LF精炼炉真空碳脱氧工艺研究.doc

LF精炼炉真空碳脱氧工艺研究摘要：采用CaO-CaF2-Al2O3渣系、Cao-SiO2渣系及CaO-CaF2渣系，利用真空碳脱氧，可以冶炼出硅含量又很低、S、P、气体及探伤要求严格的加氢、水电、核电钢种，钢种氧含量、夹杂物及气体含量均达到技术条件要求。关键字：真空碳脱氧，渣系，真空碳脱氧，脱气，去夹杂1 引言 随着我国加氢、水电、核电等工业的发展，对加氢、水电、核电钢种的需求也日益增加，此类钢种对S、P、气体及探伤要求严格，钢种中硅含量又很低，合适的冶炼工艺是冶炼好此类钢种的关健。我厂经过多年的摸索，积累了大量的生产此类钢的经验，形成了一整套合理的冶炼工艺，这里我们对其中的LVCD真空碳脱氧工艺进行探讨。2 造渣 根据钢种特点，我们选择了以CaO-CaF2-Al2O3渣系、Cao-SiO2渣系及CaO-CaF2渣系。造渣材料主要用白灰、萤石、铝粉及铝块，配合使用碳粉脱氧。如表1：表1 主要的造渣材料炉号造渣材料加入量（Kg）渣量白灰萤石矽粉铝粉铝块电极粉126005502403861463.0%23000700702403252003.6%31100300140142403.1%42500600240190703.8%524006001001206.1%经检验分析其炉渣成分如表2：表2 炉渣化学分析结果（%）炉号MgOCaOSiO2FeOAl2O3CaF2P2O514.5157.872.360.2523.849.80.01727.4248.452.040.3336.32.890.018310.3241.272.560.2827.277.010.0542.5864.687.780.517.745.670.01553.7167.7515.560.422.568.020.015由于原料中不可避免的带入SiO2，因而CaO-Al2O3-CaF2渣系实际为CaO-Al2O3-CaF2-SiO2渣系。CaO-Al2O3-CaF2-SiO2渣系在1550时的硫含量，测定结果表明，CaF2含量对渣中的硫含量影响很小，而脱硫效果主要取决于CaO/Al2O3的大小。当CaO/Al2O3一定时，随CaF2含量增加，lgKS呈平滑抛物线，Ks变化不大；而当CaO/Al2O3值增加时，lgKS显著增加。当CaO/Al2O3大于0.15后，脱硫效果更理想。3 脱氧由于LVCD真空碳脱氧工艺的冶炼钢种中，Si含量有着严格的要求，因此我们不能完全依靠加矽铁粉来达到钢液的脱氧的目的，有的钢种甚至一点矽粉不能加，更有的如电站类钢的冶炼时，不但不能加矽粉，连铝粉也不能加，在这种条件下要想脱除钢液中的氧，我们只能依靠在高真空度条件下利用C-O反应来达到了这就是真空碳脱氧。在大气条件下，钢液中元素脱氧的先后是从Al、Si、C越来越弱，但在高真空条件下，C的脱氧能力要远远超过了Si 和 Al。碳氧反应式如下：C+O=COg其反应平衡常数：KCO=其中：aC和aO钢液中碳和氧的活度（%） PCO气相中一氧化碳的分压（atm） LgKCO=+2.003在炼钢温度（1600）下，可求知KCO=419，亦即常压操作（PCO=1atm）的碳氧积aCaO=0.0024，熔池中合金元素含量很少的中低碳钢，碳和氧的活度系数接近于1（fC1，fO1），则可以取%C %O=0.0025，考虑气相分压，有%C %O=0.0025PCO，显然，任何使一氧化碳分压改变的操作都会影响平衡的移动，在真空条件下碳氧反应将快速进行。对于0.20%C的碳素钢，钢中平衡的氧含量与PCO的对应关系见表3：表5 真空碳脱氧的效果（%C=0.20%）一氧化碳的分压PCO（Pa）1.013105133313367氧的平衡浓度 O（10-6）125.01.60.20.08可以看出，在一般133Pa（1乇）真空条件下，平衡氧含量可达0.2PPm。根据现场实际的脱气效果，我们真空碳脱氧在真空后可以将O降到40ppm60ppm。3 脱氢和去氮在真空条件下，随着底吹氩的搅拌，钢中氢和氮被氩气泡吸附带出钢液，随着真空度的提高和搅拌功的增加，去气的能力也大幅提高。目前我们的精炼真空能力可以达到1Torr以下，氩气搅拌控制在80ML/Min。去氢和去氮效果如下图：可以看出，真空精炼前，H含量水平在37ppm，真空精炼后，降至23ppm，在中间包中升至3ppm 左右。真空前N含量都在100ppm左右，经过真空处理后可以达到50ppm，中间包升到60ppm。4结语 经过我厂多年的生产经验证实，在LF炉