钢包吹氩喂铝线工艺的应用

1、文章编号:100726034(20070320020202钢包吹氩喂铝线工艺的应用刘建军(铁道部驻中国南车集团眉山车辆厂验收室,四川眉山620032摘要:介绍了钢包吹氩喂铝线工艺,通过该工艺的应用及效果对比,认为钢包吹氩喂铝线能明显的提高钢的内在品质。关键词:钢包;吹氩;喂铝线中图分类号:TF769.9文献标识码:B铸钢摇枕、侧架是货车转向架的关键部件,其质量好坏直接影响到行车安全。为进一步提高铸钢件的内在质量,满足日益提高的技术要求,结合铸造工厂现状,中国南车集团眉山车辆厂在原有钢包吹氩的基础上,又选定了投资少、见效快、适合12t钢包的钢包喂铝线炉外精炼工艺。1钢包吹氩喂线设备概况12t钢包

2、,有效装载空间下底为 1200mm,上部为 1400mm,高为1300mm。瓶装氩气,减压阀,耐压胶管,透气砖,移动式喂线机,线盘。2吹氩喂铝线工艺主要参数2.1吹氩工艺主要参数氩是一种惰性气体,不熔解于钢液中,也不与钢中元素反应,不影响钢中化学成分的稳定,不会生成新的夹杂。吹氩通过透气砖,将氩输送进入钢液中,形成细小分散的氩气泡,增加与钢液接触面积,使夹杂物粘附在氩气泡上上浮,熔解在钢中的其他气体中。因在氩气泡内分压为零,其他气体扩散进入氩气泡,并随氩气上浮,从而达到净化钢液的作用。(1吹氩压力(表压P A r=P tr+2/+P sg+P st式中:PA r吹氩压力(表压,MPa;P tr

3、管道压力损失,MPa。压力表装在出口附近,可忽略不计;P sg渣层静压力,MPa。渣层薄可忽略不计;P st钢包内钢液静压力,MPa;2/气泡形成克服表面能的压力损失,MPa。收稿日期:2007-02-26作者简介:刘建军(1972-,男,工程师,本科。由上式可见,吹氩压力主要取决于钢包内钢液的静压力,即PA r>P st。P st=gh式中:钢液密度,一般为7000kg/m3;h钢液深度为1.3m左右。P st=7000×9.8×1.3=89180Pa=0.089MPa则吹氩压力PA r大于0.089MPa,氩气才可能吹通。理想的吹氩压力应该是氩气流能遍布钢包,氩气

4、泡在钢液内呈均匀分布。吹氩压力过小,氩气的搅拌能力弱,还可能造成透气砖堵塞;吹氩压力过大,氩气形成气柱,不能形成弥散分布的气泡,与钢水接触面积小,不利于去除夹杂、气体;另外,还容易造成钢水液面翻滚激烈,钢液裸露喷溅,被击碎乳化的炉渣卷入钢中,钢渣相混,导致严重的二次氧化和降温。因此吹氩时,应根据钢液面的翻滚程度来调整压力大小,以控制渣面有波动起伏、小翻滚或偶露钢液面为宜。根据计算值和现场观测渣面波动情况,吹压压力范围为0.1 0.2MPa。为保证氩气有一定的搅拌能力,瓶装氩气要求瓶压不小于0.5MPa。(2吹氩时间夹杂物上浮需要一定的时间,吹氩时间太短,夹杂脱除精炼效果不好;吹氩时间太长,既温

5、降大,又因包壁被冲涮而带入耐材夹杂增多。吹氩时间一般为510m in,可视钢水温度、渣物情况等适当调整。(3透气砖位置吹氩为钢包偏心单孔底吹。偏心底吹氩有利于钢包内部钢液的混合和温度均匀化,以及夹杂物排除。为避免和减少对钢包塞杆和钢包壁的冲涮,吹氩砖中心位置确定在包塞杆对侧,距包底中心150 mm处。吹氩压力和时间在生产中影响因素较多。如透02冷热工艺机车车辆工艺第3期2007年6 月气砖使用后期,透气孔部分堵塞,透气效果差,需较大压力;渣层厚,钢水多,需较大压力。钢液温度高,可采用较大压力。2.2包内喂铝线工艺主要参数铝在钢中作脱氧剂用时,其作用是脱氧定氮,并细化晶粒,阻抑低碳钢的时效,提高

6、钢在低温下的韧性等。因铝的熔点低、密度小、易氧化,加入包内的铝块易上浮氧化或被钢渣包裹,造成铝的收得率低,残铝控制不稳定,铝氧化生成夹杂增多。为此,采用包内喂铝线来替代钢包内加环状铝块的工艺。(1喂线量钢中残铝要求为0.02%0.08%,含铝量高,吸氧能力增强,形成A l2O3夹杂增多,而生产的钢种对A l2O3夹杂要求较高,故对钢中预期铝含量定为中下限。为防止出钢后Si、Mn的氧化,出钢前炉内终脱氧插铝块0.5kg/t左右(视还原期脱氧状况调整,炉内插铝出钢后,在包中喂铝线。喂线量=钢水量×(预期铝含量-喂线前铝含量/铝线纯度/铝的收得率铝线纯度化验值为97%,喂线前钢中残铝含量取

