钢包炉精炼工艺在我国的发展

钢包炉精炼工艺在我国的发展

1lf法生产技术钢包炉（lf）的精炼方法由日本特殊钢公司开发和开发。在过去，它主要用于精细和处理特殊钢。这是一种以电弧加热、搅拌和炉渣为核心的钢包精养池生产技术。由于LF法具有多种冶金功能和使用中的灵活性,在普钢生产厂也得到广泛的应用。在我国,随着连铸比的大幅度提高,LF也迅速地发展起来。LF所处理的钢种几乎涉及从特钢到普钢的所有钢种。LF法设备简单,投资不大。生产中可视质量控制的需要,采用多种不同的工艺操作制度;设计中按产品需要进行不同配套组合,满足最终产品质量控制的要求。国内典型钢厂LF处理的钢种及配置情况见表1。2生产高纯度钢经过LF生产的钢可以达到很高的质量水平:(1)脱硫率50%~70%,可生产出硫含量≤0.01%的钢。如果处理时间充分,甚至可达到硫含量≤0.005%的水平。(2)可以生产高纯度钢,钢中夹杂物总量可降低50%,大颗粒夹杂物几乎全部能去除;钢中含氧量可达到20×10-6~30×10-6。(3)钢水升温速度可以达到4℃/min~5℃/min。(4)温度控制精度±3℃~5℃。(5)钢水成分控制精度高,可以生产出诸如[C]±0.01%、[Si]±0.02%、[Mn]±0.02%等元素含量范围很窄的钢。3在lf工程总成绩效果近年来,通过消化、移植国外先进技术,国内LF设计和制造能力不断提高,新建的中小型LF已经基本实现国产化,大型LF的引进比例也大幅度降低。重庆钢铁设计研究院近年来在LF领域不断开拓和发展,现已在国内LF工艺设计、设备(含三电)设计、工厂设计方面处于领先地位,并且在LF工程总承包方面具有显著的优势;先后总承包了国内技术水平最高、设备最先进的宝钢一炼钢厂300tLF工程;重钢七厂80tLF-VD精炼工程和昆钢三炼钢厂60tLF工程。重庆钢铁设计研究院设计和承包的LF代表工程项目见表2。4lf重要设备及相关技术4.1关键设备的安装(1)2.压小于30MVA的变压器可以由国内制造,30MVA以上的变压器一般需要引进。(2)流不平衡及减少跳闸次数的影响导电横臂是短网系统的关键设备,合理的设计结构有利于提高功率因数、减少三相电流不平衡以及减少阻抗和跳闸次数。采用包铜皮或铝质导电横臂,较传统电极臂可增大输入功率,减轻重量,减少二次感抗以及液压系统,减少用水量和设备维修等。由于导电横臂的截面积大、电阻小,提高了导电率,降低消耗,生产成本显著下降。(3)电极升降自动调节器由于3根电极在升温处理过程中要求自动同步升降,并对定位精度要求很高,因此电极升降自动调节器在功能和性能稳定性上一定要满足要求,大型LF的电极升降自动调节器以引进为好。(4)压压器和高压装置国产有载调压开关的寿命只有几千次,进口产品寿命可以达到1万次以上。一般的高压开关寿命有几万次,好的产品寿命可达到20万次以上。(5)原油系统一般以尼斯乐产品为主。4.2相关技术(1)提高电极节心圆直径由于LF通过电弧升温,钢包耐材寿命大幅度降低,因此需要从设计上尽可能减少电极节心圆直径,优化耐材指数,并造好精炼渣进行埋弧操作,防止或减少辐射,以延长钢包耐材使用寿命。(2)吹扫孔布局优化吹氩孔的布置要有利于合金加料后的充分搅拌,并使电极端头对应于液面波谷,以达到最佳的加热效果。(3)属性气氛炉盖惰性气氛炉盖技术可以减少电极消耗,防止钢水二次氧化,提高钢水质量。(4)单臂技术单臂技术可以减小电极节心圆,降低耐材消耗,简化设备,便于维修,但是三相不平衡问题较三臂式结构突出。5一些技术观点5.1优势全铝导电横臂较钢铜复合导电横臂具有明显的优势,国内最大的宝钢300tLF采用了全铝导电横臂。采用全铝导电横臂的关键是要解决好水的腐蚀问题和导电横臂的焊接问题。5.2单臂骨折因为单臂升降和三臂升降各有优缺点,大型LF推荐采用三臂升降,而对小型LF建议采用单臂升降。5.3lf-lf合成系统的工艺交流lf直流LF的节心圆小,泡沫渣埋弧操作比较容易实现,在工艺上较传统的交流LF具有一定的优势,但因为需要可控硅整流,设备价格太高,目前应用不广泛。5.4钢水加入量计算模型LF冶金模型的应用可以降低LF的电耗、电极消耗、氩气消耗以及合金消耗,并提高产品的质量和稳定性。LF一般采用以下几个模型:(1)脱氧计算模型根据钢水中的氧含量计算脱氧所需加入的Al量。(2)熔剂加入计算模型根据渣的成分及钢水中的S含量和冶炼钢种所规定的S规格,计算所需熔剂的加入量。(3)强搅拌脱S计算模型某些钢种对S含量要求很严格,需要进行强搅拌脱S。为了脱S需要先将钢水中的氧脱掉,因此根据钢水中氧的分析值,计算强搅拌脱硫所需的Al加入量。(4)铁合金加入计算模型根据钢水成分分析值以及铁合金的成分值,计算为达到冶炼钢种规定的目标钢水成分所需的铁合金投入量或合金丝喂入量。(5)温度计算模型根据钢水重量、钢水温度、目标出钢温度及时间、熔剂和铁合金的加入量以及各种热损失,按能量平衡原理计算各处理阶段所需投入的电量,选择加热抽头号,并预测钢水温度。(6)吹氩搅拌控制模型为了使钢水成分及温度均匀,进行吹氩搅拌使钢水在钢包内流动,吹氩量应按不同的处理阶段进行控制。6引进一部分关键技术目前,国内中小型LF基本实现国产化,但对于100t以上的LF,由于某些国产设备的质量和性能不能稳定满足生产要求,可以考虑引进一部分关键技术和设备,如:(1)LF导电横臂,包括电极夹持器及电极松开液压缸。(2)LF电极调节器。(3)个别关键部件,如绝缘体、液压缸、比例控制阀等。另外,大型LF短网系统(从变压器二次侧抽头至电极夹持器)的基本设计、三电系统的基本设计、生产操作软件和数学模型的设计等,可以采取与外商合作设计的方式完成。7开发适用的操作软件,以适应市场的需求钢水二次冶金方法种类繁多,其中,以LF应用最广泛。国内LF的设计、制造和生产已经具有一定的能力和经验。目前国内LF的电消耗、电极消