45VOD炉的设备和工艺-本.ppt

4.5 vd/vad/vod炉的 设备和工艺 战东平 钢铁冶金研究所 1 4.5.1 vd法简介 vd法钢包脱气法(vacuum degassing ） vd法是将钢包吹氩与真空脱气相结合，形成 一种钢包处理法，在13266pa真空下精炼， 具有很好的去气和脱氧效果。主要生产低气含 量钢，如轴承钢、重轨钢等。 2 024-836877233 024-836877234 vd法的主要设备有钢包炉体、真空罐 、可升降移动的真空盖及执行机构、真空 泵及抽气系统、合金加料系统等。 为了防止真空处理过程中钢液强烈地沸 腾而损坏设备，要求钢包渣面以上至少保 留600mm的自由空间。 5 真空处理时，钢包置于真空罐内，接通氩 气，盖上真空盖抽真空。处理钢液的最终真空 度为67pa，处理时间1525min，可使氢的 含量达1.5ppm以下。而且在该真空下，仅通 过溶解的氧与碳反应生成co，就可以使碳含 量由0.04%降低至平衡时的0.005%。此外 还具有脱硫、成分微调、均匀成分和温度的功 能。 6 项目40tvd60tvd90tvd100tvd 钢包容量/t354555658010080120 真空室直径/mm4800530058006300 真空室高度/mm5000540065007000 真空室盖直径/mm4800530058006300 吹氩装置 压力/pa6105610561056105 流量/l/min0160030005000500 抽气能力/kg/h250300300350 工作真空度/pa67676767 极限真空度/pa 13.313.3 抽空时间/min5555 处理周期/min4060406040604060 vd真空处理装置主要技术参数 7 4.5.2 vad法简介 vad法钢包电弧加热脱气法 （vacuum arc degassing） 开发：美国finkl-sons公司1967年发明 这种方法加热在低真空下进行，在钢包底部 吹氩搅拌。加热钢包内的压力大约控制在 0.2105pa左右，因而保持了良好的还原性气 氛，使精炼炉在加热过程中可以达到一定的脱气 目的。但是vad炉盖的密封很困难，因而从发明 以来没得到发展。 8 vad法的优点 1）在真空下加热，形成良好的还原性气氛， 防止钢水在加热过程中的氧化，并在加热过 程中达到一定的脱气效果。 2）精炼炉完全密封，加热过程中噪音较小， 加热过程中几乎无烟尘。 3）可以在一个工位达到多种精炼目的，如脱 氧、脱硫、脱氢。甚至在合理的造渣的条件 下，可以达到很好的脱磷目的。 9 vad法的优点 4）有良好的搅拌条件，可以进行精炼炉内 合金化，可以使炉内的成分很快地均匀。 5）可以完成初炼炉的一些精炼任务，协调 初炼炉与连铸工序。 6）可以在真空条件下进行成分微调。 7）可以进行深度精炼，生产纯净钢。 10 4.5.3 vod法简 介 vod法真空吹氧脱碳 （vacuum oxygen decarburization） 开发：西德维腾（witten）特殊钢厂于1965年 发明的。 目前其已装备的容量为5t150t，容量最大 的是新日铁八幡制铁厂的150t vod炉。 11 024-8368772312 024-8368772313 设备 由真空罐、钢包、真空泵、氧枪、加料系统、 终点控制仪表和取样测温装置组成。 .1 真空罐 vod炉设备结构上有两种形式： 1）罐式：设有真空罐，钢包置于真空罐内进行精 炼 2）桶式：钢包本身加真空盖，并在其中进行精炼 14 罐式vod炉 罐下设有防漏盘，其容量应能容纳全炉钢 水和炉渣，以免损坏炉体。 较好的密封方式有两种： 1）水冷密封；开罐时，放水入槽，以防法兰 被烧坏；盖罐前，将水放掉，以免影响精炼。 2）采用充氩双密封以减少漏气和钢水增氮。 为了减少钢渣喷溅和防止罐盖过热，在精 炼钢包和罐盖之间设有防溅盖。 15 024-8368772316 罐式vod炉 优点： 1）罐盖面积较大，易于布置氧枪、加料系统、取样测温装 置、监控系统等； 2）罐内可以放置的钢包容量范围较大； 3）易与真空泵连接； 4）钢包上部不带密封法兰，结构比较简单； 5）钢水喷溅不会损坏密封构件，因此可以采用较矮的自由 空间（10001200mm）；易于设置防溅盖； 6）密封法兰较大，罐盖下落时易于对准，较易保证密封。 