46AOD炉的设备和工艺－本.ppt

4.6 aod炉的设备和工艺 钢铁冶金研究所 战东平 1 4.6.1 简介 aod法氩氧脱碳法（argon oxygen decarburization） 该方法是在大气压力下向钢水吹氧的同时，吹入惰性 气体（ar、n2），通过降低pco以实现脱碳保铬目的。 1954年美国ucc公司开发，1968年乔斯林钢公司研制成 第一台aod炉（15t）。目前日本65%的不锈钢、美国95% 的不锈钢用aod炉生产。 与电弧炉相比，具有如下优点： （1）容易生产低碳和超低碳不锈钢； （2）可以利用廉价的高碳铬铁和返回钢生产不锈钢； （3）设备简单，操作方便，基建投资低和经济效益显著。 2 4.6.2 设备 o2/ar或n2 3 aod炉设备一般由炉子本体、供气系统、供料系 统和除尘系统组成。 4.6.2.1 炉子本体 aod炉炉子本体类似于转炉，由炉体、托圈、支 座和倾动机构组成。 炉体：炉体由炉底、炉身和炉帽组成。炉体为倒锥形 ，其侧壁与炉身间的夹角为2025。 采用这种夹角的 炉底侧壁对防止气流对炉衬的冲刷有利。 吹入氩、氧气体的喷枪就装设在炉底侧壁风口处 。喷枪多为套管结构，内管为紫铜所作，用以通入氩 氧混合气体，外管为不锈钢所作，用以通入冷却气体 氩。 4 炉帽的作用在于防止吹炼过程的喷溅和装入初炼钢水 时钢水进入风口。 炉子最初采用圆顶型，由于砌筑困难，后来逐步改为 斜锥型。为了进一步改进砌筑条件，目前又改为正锥型。 aod炉炉帽演变情况 5 aod炉的形状 1 炉帽；2风口；3炉 底 炉子的熔池深度、熔池面直径 、炉膛有效高度之比大体为1：2 ：3，对具体炉子来说，可能会有 小的变动，如我国太原钢铁公司 18t氩氧炉的上述比例为1：2： 3.86。 炉容比与同容量的氧气顶吹 转炉相比要小一些，顶吹转炉的 炉容比大体为1m3/t，而aod炉的 炉容比约为0.60.7m3/t。 显然，适当增加炉膛有效高 度和炉容比对提高炉内反应速度 和防止喷溅都是极为有效的措施 。 6 托圈起支持，倾动和换炉体作用。托 圈上栓有耳轴，耳轴通过轴承将全部炉体 重量承担于两个支座上。 倾动机构通过马达和减速装置可使炉 体向前或向后倾动以便进行兑初炼钢水， 出钢、扒渣和测温、取样等操作。 我国太原钢铁公司18t aod炉可以前 倾160，后倾70。 7 4.6.2.2 供气系统 aod炉是氩、氧和氮气的使用大户，为了保证 aod炉的正常生产，必须有大的能够分离氩气的制氧 机作为气源，否则建造aod炉的理想只能变成空想。 为了贮存足够的气体，需要分别配置贮存氩、氧 、氮气的球罐。为了向aod炉输送气体，需要铺设相 应的管道和配备必要的阀门。 在aod炉上使用着两种气体： 1）按一定比例混合的气体，称工艺气体； 2）冷却喷枪的气体。为了按一定的压力和比例配备混 合气体和冷却气体，需要装设相应的混气包和配气包 以及流量计、压力调节阀和流量调节阀等。 8 9 4.6.2.3 供料系统 为了减轻劳动强度，使造渣材料（石灰 、萤石）和铁合金（硅铁、硅铬等）装炉机 械化，需要设置足够数量的悬空料仓以贮存 这些散状材料； 为了准确地进行称量，每个料仓下面均应 装设电磁振动给料器； 而为了运送这些材料还需要装置抓斗和皮 带运输机等运输工具。 10 4.6.2.4 除尘系统 由于在aod炉中进行吹氧脱碳，排放的 co、co2等气体量极大，由此挟带出的粉尘 量也极为可观，如不采取措施消除，势将超 过国家规定的粉尘排放标准。 国外aod炉上多采用干式滤袋除尘法， 我国也不例外。 实践结果表明，经除尘后烟气含尘器为 45mg/m3，大大低于国家规定的粉尘排放标 准（1%1% o0.7%）碳含量高于 pco=101.325kpa，cr=20%的条件下，按下列二式计算的 碳含量，证明aod炉的脱碳并不受氩气稀释的影响，故在 高碳区采用了纯氧吹炼，简称oob，结果所得脱碳的氧利 用率与o2/ar为4/1时一样。 24 2） 根据c0.3%）吹炼中使用上法 取得的效果如下： 1）钢水升温速度从7 /min上升为17.5 /min，提高 了150%；脱碳的氧利用率提高了5%。 2）脱碳速度从0.055%/min上升为0.087%/min，提高了 58%。 3）电能消耗减少78kwh/t，吨钢电耗降到385kwh/t； fesi消耗减少了25%；精炼时间缩短11min（达到68min ）。 4）炉衬寿命达到235炉，吨钢耐火材材料消耗减少到 6.7kg/t（此中有用mgo为主对炉渣进行控制的效果）。 35 日本太平洋金属公司八户工场为了节约原材 料和降低能耗，开发了用液态fecr，feni原料直 接冶炼不锈钢的方法。即直接用fe-cr-ni铁水在 aod炉内进行吹炼。 其效果如下： 1）铬的回收率提高到99%，与电炉、电炉- aod和ld-aod法相比，aod炉直接吹炼法的能 耗为最低； 2）采用顶吹氧后，脱硅、脱碳速度各增加了 0.018%/min和0.009%/min与此相应，升温速度提 高了2070%，fesi消耗量减少了1015%。 4.6.4.1.5 aod炉直接吹炼法 36 4.6.4.2 从aod炉派生的新方法 4.6.4.2.1 vodc法 德国蒂森（thyssen）公司考虑到 用vod炉吹炼含碳量高的钢水会拖延时 间，而且将盛有钢水的钢包放在真空罐 内会使设备庞大。 为了在这方面有所改进，他们开发 了55t转炉加真空盖后炼不锈钢的新方法 转炉vod法（vod converter，简 称vodc或vodk）。 37 38 用vodc炉精炼的铬回收率为 98.5%，钢中硫含量可达0.006%，精 炼时间最短为84min，平均为102min 。而最引人注目的是可以将吨钢氩耗 量降低到1m3/t。 39 clu法基本上与aod法类似， 只是为了减小pco不采用昂贵的氩气 而代之以廉价的水蒸气。 1972年法国克勒索特洛勒 (creusot-loire)公司和瑞典的乌德霍 尔姆(uddeholm)公司在6t试验炉上开 发研究，1973年乌德霍尔姆公司70t 上生产。 4.6.4.2.2 clu法 40 clu法的操作工艺与aod炉极相似，为了减