攀钢RH真空装置及处理效果

- 38 - 2010 年第 33 卷第 5 期 攀钢 空装置及处理 效果 宋 伟 1,2 （ 1. 昆明理工大学 材料与冶金工程学院 ； 2. 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 提钒炼钢厂） 摘 要 ： 介绍了攀钢 3 套 空处理装置 的 主要设备情况 及 代表 钢种的 理 效果 ， 对 超低碳钢生产过程中存在的主要问题 提出了 建议 ，认为 在 理间隙加强真空室冷钢 的 清理，采用无碳钢包及微碳合金，加强工艺控制和设备维护， 可以 进一步提高真空脱碳效果 ，提高 成品碳含量 3010 6 比例 。 关键词 ： 置 ； 脱气 ； 脱碳 0 引 言 环脱气法是一种重要的炉外精炼方法，具有处理周期短 、生产能力大、精炼效果好、容易操作等一系列优点，在炼钢生产中获得了广泛应用。 攀钢提钒炼钢厂于 1997 年 11 月 在 板坯 生产线投产了第一台 空处理装置， 经过二、三期工程建设和三期技术改造， 又 相继 在 1#方坯和 2#方坯各 增加了 一 台双工位的 空处理装置 。目前，攀钢拥有 3 台 备处理能力，该装备为 攀钢新产品开发，提高产品质量及产品升级起到了非常重要的作用。 1 攀钢 要装备 情况 攀钢 130 置 主要由 真空室系统、 真空系统、合金与渣料添加系统、顶枪加热系统、液压提升系统、水处理系统和自动 控制系统等构成。真空系统有四级蒸汽喷射泵，为了满足脱碳及脱氢能力，第三、第四级喷射泵采用并联形式以加强抽气能力。合金与渣料添加系统由 16 个高位料仓、 3 个称量料斗、皮带机、真空料斗、合金溜槽等构成。攀钢 130 置主要设计参数见表 1。 表 1 攀钢 备的参数 处理方式 处理量 /(t炉 1) 抽气 能力 /(kgh 1） 环流气 流量 / (L1） 真空度 /渍管内径/氧速率 / (m3h1) 插入深度 /均脱碳时间/站温度合格率 /% 平均处理周期 / ( 1） 钢 水 成分 合 格率 /% 年处 理量 /万 t 板坯 下动式 135 550 63 100 450 1 200 500600 1820 96 3040 99 50 1#方坯 下动式 135 550 50 70 100 450 加热 500 不能脱碳 95 2030 99 100 2#方坯 上动式 135 550 50 70 100 450 加热 600 不能脱碳 95 2030 99 50 多功能 顶枪 系统 多功能顶枪 （ 具有吹氧脱碳、加铝吹氧化学加热及吹煤气 /氧气燃烧加热功能。 其主要 由升降装置、密封通道、点火烧嘴、 及废气排放装置等组成 ，见表 2。 攀钢板坯 要是用于吹氧，在生产超低碳钢过程中进行吹氧强制脱碳。 攀 钢 技 术 - 39 - 表 2 的主要参数 行程 /降速度 /(m1) 加热速度 /( h 1) 点火烧嘴的点火温度 / 枪体结构 能源介质 800 16 60 800 四套管 氧气 /煤气 整体真空室系统 插入管与真空室采用整体焊接，真空室顶盖靠重力及密封件与真空室连接密封 ，减少漏气情况的发生 ，其主要参数见表 3。 表 3 空室主要参数 空室总高 整体真空室 插入管 吹氩小管数 /个 循环气体类型 中心距 内径 外径 10 300 6 700 1 300 450 1 200 10 2 真空泵系统 工作泵抽气能力大小，应根据处理的钢种、处理容量、脱气时间、循环流量以及处理过程中钢液脱气规律来确定。 真空泵系统是 置的核心，选择合适的真空泵系统直接关系到真空精炼的冶金效果、生 产 成本和冶炼时间 。 攀钢 用的真空泵为四级串联式蒸汽喷射泵 ， 其主要参数如下： 抽气能力： 550 kg/h（ 67 ）， 1 300 kg/h（ 1330 ）， 2 800 kg/h（ 8 000 ）， 3 500 kg/h（ 13 300 ）； 极限真空度： 30 气体冷却形式：管式水冷； 冷凝器形式和数量：喷淋式；冷凝器 3 个水分离器 1 个。 