缺点：占地面积较大；真空容积较大，抽气时间较长；真空罐 结构较大，制造费用也较多。 17 桶式vod炉 优点：钢桶上可以装设倾动机构；占地面积较小 ；真空室容积较小，抽气时间短。 缺点：为了防止烧坏密封法兰，需要预留较大的 自由空间，其值可达15002000mm，从而导 致耐火材料和热量消耗增大，使钢包高度和重量 增大，吊车的有效起重量减小，并使氧枪的行程 增大；由于钢包外壳不允许开排气孔，使新砌钢 包的干燥困难；使滑动水口和透气砖不漏气也是 一个较难处理的问题。 18 . 2 钢包 罐式vod炉的钢包不设密封法兰，其自由空间比 较小； 桶式vod炉为了保持密封设有法兰，而且为了保 护法兰，其自由空间比前者要加高2550%， 当真空管道直接与包盖相连接时，在吹氧和强搅 拌的条件下，往往要求有1.52.0m的自由空间 ，以承受激烈的沸腾。 钢包底部装有透气砖，日本有的工厂采用了 装设36根不锈钢管的办法向熔池吹入氩气，以 利于搅拌和加速脱碳。 19 . 3 真空泵 较高的真空度下，容易达到较高的技 术经济指标，同时考虑到向真空室吹入氧 气进行脱碳时，会产生大量co气体，必 须及时抽出，所以和其他精炼设备相比， vod炉所配的真空泵抽气能力应大一些。 20 . 4 氧枪 在vod炉的真空盖上设有吹氧用的氧 枪，通过活动密封装置插入真空室内。 氧枪大体可分为两种类型： 1）普通钢管或在钢管上涂耐火材料的消耗 式氧枪（如桶炉上所用的）； 2）水冷非消耗式氧枪。后者又分直管和拉 瓦尔式两种。目前拉瓦尔氧枪用的较多，因 为它使用起来稳定可靠，寿命很长。 21 . 5 加料装置 一般用于进行脱氧，造渣和对合金成 分进行微调，而且由于无外加；热源，加 料时间要求越短越好，所以宜于将加料系 统设于真空盖上，采用多仓式真空料仓， 于加料前预先将料加入料仓，在精炼过程 中按工艺要求分批将料加入炉内。 22 . 6 吹炼终点控制仪表 为了控制吹炼过程，一般 采用以氧浓差电池为主，废气温 度计和真空计为辅的废气检测系 统。 23 . 7 取样测温装置 取样测温装置对严格控制钢水成分， 取得合理的工艺参数，研究精炼过程的反 应规律，制定工艺过程的数学模型，进而 进行过程的电子计算机控制都是不可缺少 的。 vod炉精炼过程中钢水喷溅比较激烈 ，如何保证取样测温具有代表性，是至关 重要的。 24 4.5.3. 2 vod冶炼工艺 vod炉既可以与电弧炉或转炉配合， 初炼炉中将钢熔化，并调整好除碳和硅外的 其它成分，将钢水倒入钢包内，送至vod工 位进行脱碳精炼。有时可以在vod内进行脱 磷处理。 在进行脱碳处理时，降下水冷氧枪向 钢包内吹氧脱碳。在吹氧脱碳的同时从钢包 底部向钢包内吹氩气进行搅拌。 25 电炉初炼vod冶炼工艺 a 电炉初炼 为了更多地利用廉价的高碳fecr，可增高炉料的配碳 量到1.5%。在熔化炉料方面有两种作法： 1）是将炉料全部熔化后在进行下一个操作（脱碳） 2）是炉料未全部熔化，尚余30%固体炉料即开始脱碳 方法一 优点：是铬的烧损小和氧耗量少 缺点：是熔化时间长和电耗高 方法二 其优缺点正好与前者相反 26 电炉出钢并扒渣后，座包并盖好真空盖，开始抽真空 ，同时包底吹氩搅拌。当达到一定真空度后即开始吹氧脱 碳。 根据废气分析结果和用浓差电池连续测量废气的氧分 压来控制精炼过程。 由于在真空下脱碳，所以很容易在铬氧化极少的情况 下将碳降至0.03%以下。 为了促进脱碳、脱氧及成分、温度均匀化，在吹氧完 毕后，还要继续吹氩搅拌，以利用剩余碳来脱氧，最后再 用脱氧剂脱氧。 b vod操作 27 真空脱碳过程分为三个阶段： 1）开始沸腾阶段，它实际上是由原始硅含量决定的； 2）脱碳速度不变阶段，这个速度与供氧量成正比； 3）当钢液碳含量底于某临界量后，脱碳速度降低，此时 它已不取决于供氧。同时开始了少量铬的氧化。 吹氧终点是根据氧电势值进行判断。当其值从10-5pa 突然上升到104pa，立即停止吹氧，同时提高真空度到 14托，利用高真