LF爐精煉研究總結(jié)最新總結(jié)包括供電制度吹氬制度溫度控制等

1、.2.1 lf工藝操作lf 是一種擁有電弧加熱裝置的爐外精煉方法，于1971年由日本特殊鋼公司提出，它也被叫做鋼包加熱爐。 lf主體是一個帶有底吹氬的鋼包，來自轉(zhuǎn)爐或電爐的鋼液(無渣)注入到該鋼包內(nèi)，然后鋼包被吊車吊運到鋼包車上，運往lf處理工位。在水冷爐蓋下方提供三相電極，蓋上水冷爐蓋，加入高堿度的復合渣，然后通電，那么常壓下即可達到埋弧加熱的效果。 由于lf處理方法提供電弧加熱、復合渣精煉，吹氬攪拌和合金微調(diào)等功能，因此lf精煉可達到以下冶金目的： 1）通過還原氣氛中高堿度復合渣的精煉，lf有很高的脫硫和脫氧能力，鋼液中硫含量和溶解氧可降低到20ppm以下，此外夾雜物也可有效的去除。2)

2、鋼液電弧加熱調(diào)整鋼液溫度，加速復合渣熔化； 3) 底吹氬方式達到鋼液成分和溫度的混勻；4) 依靠自動加料系統(tǒng)對鋼液進行成分微調(diào)。2.1.1 加熱過程2.1.1.1 轉(zhuǎn)爐出鋼1) 鋼包條件 鋼包應(yīng)當干凈，不附帶任何殘余爐渣；此外，換包周期不能多于4小時，否則鋼包必須烘烤加熱到1000-1200。鋼包內(nèi)殘余鋼液或爐渣會引起鋼包溫降，失去的熱量需lf處理補償，這些因素在lf電腦模型中都需要考慮進去。精品.2) 擋渣轉(zhuǎn)爐出鋼需要進行擋渣，眾所周知轉(zhuǎn)爐頂吹終點，鋼液中存在一定含量的溶解氧，它與渣中氧保持平衡。渣中feo 和 p2o5含量很高。當還原劑加入鋼包鋼液中溶解氧含量降低，鋼渣間的氧平衡被打破，渣

3、中 feo 含量減小。因為爐渣的氧化性降低，發(fā)生回磷現(xiàn)象。因此為了阻止鋼液回磷和保證穩(wěn)定的lf加熱過程，轉(zhuǎn)爐出鋼要求擋渣。3)合金和造渣劑的添加 為保證鋼液成分，出鋼過程中需加入合金和還原劑。 2.1.1.2 lf加熱過程鋼包精煉工藝包括幾個過程，彼此間相互關(guān)聯(lián)。對于不同鋼種，加熱操作不盡相同，且處理過程參數(shù)均有相關(guān)的標準計算模型。步驟a： 攪拌當鋼包抵達lf處理位，接通自動快換接頭向鋼包提供氬氣，根據(jù)鋼種選擇不同的吹氬模式。a) 吹氬量： 150300nl/min步驟b： 混勻依據(jù)鋼種提供不同的混勻方法精品.a) 吹氬量： 300600nl/minb) 還原劑： 硅鐵，鋁丸不同混勻模式中，還

4、原劑用量是一定的 (0.3kg/ts).這個步驟分為兩個加熱階段，第一階段持續(xù)1分鐘，加熱速度越慢越好，溫度上升大約3/min，這是起弧階段。在第二階段中，熔池加熱5分鐘，升溫速度為最大的5.0/min.該步驟中加熱的目的是熔化出鋼過程中添加的造渣劑，混勻及穩(wěn)定鋼液溫度。此時攪拌熔池的吹氬量達到300-600nl/min. 熔池溫度分布基本均勻，鋼液溫度得到合適的調(diào)整，出鋼時添加的造渣劑已熔化，添加的合金溶解并均勻的分布于熔池內(nèi)。因此鋼液化學成分也變均勻。步驟 c： 取樣及溫度和氧活度的測定混勻之后，暫時停止加熱，降低吹氬攪拌程度，進行取樣和氧含量測定。因為熔池的溫度和成分是均勻的，上述涉及的