7、0.010%,铝的收得率预取70%(实际生产中进行校核,实验预期铝含量取0.040%。则吨钢喂线量=1000×(0.04%-0.01%/97%/70%=4.4kg/t。(2喂线速度喂线速度要求将铝线射入钢包的中下部(钢包深度的2/3弥散开进行沉淀脱氧。喂线速度过快,铝线对包底有冲击,并在包底熔化,弥散分布差。喂线速度过慢,铝线在钢包的上部熔化上浮,钢包底部钢液的脱氧差。喂线速度设定为1m/s,能保证铝线达到钢包中下部位。喂线时铝丝应垂直穿过渣层进入钢液,喂线部位一般在吹氩嘴旁,喂线过程用较小压力吹氩,喂完线后适当增加压力,应保持继续吹氩不小于1m in。钢包吹氩喂铝线过程为:出钢前包

8、内吹氩,以清除管道中空气,置换钢包内的空气,减少钢水氧化;出钢过程中以较小压力吹氩;出钢完后测温,并视钢液面波动情况调整压力;钢包运输到喂线平台处喂线;喂线完后,估计温度达到允许浇铸温度中上限后测温,温度适合停吹氩气;吊运浇铸。为保证透气砖的透气性能,每次浇铸完后要及时用氧清理透气砖表面的残钢和残渣。3实验、检测及分析表1为未吹氩喂线和吹氩喂线2种工艺炼钢时测得的钢中非金属夹杂物及氧含量检验结果。表1钢中非金属夹杂物及氧含量检验结果处理方式取样炉数夹杂物总量/%A l2O3杂物/%(O/×10-6从表1可见,吹氩喂铝线后,钢中夹杂总量平均下降了41%,A l2O3夹杂平均下降了42%

9、,氧含量平均下降了34%。吹氩喂线后,除降低夹杂和氧含量外,吹氩还使钢液温度均匀性好,基本消除了高温裂纹,降低了浇铸后期包眼堵塞频次。表2为在钢包中喂铝线和投铝块2种工艺试验时检测的残铝量情况。表2钢包喂铝线和投铝块残铝检测结果炉次终脱氧炉内加铝块量/kgt-1残铝/%包内加铝(块/线量/kgt-1残铝/%包内加铝收得率/%包内加铝平均收得率/%(下转第28页12 钢包吹氩喂铝线工艺的应用3.3新工装定位的优点从新工装的结构原理和使用步骤可知,不需要多少组装经验,也不用反复测量、反复调整即可对牵引拉杆座梁进行定位,而且整个过程只需12名铆工,大大提高了工作效率,同时也保证了工件的定位精度。(2

10、用新工装定位减轻了操作者的劳动强度,组焊所需的工时定额会下降,从而提高了组焊效率,降低了机车制造成本。(3用新工装定位提高了操作者的安全性,组装定位时操作者与天车配合,只需小撬棍和手锤即可完成牵引拉杆座梁的定位,避免了烤火调修或者野蛮作业。(4新工装具有很好的柔性,可通过更换支臂的位置或样杆的尺寸满足多车型牵引拉杆座梁的焊接定位。4结束语工装投入使用后,通过2个批次试验证明,新工装操作简易,不但很好地保证4对牵引拉杆座梁定位精度,而且工件质量稳定,不会随人员因素变化而波动,没有出现定位尺寸超差的返工返修。同时,新工装还大大地减轻了操作者的劳动强度。总之,在新制一定批量的机车时,利用该工装对牵引

11、拉杆座梁焊接进行定位,能够获得较好的经济效益和社会效益。(编辑:施翠燕(上接第21页表3为小批量生产中残铝含量分布对比情况。表4为小批量生产中钢的性能检测统计对比表。表3小批量生产中残铝含量分布对比情况w(A l含量范围/%加铝块炉次炉数/炉398451264204炉数/炉05857010170由表2、表3可知,包内喂铝线炉次,铝的收得率高于投铝块炉次50%,耗铝低,每吨钢节省0.4kg铝以上;包内喂铝线炉次在减少了铝的加入量的前提下,残铝含量高,易控制在要求范围。表4生产小批量炉次性能检测统计对比炉数屈服强度/MPa抗拉强度/MPa延伸率/%断面收缩率/%冲击功/J100炉喂线34153727.24962 100炉未喂线34354026.74649由表4可见,小批量(100炉生产检测表明,强度稍有下降,塑性、冲击上升,综合机械性能上升。综上所述,喂铝线炉次,铝收得率高,钢水残铝易于控制在工艺要求范围,比较稳定;而且