真空泵系统主要由三级增压泵和二级并联的喷射真空泵组成，带有二台中间冷凝器和一台末级冷凝器及一套真空压力调节装置。冷凝器的作用是将前级喷射泵排出的蒸汽冷凝成水以提高后级喷射泵的 效率。五级真空泵降低了第二级增压泵的负担，减轻了第二级真空泵弯头处的磨损，提高了真空泵系统的可靠性和稳定性，降低了真空泵的能耗，增加了真空度调节级数，因此，它可根据不同钢种对精炼的要求灵活选择真空泵运行数量，达到最大限度利用设备的目的 1。 驱动气体系统 氩气作为驱动气体从上升管吹入 真空室，是 液循环的动力源，吹氩流量的大小直接影响钢液循环状态和脱碳等冶金反应。吹氩流量与抽真空控制不当会产生强烈喷溅。由于脱碳过程中生成 体，必然加剧喷溅程度，因此，在脱碳时吹氩流量应先调小，随着 应的减弱而适当增大，直到脱碳结束时，达到所需吹氩流量。 2 代表 钢种 理 效果 重轨钢 攀钢 1#方坯真空精炼 装置 为 要处理重轨钢，功能是真空脱气，去除夹杂。 重轨钢在真空处理过程中主要采用本处理模式， 即 整个处理过程循环气体流量保持恒定，真空度随时间的延长而快速降低，其目的是经过一定时间的脱气，降低钢中的 H、 N活度，减少夹杂物、提高钢水纯净度。 大量实验研究 表明 ，攀钢 1#方坯 置 处理重轨钢脱氢 效果较好。 处理后重轨钢 H含量分布如图 1 所示 ， 由图 1 可见， 理后 H含 量在 0 6 以内的炉次占 94%。 利用 空处理脱氢，脱氢效果十分显著，脱氢率可达 60% 80%。 图 1 重轨钢 理后 H含量分布 超 低碳 深 冲 钢 攀钢板坯 真空 精炼 装置 为 要处理超低碳钢。 理 超低碳钢（如 ） 的主要 目的 是真空脱碳。 在真空条件下，由于碳、氧反应非常激烈，产生的 体很快被抽走，脱碳的同时也在脱氧 。010203040506070800 . 5 0 . 5 1 1 . 0 1 . 0 1 1 . 5 0 1 . 5 1 2 . 0 0 H 1 06比例/%- 40 - 2010 年第 33 卷第 5 期 16 161825171913 12 13 14 12 120510152025301 2 3 4 5 6炉次TO106处理前处理后因此， 空脱气的脱氧脱碳 效果较好 ,一般经过空处理的钢水 ,全氧含量可保持在 2010010H 出站 C可保持在 3010下。 理时真空度对钢水中碳含量有决定性影响，脱碳反应的热力学方程 如下 ： 标准大气压下 :CO=0 (1) 攀西地区大气压下 :CO=0(2) 式中 ， C、 O分别为钢水中碳、氧浓度，； 真空室内 体分压 ，即 理时的真空度 。 从 式 (1)、 式 (2)可知，在 理过程中， 真空室内压力越小，脱碳效果越好 。 从图 2 可以看出，攀钢板坯生产超低碳钢 理过程中 ，一般处理15 右，生成的 很少了 ， 表明脱碳反应已经很微弱 。 图 2 超低碳钢 理时间与废气中 量的关系 低碳铝镇静钢 攀钢 2#方坯真空精炼也为 要处理低碳铝镇静钢。 低 碳铝镇静钢主要采用轻处理模式，轻处理是指在 6 26 低真空度下进行成分、温度调整的处理方式。 统计 10 炉车轴钢 真空处理前钢水氧活度为 0 61210 6，处理后为 0 6 0 6，平均下降了 处理前后钢水 TO变化见图 3。 图 3 真空处理前后钢水 TO变化 由图 3 可知，经真空处理后， TO有了明显降低，平均值由进站的 0 6 降为 0 6，降低率 平均达 表明真空处理有较好的去除夹杂物效果。在管坯钢 27气瓶钢、齿轮钢等品种上也 取 得到了 较好 效果。 从 2007 年 11 月初投产至今，所有经 2#方坯理的钢种出站 H均控制在 0 6 以下。 图4 是不同处理时间对 H的影响。由图 4 可见，处理时间 12 25 围内，钢水 H含量变化不大，即 理时间 12 能满足钢水 H含量控制要求 。 