5、測量比較準確。測量值用于電腦模型對之后合金用量和加熱時間的計算。 步驟 d： 主要加熱階段通過進一步的電弧加熱， 鋼液表面熔渣處于過熱狀態(tài)，部分電弧埋于爐渣中。造渣劑和還原劑加入lf爐，造渣劑的加入消除了爐渣的過熱并降低了熱量損失，吹氬流量調(diào)到600-900nl/min.添加造渣劑的目的是為了獲得高堿度，強還原性和低熔點的爐渣。因此復合渣有很高的夾雜物吸附能力和脫硫能力。精品.只有在主要加熱階段才能開始添加造渣劑和還原劑，因此必須提前準備它們，并進行重量的稱量。根據(jù)步驟c中取樣分析結(jié)果，電腦計算了需要添加的合金用量，加入速度為300kg/min.步驟 e： 取樣，溫度測量和定氧為保證下面步驟的

6、準確性，執(zhí)行取樣，測溫和定氧必須要符合相應(yīng)的鋼種需要。至少合金化兩分鐘后(此時熔池中合金已充分溶解和混勻)才能取樣，以保證得到可靠和準確的鋼樣。進行取樣和定氧時，停止加熱，吹氬量相應(yīng)減小。步驟 f： 鋼液溫度或成分微調(diào)根據(jù)上一個步驟中測溫取樣分析結(jié)果，通過添加合金從而達到鋼液溫度或化學成分的微調(diào)。攪拌氣體流量控制在150-300 nl/min.步驟 g： 包芯線喂送根據(jù)不同鋼種對成分的要求，有時需要向熔池喂一些包芯線，喂絲長度由電腦計算確定。生產(chǎn)中可向lf爐提供鋁線，feca，sica和碳包芯線。當喂送包芯線，熔池不會升溫。其中攪拌氣體流量為50nl/min.步驟h： 均勻當完成溫度和成分調(diào)整

7、，熔池應(yīng)該是均勻的。也就是說，軟吹(30nl/min)用于熔池混勻。攪拌時間5-10 分鐘，同時為將夾雜物改性成球形和提高鋼液的澆注性，需向鋼液喂入一定量的sica和 fe-ca包芯線. 喂入量根據(jù)鋼種和喂絲模式?jīng)Q定。精品.步驟i： 取樣，測溫及定氧lf爐加熱結(jié)束前，最后根據(jù)所煉鋼種及相關(guān)操作模式還需要進行取樣，測溫和定氧處理。步驟 j： 等待時間的熱保護lf加熱之后，由于鋼包不能及時運往鑄機或下一個精煉站等原因需要對其進行熱保護。保溫執(zhí)行時最小升溫速度為3/min，攪拌氣體流量為 50nl/min。2.1.1.3 添加保溫劑作為精煉工藝的最后步驟，鋼包吊往鑄機之前需添加保溫劑。2.1.2 l

8、f爐渣的目的和功能lf精煉期間，特殊成分的復合渣加入鋼液中，經(jīng)過電弧加熱熔化對鋼液起到進一步精煉和熱保護的作用。lf爐渣的冶金效果如下所示： 1) 高堿度和高還原性爐渣可以進一步去除鋼液中的硫含量。由于底吹氬用于lf精煉，它增加了鋼渣接觸面積和機會，從而得到滿意的脫硫效果。2) 爐襯保護和熱效率提高： 造渣劑溶解于液態(tài)渣中，如果部分變成泡沫渣，能夠形成埋弧生產(chǎn)，減少電弧對鋼包耐材的熱輻射，從而額保護鋼液熱量，減少熱損失。3) 鋼液中夾雜物的吸收： lf爐應(yīng)用底部吹氬攪拌，提高鋼液中夾雜物的碰撞和上浮，然后與鋼液表面的復合渣接觸，被其捕捉。因此生產(chǎn)超潔凈鋼成為可能。精品.4) 隔離空氣阻止鋼液吸

