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钢包精炼炉降低氧含量的技术分析

2012年04月01日

一、选择适宜的精炼渣系

一般来讲,精炼渣系不仅有脱氧的要求,而且还有脱硫、吸附夹杂物以及埋弧造渣的要求。对降低氧含量而言,提高炉渣碱度,可使钢中平衡氧降低,而且可以提高硫在渣钢中的分配比,即利于脱氧和脱硫,高碱度炉渣应该首选渣系,但是精炼渣的碱度也不能过大,如果碱度过大,例如大于5.0时,精炼渣熔点变高,成渣慢,也会影响脱氧和脱硫效果。因此,不宜采用高碱度精炼渣,实践表明,精炼渣碱度控制在2.5~3.0,炉渣既有良好的脱氧脱硫能力,又有良好的吸附夹杂的能力,而且埋弧效果很好。

二、对钢包吹氩的控制

氩气搅拌的作用:一是可以去除钢中的溶解氧,二是可以对脱氧产物起到浮选的作用,从而达到去除的目的。

1.吹氩对溶解氧的去除

在冶炼过程中,从包底透气砖不断的吹入氩气,气泡在钢液中相当于一个小真空室,随着气泡的不断上浮,搅动钢水,钢液中的溶解氧就扩散到氩气泡中,从而达到去除溶解氧的效果。

2.钢包吹氩对夹杂物的去除

钢包吹氩条件下,钢中固相夹杂物的去除主要依靠小气泡的浮选作用,即夹杂物与小气泡碰撞并粘附在气泡壁上,然后随气泡上浮而去除。夹杂物被气泡俘获的概率P等于夹杂物与气泡碰撞的概率PC和碰撞发生后夹杂物吸附于气泡上的概率PA的乘积。

国外一项研究表明,当固体颗粒与溶液的接触角大于90度时,几乎所有到达气泡表面的颗粒都能粘附在气泡上,而且与接触角大小无关。当接触角小于90度时,粘附率随接触角减少而锐减。Al2O3与SiO2和钢液的接触角分别为144度和115度,表明它们不被钢液润湿。因此,很容易粘附在钢中的气泡上。因而钢中夹杂物的去除效率主要决定于它们与气泡的碰撞概率,且大颗粒夹杂与气泡碰撞的概率远大于小颗粒与气泡的碰撞概率[2]。

另外,夹杂物被气泡俘获的概率还决定于吹入钢液中的气泡数量和尺寸。吹入的气泡数量越多,尺寸越小,夹杂物去除的数量也就越多[3]。而吹氩产生的气泡尺寸主要决定于吹氩流量或吹氩强度。吹氩流量越大,气泡脱离吹气元件时的尺寸越大,因此采用低强度吹氩(即软吹氩)并适当延长吹氩时间有利于夹杂物的去除,或采用多个吹气元件同时吹氩,可在有限的净化吹氩时间内向钢液吹入更多小气泡。

3.钢包吹氩时的惰性保护气氛

钢包冶炼过程全程吹氩,氩气是一种惰性气体,密度大于空气,它从钢水中逸出后会覆盖在钢液面上,形成保护气氛,防止钢液二次氧化,从而降低钢水中的氧含量。

三、耐材的选用对氧含量的影响

钢中的氧含量有一部分是耐材的侵蚀进入到钢液的,所以要求耐材有较好的耐急冷急热性。钢包精炼一般为间歇性操作,温度波动大,而且全程吹氩,对炉衬有强烈的冲刷作用。因此要求耐火材料有好的高温强度。

四、钢中AlS含量的控制

钢中AlS含量对氧含量有着较大的影响,当AlS含量控制在0.015%时,随着钢中AlS含量的增加,钢中氧含量减少的不是很明显;而当AlS含量控制在0.030%时,随着钢中AlS含量的增加,钢中氧含量基本没有变化。而且当钢中铝含量超过0.030%时,钢中的铝很容易与渣中氧结合,也会还原渣中的SiO2和MnO等化合物,使钢液中聚集的Al2O3增加。过高的铝还会大大增加钢液在浇注时的二次氧化,产生停留在成品中的Al2O3夹杂,因此,残铝量控制在0.015%~0.030%是比较适宜的。

 

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