图 4 真空处理时间对钢 水 H含量的影响 3 存在 的 主要 问题 及建议 理过程中，从上升管吹入的氩气，形成大量的气泡，气泡受热不断膨胀并带动钢水上升，当气泡进入真空室后，由于压 差使气泡破裂，在破裂的瞬间将钢液击碎形成无数小液滴，在此过程中即 完成了 各种脱气反应，但同时部分液滴可吸附于真空室 壁，经数炉堆积后，就在 室 内形成了所谓的 “冷钢 ”。 冷钢是伴随 液环流而生，是理的孪生产物 。一方面，在生产中冷钢容易导致生产超低碳钢后期钢水增碳；另 一方面，冷钢形成以后，粘附在真空室内，需要花费大量时间清理，制约了 理能力 2 建议攀钢 利用脱碳过程中产生的一氧化碳气体的二次燃烧或通过外界的煤气加热提高槽温以减少或避免冷钢的粘结 ， 处理间隙过程中通过加热保温，消除已形成的冷钢。 随着汽车用钢板对钢质量的要求日益提高，其对钢中碳含量也提出了更高的要求，特别是超深冲用钢，要求钢中碳含量控制在 3010 6 以内。 真空脱碳处理后，攀钢 理 脱碳期结束时碳含量多数能控制在 3010 6 以内，但是至连铸开浇之前钢水增碳量较严重，且波动较大， 成品碳含量01020304050600 5 10 15 20 25 30l/ 5 10 15 20 25 30 理时间 /0 50 40 30 20 10 0 废气中L )3 15 17 19 21 23 25 27处理时间/106H106 11 13 15 17 19 21 23 25 27 理时间 /n=223 炉 攀 钢 技 术 - 41 - 3010 6 的比例 仅为 50%左右，成为 限制产品使用 性能的 主 要环节。 因此，为进一步降低 成品碳含量， 重点是要减少 理后期钢水增碳，应在保证真空室不结冷钢的前提下，使用无碳钢包及微碳合金。另一方面， 建议 加强 站钢水碳含量和 aO控制 ，利用 对碳高炉次进行强制脱碳 ，缩短处理时间 ， 并 加强设备监控与维护等，提高处理过程的抽气能力，以维持足够长的深真空时间和进一步降低真空度 ，达到深脱碳的效果 。 4 结论 1） 攀钢 提钒炼钢厂 目前 有 三套 备 ， 其中板坯系统配备 1 套 主要用于超低碳钢的生产 ，方坯系统配备 2 套 一套主要用于重轨钢的生产，一套主要用于 气瓶钢、车轴及管坯等型线品种 的生产 ， 置在在脱气、合金化和去除夹杂等方面均起到了较好效果， 为提高钢水质量和 品种开发提供了有力 的保障 。 2）攀钢 理重轨钢、超低碳钢及低碳铝镇静钢的效果均能满足 钢种 要求，处理后重轨钢及低碳铝镇静钢的 H 0 6， 理脱碳期结束时碳含量 可控制 在 3010 6。 3） 攀钢 炼 方面 还 存在 真空室及废气管道结冷 钢及 成品 碳含 量 3010 6 比例偏低等 问题 ， 建议 在 理 间隙利用煤气 加强 冷钢 清理 ，采用无碳钢包及微碳合金，并加强工艺控制和设备维护， 进一步降低 成品碳含量。 参考文献 1 北京钢铁研究总院 国产炉外精炼设备的装备水平和使用情况 /第一次全国铁水预处理与钢的二次冶金会议报告文集 1992： 342 赵沛，成国光，沈甦炉外精炼及铁水预处理实用技术手册 北京： 冶金工业出版 社 , 2004： 224. 3 刘柏松 碳过程模型与工艺优化河北理工大学硕士学位论文 , 2005. 编辑 杨冬梅 收稿日期： 2010 新日铁与塔塔钢铁公司将联手在印建高炉 日本新日铁公司和印度塔塔钢铁公司正就成立一合资公司并在印度建高炉举行进一步会谈。 据称，计划建的这座高炉投资 2 0003 000 亿日元，年产能 300 万 t，预计 2013 年投产。随着印度钢需求的增长，合资公司还将在印度建第二座高炉。 2010 年 年 初，新日铁与塔塔钢铁公司 敲定投资 350 亿日元成立一家汽车钢板合资公司，并计划年产能60 万 t， 2013 年投入运转。在该合资公司中，塔塔钢铁拥有 51%股份，新日铁拥有 49%股份。塔塔钢铁公司希望通过合资