9、收外部氣體：電弧加熱期間，附近空氣分子被電離，氮氣很容易電離并溶解于鋼液中，造成氮含量的提高。渣層覆蓋鋼液可以有效的阻止氣體的吸收。2.1.3 lf爐渣特性為達到上述功能，lf爐渣應(yīng)具有以下特性：1) 低熔點;2) 夾雜物吸收能力強;3) 合適的堿度;4) 還原性。lf精煉時低熔點的造渣劑熔化容易，不需要消耗太多的熱量。爐渣可以阻止電弧熱損失，提高熱效率，同時液態(tài)渣有很強的夾雜物吸收能力。lf爐精煉時，溫度越高，爐渣堿度越高，還原性越強，爐渣脫硫能力越強，但是高溫和還原性不利于鋼液脫磷。這就意味轉(zhuǎn)爐渣中的硫被還原進入鋼液，會造成鋼液中磷含量的提高。為了得到合適的爐渣，必須考慮一下兩點：第一，了

10、解鋼的冶金特性和工藝需求；第二，轉(zhuǎn)爐出鋼需要進行擋渣。后者顯得尤為重要。針對不同鋼種的lf爐精煉處理工藝路線精品.處理鋼種代表鋼號處理路線處理鋼水量（萬t/a）吹氬lfrh碳素結(jié)構(gòu)鋼q195q235轉(zhuǎn)爐吹氬站連鑄優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（硬線)08、08al、20 a b 20g 10# 20# 45#轉(zhuǎn)爐吹氬lf連鑄超低碳鋼lc、elc、ulc、if轉(zhuǎn)爐吹氬-rh連鑄低合金高強度鋼q295、q345轉(zhuǎn)爐lf連鑄集裝箱用鋼spa-h、sm490a轉(zhuǎn)爐lf連鑄耐候鋼09cupcrni、09cuptire-a、09cup轉(zhuǎn)爐lf連鑄管線鋼x42x70轉(zhuǎn)爐lf-rh連鑄壓力容器、鍋爐用鋼20r 、20g、 1

11、6mnr 、16mng轉(zhuǎn)爐lf-rh連鑄橋梁用鋼16mnq、14mnnbq轉(zhuǎn)爐lf連鑄焊絲焊條h08a轉(zhuǎn)爐lf連鑄彈簧鋼60si2mn轉(zhuǎn)爐lf-rh連鑄低合金鋼20mnsi轉(zhuǎn)爐lf連鑄冷墩鋼ml10轉(zhuǎn)爐lf連鑄模具鋼小計精品.2.2、精煉渣lf爐渣按照自身的制作形態(tài)可以劃分為混合型、燒結(jié)型、預熔型，其中混合型是由多種合成渣被均勻的混合制成的粒狀的混合物，目前常用的就是混合型爐渣。精煉造渣主要包括合理控制渣量。爐渣氧化性和爐渣堿度3個方面。目前l(fā)f爐初期采用邊化渣邊提溫，最終達到出站溫度的操作工藝，由于對精煉初期和過程無嚴格溫度控制要求，造成實際鋼水前期溫度偏低，過程溫度較不穩(wěn)定，影響了精煉脫硫

12、效率。lf精煉過程中還原劑尅應(yīng)用高品位粉狀sic造還原渣，在精煉過程中替鋁粒灑到爐渣表面。氧化鈣一氧化硅一氧化鋁一氧化鎂精煉渣的相關(guān)脫硫試驗已經(jīng)表明，精煉渣的堿度對精煉渣的鋼硫分配比會有非常大的影響，當堿度值小于3時，鋼硫分配比就會增大；而當堿度值大于3且處于增長狀態(tài)時，鋼硫分配比會呈現(xiàn)出減小的趨勢。隨著精煉渣中的氧化鈣的含量增多，脫硫效果將會降低；而當氧化鈣的含量超出60且氧化鈣含量呈現(xiàn)逐漸增多的狀態(tài)時，精煉渣的脫硫效果會逐漸的降低，主要的原因是隨著氧化鈣含量的增多，精煉渣中就會有相應(yīng)的固相質(zhì)點被析出，從而使精煉渣出現(xiàn)非均勻相，精煉渣的粘度就會隨之上升，而流動性將會降低，進而影響到精煉渣脫硫

