《炉外精炼结课论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《炉外精炼结课论文（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、炉外精炼结课论文题目：炉外精炼用耐火材料提高寿 命的途径及其发展动向 姓名： 班级： 学号：指导教师：炉外精炼用耐火材料提高寿命的途径及其发展动向 我国 2005 年钢产量虽高达3. 49 亿吨,但一些高档的钢种却需要 大量高价进口;而我国铁矿石短缺,国际上铁矿石随之抬高价格 ,大大 上涨。显然,这样一种供求、生产方式与结构是十分不合理的,不仅会 对环境造成大的破坏,对资源利用也不合适。其出路就是压缩一般钢 产量,扩大炉外精炼,多生产技术含量高、附加值高的高档钢种。为了 有效和经济地炼出各种高质量的特殊钢,氧气转炉与电炉成了初步脱 碳、升温与熔化废钢或冶炼一些普通钢的容器 ;而钢液的精炼过程则
2、 转移到了氧气转炉与电炉之外的精炼炉内进行;所以氧气转炉、电炉 之外的精炼称之为炉外精炼或二次精炼。炉外精炼的主要任务是除去 钢中杂质与夹杂物、脱气、调整化学成分和均匀化等。采用的手段有 吹氧、吹 Ar 脱碳,电加热或化学加热,调温,真空脱气,喷入脱硫粉剂, 吹Ar或电磁搅拌使夹杂物上浮排除，加合金调整钢液成分与成分均匀 化 等 。 炉 外 精 炼 的 种 类 与 方 法 甚 多 , 主 要 有 VODAOD,VAD 或 VHD,DH,RH,RH-OB,LF,LF-VD,ASEA-SKF,CAS一种吹 Ar、排渣、降 下隔离浸渍罩，在封闭条件下吹 Ar 调整钢液成分的简易钢包精炼法） 等。随着
3、对钢质量、品种与成本的要求 ,炉外精炼也在不断改进与变 化。例如 RH 过去只是钢液循环流动真空脱气,减少钢中杂质与夹杂 物。现在RH真空室顶部及下部炉墙装置有氧枪、吹Ar喷嘴等，可以 吹O2进行钢液真空脱碳，吹Ar搅拌,喷脱硫粉剂等。于是有了 RH-OB 或 RH-TOB,RH-KTB, RH-MFB 与 RH-PB 等。再如 CAS 现在又有了 在浸渍罩内进行顶吹氧的CAS-OB法等。20世纪90年代以前发展较 多的是AOD、VOD、VAD等,90年代以后发展最快的是能吹O2、吹 Ar、喷粉剂的RH以及LF与LF-VD。由于LF投资少，操作简便;而 RH 对钢水质量有保证,因此 LF 与
4、RH 发展甚快。我国大部分钢厂都 有LF精炼钢包，宝钢、武钢、鞍钢、本钢与攀钢等都建了有吹O2的 RH 精炼设备。 VOD 主要用来生产碳含量很低(0. 003% 0. 001% )的 超低碳不锈钢,RH-OB等可生产超低碳薄板钢(无间隙原子IF钢)，氧含 量在 0. 001%以下的超洁净轴承钢,以及输送天然气、石油的耐侵蚀管 道钢等高端钢种。一般不锈钢则大部分是由 AOD 炉精炼出的。碳素 优质或低碳合金钢多由LF或LF-VD精炼出。CAS可以精炼钢水，还 可以减少中间包浸入式水口的堵塞。由于精炼钢条件对耐火材料十分 严酷，耐火材料的使用寿命一般不高，其中,VOD炉衬寿命至今仍然是 最低的，
5、低的只有几炉，一般为十几炉至二十几炉。因此，在炉外精炼生 产各种优质钢的成本中 ，耐火材料的费用占有不小的份额。造成炉外 精炼耐火材料衬寿命不高的原因主要有:炉外精炼温度都甚高。高温真空下，耐火材料中的易挥发组元，如 Cr2O3、MgO的挥发或MgO-C、MgO-CaO-C砖内组元之间发生自耗 反应:MgO(s)+C(s)-Mg(g)+CO(g)，以及耐火氧化物(MxOy)与钢液中 碳C发生:MxOy(s)+yC-xM+yCO(g)等反应。(2)炉渣渗透进入耐 火材料内，并发生相互作用形成变质层，由于精炼过程中温度的改变以 及两炉次之间的温度剧变而导致热剥落与结构剥落。炉外精炼渣主要 是CaO
6、-SiO2-A12O3-MgO与脱硫渣CaO-CaF2-Al2O3渣系。但在精炼 过程中形成的m(CaO)Bm(SiO2)低的酸性渣,CaO-Al2O3渣，以及吹氧 形成的FeOx-SiO2-MnO渣,在炉外精炼的高温下对耐火材料的渗透、 侵蚀最为严重。(3)为使精炼过程加速进行或排除夹杂物以及使钢液 成分均匀化，往往要吹入O2或A气，或电磁搅拌，使钢液、炉渣发生剧 烈搅动,从而导致耐火材料受到钢液的强烈冲刷,使耐火衬表面不断更 新,从而加剧了化学侵蚀与溶解过程的进行。炉外精炼的种类与方法 甚多,本文将主要以生产高端产品、精炼条件对耐火材料严酷的 VOD 与 RH-TOB 为代表来阐述提高炉外
