與廢鋼一起放入爐中熔化，每噸鋼液準備氧化鐵皮或鐵礦石8～10kg，先期加入廢鋼總量所需的氧化鐵皮或鐵礦石量的一半。如果沒有氧化鐵皮或鐵礦石，可以在熔化初期吹氧，以使鋼液氧化。

（2）初渣的準備

廢鋼開始熔化后，即可進行造初渣。秤取總爐料的0.6～0.8%左右的石灰與螢石（石灰與螢石的比例為10：1），邊熔化邊隨廢鋼一起加入，至廢鋼化至要求總量的70%時，準備扒渣，以便造二次渣更好地脫磷。注意造渣用的石灰必須是干燥的有粒度的。粉狀的石灰由于吸潮，嚴禁使用，因此石灰必須隨烘隨用。氧化鐵皮和螢石必須經(jīng)烘干使用。

（3）扒渣

西安重鑫電爐設備有限公司鋼液化至要求的60～70%時停止加料并降低功率，維持熔化狀態(tài)，吹氬攪拌渣液，傾爐出渣。

（4）二次造渣

西安重鑫電爐設備有限公司待渣基本出凈后，重新加入廢鋼，加大功率熔化，并秤取總爐料0.5%的渣料與剩余的氧化鐵皮或鐵礦石加入爐內(nèi)。使廢鋼全部熔清后，傾爐扒渣，取樣化驗P是否在允許的范圍內(nèi)。一般來說，碳素廢鋼經(jīng)以上操作，脫磷效果可以達50%。

（二）還原期的脫硫

實踐證明，鋼液脫氧操作的好壞，直接影響到脫硫效果。由于中頻電爐的熔煉特性，爐渣直接曝露在空氣中，相對于電弧爐在造還原渣時可關閉爐門減少爐內(nèi)氣氛與外界交換的機會，中頻電爐造還原渣的外部條件比較差。因此，中頻電爐脫硫操作有其特殊性，應做好以下操作：

（1）西安重鑫電爐設備有限公司熔化后期出盡氧化渣后，加入適量的石灰和螢石，以能覆蓋整個液面即可，防止鋼液吸氣氧化。待稀薄渣形成后，用硅鈣粉預脫氧，然后加入各種合金，調(diào)整成份，以使除硫以外的鋼液化學成份符合企業(yè)內(nèi)控標準，隨后撒Si-Ca粉預脫氧為造還原渣脫硫做好準備。

（2）將準備好的占鋼液總量1.5%的還原渣（生石灰：三氧化二鋁：碳酸鈉：螢石=20：5：2：2）分批加入，提升鋼液至相對高溫，并不斷攪拌渣液，維持20～30分鐘的時間。其間為了渣液的穩(wěn)定，需間隔5分鐘左右往渣面撒入Si-Ca粉。

（3）出鋼時，終脫氧在包內(nèi)進行，一般將鋁放入鋼包內(nèi)，按0.3kg/t計算。堅持鋼渣同出，如果需要脫去的硫量較多，可以將包內(nèi)的渣扒除，鋼液重新回爐，重復第二步驟的造渣過程。

四. 中頻爐控制好的鋼液進VD/VOD爐

(1)              中頻爐控制好的鋼液,進入機械泵組式VD/VOD爐,進行真空脫氣處理.注意鋼水溫度如爐一般不底于1550度,根據(jù)爐噸位每分鐘抽真空降溫6-9度.

(2)              蓋真空蓋,依次起泵,在50000-20000帕時注意鋼水大沸騰,.吹氬氣壓力流量按西安重鑫電爐設備有限公司YJ2工藝曲線.

(3)              辨證的VD/VOD機械泵組式YJ2工藝曲線是爐溫/真空度/窺視孔/氬氣流量壓力與時間的正確操作,嚴格按西安重鑫電爐設備有限公司YJ2工藝曲線操作.

(4)              減小吹氬軟吹,破真空出爐.

(5)              合格的真空特鋼冶煉成功,本方法先后在東北\江蘇\重慶\四川\浙江模具鋼\軍工鋼\高合金鋼\CRMO鋼等鋼種成功制備.

總結

西安重鑫電爐設備有限公司中頻感應電爐只要掌握好正確的冶煉操作工藝，是完全可以做好鋼液的脫磷脫硫工作，配合辨證的VD/VOD機械泵組式YJ2工藝曲線達到凈化鋼液降低成本的目的。

加強中頻電爐在鑄鋼熔煉過程中的冶金反應，需要注意以下幾個方面的問題：

1.選購合適的爐襯材料，因為熔煉過程中的脫磷脫硫冶金反應對爐襯侵蝕嚴重，選擇合適的爐襯材料非常重要，建議選用中性耐火材料燒結坩堝，中性料耐急冷急熱，不易開裂。酸性爐襯是無法開展脫磷脫硫操作的。

2.脫磷操作過程中鋼水氧化嚴重，與O結合比Fe親和力更強的合金元素會大量燒損，在扒除脫磷渣時會去除掉，因此同材質(zhì)的合金鋼澆冒口建議在脫磷工作完成以后加入。

3.中頻電爐熔煉時脫磷操作方便快捷，效果顯著；但脫硫操作工人勞動強度大，熱輻射強。由于爐渣曝露于空氣中，做好鋼液的脫氧操作，造好還原渣，是提高中頻電爐脫硫效率的關鍵所在,中頻LF化+機械泵組式VD/VOD爐新工藝是中小型冶煉廠的出路,也是新時期新常態(tài)下創(chuàng)新驅(qū)動,許多中小型特鋼廠又迎來發(fā)展期.

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