13、所應(yīng)當具備的流動性的動力學條件，最終使精煉渣的脫硫效果明顯降低，因此在精煉渣的具體使用中要確定好精煉渣的堿度。精品.lf爐也具有較好的脫氧及脫硫效果，其脫氧方式主要為擴散脫氧1，脫氧產(chǎn)物直接進入渣中，在其提供的還原渣精煉和大流量氬氣強攪拌冶煉環(huán)境所形成的良好動力學條件下，可加速擴散脫氧中渣鋼問氧的傳輸速度和轉(zhuǎn)爐冶煉沉淀脫氧中脫氧產(chǎn)物的上浮速度和去除率，鋼水中的氧含量可降低至5ppm以下。脫硫反應(yīng)時一個吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于脫硫反應(yīng)的進行，同時加熱使渣產(chǎn)生較高的溫度，較好的提供了脫硫反應(yīng)的熱力學條件。爐渣中a12o3，對精煉造渣的影響。渣中的a12o3是兩性氧化物，在堿性還原渣中a12o3呈酸

14、性。當渣中a12o330時，隨著渣中a12o3含量的提高，爐渣的熔點降低，流動性提高，有利于化渣。但隨著渣中a12o3，含量的提高，對于吸附鋼中a12o3基夾雜物不利。因此合理控制渣中的a12o3，有利于獲得良好的冶金性能和物理性能。爐渣中caf2對精煉造渣的影響。渣中的caf2是良好的化渣助熔劑，可以短時間內(nèi)改變爐渣的流動性。但用量過多會導致爐渣變稀、破壞包襯，且不利于夾雜物的去除，因此caf2應(yīng)控制在一個合適的范圍。熔渣氧化性對精煉造渣的影響。爐渣的氧勢對脫氧過程影響極大，氧勢越低，脫氧速度越快。而降低爐渣中(mgo+feo)含量和提高堿度，是降低爐渣氧勢的可靠措施。在這種脫氧制度下，渣中

15、mgo、feo這些不穩(wěn)定氧化物向鋼液中擴散供氧反應(yīng)成為可能。在白渣化差的情況下，鋼中氧含量回升已被現(xiàn)場定氧證實。只有提高爐渣堿度，盡早使爐渣白渣化，這一供氧反應(yīng)才能抑制。因此，為盡快營造出精品.lf爐的還原性氣氛，降低渣中(mgo+feo)含量，通過提高轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣率，避免大量氧化渣進入鋼包，是lf爐迅速造白渣的前提。合理的渣量選擇：穩(wěn)定埋弧的渣厚應(yīng)100mm(因弧長為70 mm90mm)，而轉(zhuǎn)爐下渣渣層厚度為20 mm50ram，因此要求新加渣料量厚度至少在50 mm80mm。鋼包內(nèi)熔渣面積5.3m2，熔渣密度5.6gm2，新加渣料量應(yīng)為為690kg1100kg，充分考慮泡沫渣工藝特點，渣量

16、應(yīng)適當減少，因此新加渣料量控制在600kg1000kg。3、鋼包砌筑工藝的優(yōu)化針對lf爐精煉生產(chǎn)過程中鋼包爐渣線在電弧高溫輻射作用下，包底在底吹循環(huán)鋼水的侵蝕下容易發(fā)生穿漏鋼等安全隱患，影響工藝安全運行，從提高鋼包磚的材質(zhì)和耐火度著手，通過對比選用高品位優(yōu)質(zhì)mg-c磚砌筑鋼包的渣線和包底，提高了鋼包在精煉過程中使用的安全、穩(wěn)定運行，較好地滿足了精煉工藝的需要，同時也有效降低了耐火材料的消耗。2.3、優(yōu)化后的精煉造渣工藝造渣工藝采用兩步造渣發(fā)，即轉(zhuǎn)爐出鋼過程到吹氬站，在lf爐精煉過程造后渣。優(yōu)化后的造渣方式具體為：轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，加入石灰、精煉渣、螢石等渣料，利用鋼水沖擊能對鋼水的攪拌作用和出鋼

