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一種轉爐真空冶煉裝置及其使用方法

文檔序號:3279130閱讀:207來源:國知局
專利名稱:一種轉爐真空冶煉裝置及其使用方法
技術領域
本發(fā)明涉及煉鋼領域,特別涉及一種轉爐真空冶煉裝置及其使用方法。
背景技術
近年來,我國汽車、造船、集裝箱、石化、電工等行業(yè)對優(yōu)質鋼需求旺盛。隨著鋼材(特別是高附加值產(chǎn)品)市場競爭的日趨激烈,許多鋼廠為提升產(chǎn)品競爭力,提高鋼的純凈度,改善鋼材性能,已建立起大規(guī)模生產(chǎn)超純凈鋼(指雜質總質量滿足下列公式的鋼鐵S+P+N+H+0 ^ 100Χ1(Γ6)的生產(chǎn)體制。轉爐煉鋼處于煉鐵、軋鋼的中間環(huán)節(jié),前工序受高爐鐵水供應的制約,后工序要滿足軋鋼對品種質量的要求。其主要任務就是將含有較多雜質的鐵水與吹入的氧氣發(fā)生反應,達到脫碳、脫磷、脫硫、脫氧、去除雜質的目的,從而獲得符合要求的鋼水成分和溫度。由于我國高爐生產(chǎn)能力的逐年增長,現(xiàn)有軋機生產(chǎn)能力已大于煉鋼生產(chǎn)能力,廢鋼資源的短缺,電力的緊缺和電價的昂貴,限制了電弧爐煉鋼的發(fā)展。今后轉爐煉鋼仍將呈發(fā)展態(tài)勢,鋼產(chǎn)量和質量也將視市場需求同步適度增長。真空脫氣冶煉工藝是爐外精煉中廣泛應用的一種手段,也被用于真空感應爐,隨著真空技術的發(fā)展,真空設 備的完善和抽空能力的擴大,在煉鋼中的應用將越來越普遍,目前主要用于生產(chǎn)不銹鋼等特種鋼,特別是不能在常壓環(huán)境中進行有效生產(chǎn)的高鉻鋼,真空脫氣工藝不僅能降低反應產(chǎn)物CO的分壓,而且可以防止過量鉻被氧化。使用真空處理的目的包括脫除氫和氧,并將氮氣含量降至較低范圍;去除非金屬夾雜物,改善鋼水潔凈度;生產(chǎn)超低碳鋼;使一種元素比其他元素優(yōu)先氧化(如碳優(yōu)先于鉻);化學加熱;控制澆注溫度等。真空冶煉工藝可以在以下幾個方面對鋼水冶煉產(chǎn)生影響(I)氣體在鋼液中的溶解與析出;(2)用碳脫氧時的脫碳反應;(3)鋼液或溶解在鋼液中的碳與爐襯的反應;(3)合金元素的揮發(fā);(4)金屬夾雜及非金屬夾雜物的去除。由于工業(yè)用真空的工作壓力均大于50Pa,所以真空冶煉工藝只對脫氣、碳脫氧、脫碳等反應產(chǎn)生較為明顯的影響。目前,應用真空冶煉技術的真空感應爐主要是應用電磁感應的作用,在金屬爐料本身產(chǎn)生電流,再依靠金屬爐料本身的電阻,按照焦耳——楞次定律,將電能轉換為熱能,用以熔煉金屬。其存在有以下的缺點①設備復雜,價格昂貴,投資大;②維修不方便,冶煉費用高,成本比較高冶煉過程中坩堝耐火材料污染金屬;④生產(chǎn)批量小,檢驗工作量較大,難以應用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于將真空冶煉技術引用到鋼水的轉爐冶煉中去,從而有效的去除鋼水中N、H、O等氣體含量、促進脫碳脫氧反應的進行、減少金屬及非金屬夾雜、提高鋼水純凈度、提升產(chǎn)品質量,擴大高附加值產(chǎn)品的開發(fā)范圍。