-SKF钢包精炼炉脱氧工艺探讨.docVIP

方案 出钢/kg。t-1 倒包/kg。t-1 真空后 净化搅拌/min 1 加铝0.6 加铝0.9 喂Ca-Si线1.5kg/t 吹氩,15 2 脱氧剂1.6 脱氧剂2.2 喂Al线Als=0.020% 吹氩,10 3 脱氧剂1.6 脱氧剂2.2 Al 0.25kg/t,Si-Al-Ba 1.5kg/t 电磁搅拌,5 　　　注:表中脱氧剂指钙系脱氧剂 表2　脱氧材料成份(w) % 材料名称 C Ca Si Al Ba Ca-Si 　 28.4 55.6 　 　 钙系脱氧剂 20 37.2 16 　 　 Si-Al-Ba 　 　 36.24 19.79 12.76 3　几种脱氧材料的冶金特性 3.1　铝 　　铝主要用于钢液脱氧,其脱氧产物为固态的　　Al2O3,反应式为: 2［Al］+3［O］=Al2O3 ΔG°=1225000-393.8T　　　　　　　　　　　　　　　　(1) 　　由热力学计算可以看到铝的脱氧基本上在1873K高温下完成,即加铝后的片刻之内,绝大部分氧就由溶解态转变为氧化物而析出。文献资料［1］表明,含碳0.50%的钢,铝脱氧的二、三次脱氧产物占总量的22.5%～50.4%,这也说明铝脱氧速度很快,脱氧产物主要为一次生成。由式(1),若设［Al］(w)为0.025%,钢液在1520℃～1600℃变化时,钢中溶解氧可以从3×10-6降至0.5×10-6。因此,在精炼条件下,脱氧过程是一个夹杂物去除过程,一般可将这样一个脱氧过程看成一个准一级反应,即: ［O］t=［O］0exp(-S/V。kt)　　　　　　　　　　　　　　　　(2) 式中　［O］t——精炼后t时间的含氧量/×10-6　　　V——钢液体积/m3　　　［O］o——精炼初始时刻的含氧量/×10-6　　　k——钢液脱氧的传质系数/m。s-1　　　S——钢渣界面积/m2　　　t——脱氧时间/s　　由(2)可见,精炼时间越长,钢中氧含量越低,即通过有效的搅拌和足够的精炼时间,可以使Al2O3上浮去除,从而降低钢中的氧含量。 3.2　硅铝钡 　　Si-Al复合脱氧的产物可能是SiO2,Al2O3,3Al2O3。2SiO2及FeO。Al2O3,2FeO。SiO2等,但在一般的炼钢过程中,钢液中［Si］、［Al］、［O］都处于常规范围内,Si-Al复合脱氧的产物主要为3Al2O3。2SiO2或Al2O3。在钢液中［O］含量较高时,脱氧产物主要是3Al2O3。2SiO2,而随着氧含量的降低,脱氧产物以Al2O3为主。　　Si-Al复合脱氧反应式为: 6［Al］+2［Si］+13［O］=3Al2O3。2SiO2(s) ΔG°=-4679530.9+1506.14T　　　　　　　　　　　　　　　　(3) 　　1600K时,K=［O］13［Si］2［Al］6=1.29×10-52　　在Si-Al复合脱氧的基础上引入钡,形成硅铝钡复合脱氧剂,这种脱氧材料近几年在冶金中的应用越来越广。钡的高沸点是优于钙、镁的重要特性。钡对夹杂物的变性作用主要表现为降低夹杂物的熔点,改善夹杂物的形状和尺寸以及使杂物分布均匀化。因此,含钡合金应用于炼钢过程,除能减少铝的消耗外,还能改变钢中夹杂物的形态及结晶组织的弥散度和均匀性,减少钢中夹杂物的含量,净化钢液,从而提高钢材质量,优化使用性能。 3.3　钙 　　金属钙是很好的钢液净化剂,大多用于钢液的深脱氧和深脱硫。硅铝脱氧的钢,钢中［O］已很低,一般在5×10-6左右,此时,钙直接脱氧反应不是主要的,但钙可以与大量存在于钢中的Al2O3发生反应,其反应式为: xCa+yAl2O3= ｛x(CaO)。(y-1/3x)Al2O3｝+2/3xAl　　　　　　　　　　　(4) 　　钙在这些Al2O3夹杂颗粒中扩散,使钙连续地进入铝的位置,置换出来的铝进入钢液。随着钙的扩散,在Al2O3夹杂表面CaO含量升高,当CaO＞25%时,钙铝酸盐呈液态,这种含CaO量高的液态钙铝酸盐夹杂物大部分浮出钢液,进入渣层,从而降低钢中的全氧。　　钙也是一种很好的深脱硫剂,其反应式为: Ca(g)+［S］=CaS(s) ΔG°=-136380+40.94T　　　　　　　　　　　　　　　　(5) 　　近年来,许多厂家采用了一种新型的钙系脱氧剂,其主要成分为碳化钙和硅钙。新型钙系脱氧剂的应用,不仅解决了脱氧问题,而且大大减少了钢中的Al2O3夹杂含量。 4　试验结果及分析 4.1　脱氧效果及分析 　　采用3种脱氧工艺方案进行精炼的炉次,在不同阶段的钢中全氧含量见表3。 表3　不同精炼阶段的钢中全氧含量 ×10-6 脱氧方案 LF结束 VD结束 精炼结束 1 29.2～32.4(30.8) 18.3～28.7(23.1)