17、過程的全程底吹氬攪拌實現(xiàn)造精煉前渣。有利于鋼包精煉渣前期融化，減少了在lf加入的渣量，縮短了lf化渣時間，形成的爐渣覆蓋在鋼液表面，減少鋼液在運輸過程中溫降精品.(利用鋼水出鋼時的攪拌動能及鋼水顯熱將頂渣部分熔化，實現(xiàn)終渣預脫氧，降低了lf爐渣料的加入量和化渣時間，起到了對原始渣改質(zhì)及預脫氧的作用，堿度提高，氧化性降低)。為保證加入石灰有效融化，石灰：螢石為4:1比例混合渣料；鋼水到氬站后，根據(jù)鋼種的需要，加入石灰、電石、鋁丸等對鋼水進一步處理，鋼水到lf爐通電化渣3分鐘后，抬電極觀察爐內(nèi)渣況，同時測溫、取樣，根據(jù)渣況進一步調(diào)整，早出精煉白渣，并保持還原性氣氛到精煉結(jié)束。具體情況見表5所示。2

18、.4、lf精煉溫度制度lf爐提溫是在非氧化性氣氛下利用電弧加熱來提高鋼水溫度，補償處理過程鋼水溫降及造渣、合金化的吸熱，便于形成有利于脫硫、脫氧、去除夾雜的鋼包渣。還可以精確控制溫度，為連鑄機提供溫度合適的鋼水溫度。脫硫反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)，提高溫度有利于脫硫反應(yīng)的進行，同時加熱使渣產(chǎn)生較高的溫度，較好地提供了脫硫反應(yīng)的熱力學條件。但過分提高鋼水爐渣溫度，不利于鋼包包襯使用壽命的提高和電耗成本控制。精品.根據(jù)實際情況對精煉過程溫度控制制定了規(guī)范：1)為保證精煉前期化渣脫硫，適當提高鋼水到站溫度，從制度上規(guī)定鋼水進lf爐溫度控制在1560以上。2）鋼水到站后迅速提溫操作，避免加渣料造成的鋼水和渣子

19、溫降，保持精煉過程鋼水溫度在1 5801 590之間。3) 過程采用頻繁短時間提溫，目的是保持鋼水爐渣溫度的穩(wěn)定性，避免溫度大幅度波動，保證渣子有效活性，促進爐渣脫硫去夾雜。4) 出站前將鋼水溫度提高到規(guī)定到站溫度的10以上，軟吹氬5min，開出鋼水上鑄機。2.5、lf供電制度lf主要依靠電弧的加熱對鋼水進行升溫，并熔化新加入的渣料。其供電制度的制定是lf操作和運行的關(guān)鍵技術(shù)，決定了lf的生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率和精煉鋼水的質(zhì)量。制定供電制度的實質(zhì)是根據(jù)lf設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)，在冶煉不同時期依據(jù)冶煉目標，選擇合適的供電電壓和電流，提高lf精煉的熱效率，在較低的能量消耗和生產(chǎn)成本條件下完成冶煉任務(wù)。分

20、析lf的電氣特性是制定供電制度的基礎(chǔ)。電氣特性是指在同一電壓下各個電氣量隨電流變化的規(guī)律。當電壓固定后，電流值的變化影響電弧燃燒、爐內(nèi)熱效率、電極消耗、電耗、加熱速度和耐材侵蝕等參數(shù)。選擇合適的工作電流對精品.lf降低生產(chǎn)成本影響很大。lf精煉周期主要包括精煉初期（化渣階段）和精煉后期（加熱階段）。制定供電制度需要在不同階段參照電氣特性的分析結(jié)果，選擇合理的工作電壓和工作電流進行供電。采用電氣特性分析方法，可以從電氣特性曲線上直觀地看出電氣參數(shù)的變化規(guī)律和限制條件，指導最佳工作點的選擇，達到制定合理供電制度的目標。2.5.1 電氣特性分析通常會有多達十幾個電壓檔位，不同電壓檔位下還有多個電流檔