7、精炼用耐火材料寿命的途径及其 发展的动向。VOD与RH-TOB精炼过程冶炼操作、蚀损情况及造成 局部蚀损严重的原因VOD精炼过程的操作条件如图1所示。从图 1 可知,在精炼超低碳不锈钢过程中 ,真空度可达 0. 51Torr(66133 Pa),精炼温度在1 6501 750e，精炼时间约为70 min左右。VOD 侵蚀最严重部位是渣线区域,通常砌筑的是高温烧成的直接结合 镁铬砖。在VOD脱碳期，渣中含有大量Cr2O3,粘度大，对镁铬砖蚀损 不大。但在脱碳期末与还原期初，在1 750e的高温下加入Si以还原渣 中Cr2O3,使渣中Cr2O3含量降低,SiO2含量增加,变为低碱度渣，渣的 流动性
8、大增,这种渣对耐火材料的侵蚀性与渗透性甚强,而且由于加入 CaO-CaF2-Al2O3 渣脱硫和真空操作。因此在此时期,耐火衬的蚀损最 大。 VOD 下部与钢液接触部位及底部耐火衬的侵蚀较渣线轻,可用稍 次的直接结合镁铬砖或 MgO-CaO 砖或镁白云石砖。 S Smets 等认为 在 VOD 下部与底部,由于钢液的静压力以及生成气体形成气泡需要 很大的附加压力:p附加二2R/r(R为钢液表面张力,r为气泡半径)，镁碳砖 内自耗反应:MgO(s) +C=Mg(g)+CO(g)发生困难，因此在这些部位 可用沥青结合的碳含量在 5%以下的低碳镁碳砖。在 VOD 上部的自 由空间(Free spac
9、e orFree board)的炉壁，由于处在高温吹氧、真空条件 下,镁碳砖中碳会氧化,砖内还会发生自耗反应 ,会导致镁碳砖结构疏 松，强度下降，很快蚀损，故在此处不宜用镁碳砖,可砌筑MgO-CaO砖、 镁白云或 MgO-MgO#Al2O3 砖等。 LF-VD 蚀损最严重部位也是渣线 区域,AOD炉则是吹Ar的风口与风口区域及渣线。RH-TOP精炼过程 的真空度达到0. 5 Torr(66Pa),精炼温度在1 5601 650e,较VOD低;精 炼一炉时间在0. 5 h左右RH-TOP 炉役后的侵蚀情况如图2所示。欧A孔浇注料/钏包图2 RH -TOB-i/1役后的愎蚀情况吹代孔RH精炼容器蚀
10、损严重的部位是浸渍官(Snorkel orlmmersion tube) 中的上升管(Up-leg)的吹Ar孔、上升管与下降管(Down-leg)同真空室 底部(Bottom ofvacuum chamber)交接处的喉口(Throat)。这些部位受到 钢液循环流动与Ar气流的冲刷。浸渍管与真空室底部蚀损严重的原 因是: (1)浸渍管下部内外同时浸泡在高温钢液中; (2)浸渍管内孔受到 每分钟达3080 t钢液循环流动的冲刷;(3)精炼一炉后，保温不容易，下 一炉次浸渍管又再次突然浸入盛有1 600e左右钢液的盛钢桶中，经受 剧烈温度变化的冲击。浸渍管耐火材料的过度蚀损还会导致浸渍管钢 体变形
11、，造成耐火材料脱落的危险。RH真空室下部与钢液接触的容器 壁，由于顶吹 O2 使钢液表面的上部区域发生二次燃烧，形成高温;吹氧 也使钢液中一些元素氧化,形成了 CaO /SiO2比低的FeOx-SiO2-MnO 酸性渣,因此真空室下部的侵蚀也较严重,但比浸渍管与真空室底部要 轻,一般浸渍管耐火衬的寿命只是真空室下部衬砖寿命的20% 30%。 真空室下部与浸渍管通常砌筑的都是优质直接结合镁铬砖。RH-TOB 真空室上部炉衬蚀损较轻,真空室中部炉衬蚀损也不厉害,可用稍次的 直接结合镁铬砖或一般镁铬砖 ,也可用镁铬喷涂料或浇注料。 K Shimizu 等开发了 MgO-Y2O3 耐火材料,并将其砌于 RH 真空室下部, 得出 MgO-Y2O3 砖与直接结合镁铬砖寿命相同的结果。由于 Y2O3 是稀有元素氧化物,比较贵;加入量若多,该种砖的推广将遇到困难。总 之,VOD炉衬的渣线,RH的浸渍管、真空室底部与下部以及喉口，至今 仍以砌筑优质直接结合镁铬砖效果较好。
