炉外精炼 加热.ppt
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24加热,本次课内容,加热的必要性加热方法精炼加热工艺的选择,加热的必要性,(l)钢液从初炼炉到精炼炉过程钢液温降;
(2)熔化造渣材料和合金材料需要热量;(3)真空脱气时的温降和吹氩搅拌时氩气吸热;(4)需要保证足够充裕的精炼时间和钢液温度;(5)需要保证钢液具有合适的浇注温度。
影响冷却速率的因素钢包的容量;钢液面上熔渣覆盖的情况;添加材料的种类和数量,搅拌的方法和强度;以及钢包的结构(包壁的导热性,钢包是否有盖)和使用前的烘烤温度等等。
无加热手段的炉外情炼装置,精炼过程中钢液的降温常用以下两种办法来解决。
一是提高出钢温度,另一种是缩短炉外精炼时间。
选用各种不同加热手段的炉外精炼方法有:
DH、SKF、LF、LFV、VAD、CASOB等。
所用的加热方法主要是电弧加热,此外还用过电阻加热,以及近年来发展起来的化学加热,即所谓化学热法。
241电弧加热,241电弧加热,在钢包盖上有3个电极孔、添加合金孔、废气排放孔、取样和测温孔,如果有必要,还需装设喷枪孔。
它由专用的三相变压器供电。
整套供电系统、控制系统、检测和保护系统,以及燃弧的方式相同于一般的电弧炉,所不同的是配用的变压器单位容量(平均每吨被精炼钢液的变压器容量)较小,二次电压分级较多,电极直径较细,电流密度大,对电极的质量要求高。
241电弧加热,常压下电弧加热的精炼方法,如SKF、LF、VAD等,加热时间应尽量缩短,以减少钢液二次吸气的时间。
应该在耐火材料允许的情况下,使精炼具有最大的升温速率。
241电弧加热,精炼炉冶炼过程温度控制的原则是:
(l)初期:
以造渣为主,宜采用低级电压,中档电流加热至电弧稳定。
(2)升温:
采用较高电压,较大电流。
(3)保温:
采用低级电压,中小电流。
(4)降温:
停电,吹氩。
242化学热法,化学热法的基本原理是:
利用氧枪吹入氧气,与加入钢中的发热剂发生氧化反应,产生化学热。
燃烧热通过辐射、传导、对流传给钢水,借助氩气搅拌将热传向钢水深部。
242化学热法,一般在化学加热法中多采用顶吹氧枪,常见吹氧枪为消耗型,用双层不锈钢管组成。
外衬高铝耐火材料,套管间隙一般为23mm。
外管通以氩气冷却,氩气量大约占氧量的10左右。
氧枪的烧损速度大约为50mm/次,寿命为2030次。
242化学热法,发热剂主要有两大类,一类是金属发热剂,如铝、硅、锰等;另一类是合金发热剂,如Si-Fe、Si-Al、Si-Ba-Ca、Si-Ca等。
铝、硅是首选的发热剂。
发热剂的加入方式,一般采用:
一次加入或分批加入;连续加入。
连续加入方式优于其他方式。
242化学热法,钢液的铝-氧加热法(AOH)是化学热法的一种,它是利用喷枪吹氧使钢中的溶解铝氧化放出大量的化学热,而使钢液迅速升温。
该法具有许多优点:
由于吹氧时喷枪浸在钢水中,很少产生烟气;由于氧气全都与钢水直接接触,可以准确地预测升温结果;对钢包寿命没有影响;能获得高洁净度的钢水。
类似这种方法还有CAS-OB和RH-OB等。
242化学热法,(l)向钢液中加入足够数量的铝,并保证全部溶解于钢中,或呈液态浮在钢液面上。
加铝方法可通过喂线,特别是喂薄钢皮包裹的铝线。
(2)向钢液吹入足够数量的氧气。
(3)钢液的搅拌是均匀熔池温度和成分、促进氧化产物排出必不可少的措施。
采用吹氩搅拌。
242化学热法,吹氧期间,铝首先被氧化,但是随着喷枪口周围局部区域中铝的减少,钢中的硅、锰等其他元素也会被氧化。
硅、锰、铁等元素的氧化物会与钢中剩余的铝进行反应,大多数氧化物会被还原;未被还原的氧化物一部分变成了烟尘,另一部分留在渣中。
这种加热方法的氧气利用率很高,几乎全部氧都直接或间接地与铝作用,通常可较为准确预测钢中铝含量的控制情况。
243燃烧燃料加热,优点:
设备简单,很容易与冶炼车间现有设备配套使用;投资省、技术成熟容易被引用和掌握,运行费用也较低。
缺点,(l)由于燃烧的火焰是氧化性的,而炉外精炼时总是希望钢液处在还原性气氛下,这样钢液加热时,必然会使钢液和覆盖在钢液面上的精炼渣的氧势提高,不利于脱硫、脱氧这样一些精炼反应的进行;
(2)用氧化性火焰预热真空室或钢包炉时,会使其内衬耐火材料处于氧化、还原的反复交替作用下,从而使内衬的寿命降低;,(3)真空室或钢包炉内衬上不可避免会粘上一些残钢,当使用氧化性火焰预热时,这些残钢的表面会被氧化,而在下一炉精炼时,这些被氧化的残钢就成为被精炼钢液二次氧化氧的来源之一;(4)火焰中的水蒸气分压将会高于正常情况下的水蒸气分压,特别是燃烧含有碳氢化合物的燃料时,这样将增大被精炼钢液增氢的可能性;,(5)燃料燃烧之后的大量烟气(燃烧产物),使得这种加热方法不便于与其他精炼手段(特别是真空)配合使用。
244电阻加热,利用石墨电阻棒作为发热元件,通以电流,靠石墨棒的电阻热来加热钢液或精炼容器的内衬。
245其他加热方法,可以作为加热精炼钢液的其他方法还有直流电弧加热、电渣加热、感应加热、等离子弧加热、电子轰击加热等。
这些加热方法在技术上都是成熟的,移植到精炼炉上并与其他精炼手段相配合,也不会出现难以克服的困难。
但是,这些加热方法将在不同程度上使设备复杂化,增加投资。
246精炼加热工艺的选择,正确选择精炼加热工艺,应结合工厂的实际情况,重点考虑以下4个因素:
(l)加热功率
(2)升温幅度越大,精炼越灵活。
(3)从降低成本出发,化学加热法的升温幅度不宜过大。
(4)对钢水质量的影响,应越小越好。