21、位。如何確定不同精煉階段的電壓檔位以及該電壓檔位下的最佳工作電流檔位，就是分析電氣特性和制定供電制度的核心。電壓檔位一般是參照渣層厚度和電氣設(shè)備的額定功率進行選取，而電流檔位的選擇則相對復雜，需要在設(shè)定電壓下對最優(yōu)電流工作點進行尋優(yōu)，其實質(zhì)是優(yōu)化求解問題。當電壓固定時，決策變量是工作電流。因變量是功率因子，目標值是在保證埋弧條件下實現(xiàn)盡可能高的電弧能量。因此，這種尋優(yōu)過程比較復雜，計算量大，適合采用計算機模型進行優(yōu)化求解。電氣特性分析模型是利用電流與電氣參數(shù)之間的關(guān)系，采用計算機編程和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，編寫優(yōu)化算法，通過設(shè)置尋優(yōu)條件，自動尋找最佳工作點。電氣特性分析模型的主要算法如表所示。此外，在保

22、證電弧功率為最大值的條件下，電弧電流的設(shè)定還應(yīng)滿足下列條件：精品.）表觀功率不超過變壓器許用容量：；）工作電流不超過變壓器許用電流：；）電弧穩(wěn)定燃燒條件；）較好的電弧能利用狀況，；）需要避開耐材侵蝕指數(shù)的峰值區(qū)。2.5.2 電氣特性分析流程相同電壓下，最佳工作點的選擇實質(zhì)上是對電流的尋優(yōu)。隨著電流值的增加，有功功率先升后降，無功功率則由較小值不斷上升，且上升速度越來越快。電弧功率與有功功率類似，也是先升后降，存在一個最大的電弧功率點。實際上，傳遞到的有效熱量為電弧功率的一部分。因此，在電弧功率的極值點可以保證最大的加熱速度，此時的電流值設(shè)定為最佳值i，最佳的工作電流i對應(yīng)著電弧功率的最大值。當

23、電弧功率超過最大值時，隨著電流的增加，電弧功率反而減小，此時爐子的熱效率開始下降。經(jīng)濟電流i對應(yīng)的位置是有功功率與無功功率隨電流的變化率相等時。當電流大于經(jīng)濟電流i后，的熱效率開始下降。尋優(yōu)算法首先要滿足電弧的穩(wěn)定燃燒、較高的功率因子以及設(shè)備允許的超載條件，在約束條件范圍內(nèi)進行尋優(yōu)精品.。2.5.3 供電制度制定準則本文制定供電制度的原則是在較高的功率因子條件下，優(yōu)先考慮最快的加熱速度，其次再考慮最佳經(jīng)濟加熱速度，其原因是目前大多數(shù)廠家在生產(chǎn)組織安排中，均以連鑄為調(diào)度中心，以精煉時間作為緩沖時間來滿足連鑄澆鋼，大部分廠家的精煉時間都比較緊張，特別是一些大斷面高拉速的鑄機，對精煉時間要求更短，而最快的加熱速度能縮短精煉時間和生產(chǎn)周期。同時，較高的功率因子能保證較好的經(jīng)濟性和較高的熱效率。供電制度的制定包括不同冶煉階段的電壓檔位和電流檔位的選擇。電壓檔位的確定是根據(jù)冶煉過程對鋼水升溫的要求以及不同冶煉階段爐渣的狀況確定的。lf精煉過程鋼液極易增碳，為了防止增碳，電弧電壓應(yīng)高于70v為好；在冶煉初期，新加入的渣料未完全熔化時，需要根據(jù)爐渣厚度和不同電壓檔位的電弧長度來選擇電壓。研究表明，當渣厚與弧長相等時，電弧表現(xiàn)為明弧燃燒；當渣厚為弧長的1.5-1.7倍時，電弧表現(xiàn)為侵人式燃燒；當渣厚超過弧長2倍以上時，電弧才表現(xiàn)為埋弧燃燒，才能