為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種轉爐真空冶煉裝置,包括轉爐爐體1,在所述轉爐爐體I的頂部安裝有真空蓋4,在所述轉爐爐體I的側面中部開有用于出鋼的滑動出鋼口 6 ;在所述真空蓋4上有真空抽氣口 9,所述真空蓋4的中部開有通孔,所述氧槍3通過該通孔進入所述轉爐爐體I內;所述真空蓋4之上、所述氧槍3的四周還安裝有氧槍密封裝置5,所述氧槍密封裝置5上還安裝有真空合金料斗7。上述技術方案中,所述轉爐爐體I的底部還包括有用于通入氬氣的吹氬口 8。上述技術方案中,所述吹氬口 8采用在透氣磚上分布細小微孔的方式實現(xiàn)。本發(fā)明還提供了一種采用所述的轉爐真空冶煉裝置進行冶煉的方法,包括步驟I)、將所述轉爐爐體I搖至兌鐵位置,所述轉爐爐體I前傾15-20°,在進行兌鐵時,轉爐爐體I配合鐵水包的傾斜逐漸下傾;步驟2)、兌鐵完畢,將所述轉爐爐體I搖至零位,所述氧槍3處于非工作狀態(tài);步驟3)、所述轉爐爐體I前傾20-30°加入廢鋼;步驟4)、將所述轉爐爐體I搖至吹煉位置,然后確定氧氣壓力調節(jié)方式和開氧方式,閉合所述真空蓋4,開啟抽真空裝置,使得轉爐爐體I內部鋼液上方的壓力為< (I 1(Γ3) X 133. 3Pa.步驟5)、降低所述氧槍3的位置,所述氧槍3通過所述氧槍密封裝置5上的通孔進入到轉爐爐體I內,其到達開 氧點以下后點火,然后再逐步降低至冶煉槍位;步驟6)、加入石灰,造渣;步驟7)、氧氣通過所述氧槍3開吹5-12分鐘,在這一過程中測量爐內溫度的上升情況,從而確定剩余渣料加入時機和加入量;步驟8)、進行取樣與測溫,根據(jù)結果補吹、加料,確認達到出鋼要求;步驟9)、關閉抽真空裝置,移走所述真空蓋4,確認鋼包車到位,緩慢搖爐,鋼流經(jīng)過所述滑動出鋼口 6準確進入鋼包見渣后迅速抬爐;出鋼至1/4時通過所述真空合金料斗7開始均勻細流加入合金,出鋼3/4后加入完畢。上述技術方案中,在所述的步驟7)中,在吹入氧氣的同時還要吹入氬氣。上述技術方案中,在吹氬氣時,在兌鐵水和出鋼期間,吹入極小的量以保證噴出口不被堵塞,在吹煉末期,吹氣量變大。上述技術方案中,在所述的步驟8)中,當鋼分析合格后,在出鋼前吹入較強的底吹氣流,以降低熔池含氧量。本發(fā)明的優(yōu)點1、快速、有效去除鋼液中的氣體、減少非金屬夾雜物等,提升鋼的內在質量。2、加快轉爐內的反應速度,提高工作效率。3、省去后續(xù)精煉工藝或節(jié)省部分精煉時間。


圖1本發(fā)明中真空轉爐裝置的結構示意圖。圖面說明I轉爐爐體 2 鐵水液面3氧槍
4真空蓋5氧槍密封裝置 6 滑動出鋼口7 真空合金料斗8底部吹氬口 9 真空抽氣口
具體實施例方式現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。參考圖1,在一個實施例中,本發(fā)明的轉爐真空冶煉裝置包括轉爐爐體1,在所述轉爐爐體I的頂部安裝有真空蓋4,在所述轉爐爐體I的側面中部開有用于出鋼的滑動出鋼口 6 ;在所述真空蓋4上有真空抽氣口 9,真空蓋4的中部開有通孔,氧槍3通過該通孔進入所述轉爐爐體I內;所述真空蓋4之上、所述氧槍3的四周還安裝有氧槍密封裝置5,所述氧槍密封裝置5上還安裝有真空合金料斗7。作為一種優(yōu)選實現(xiàn)方式,在又一個實施例中,本發(fā)明的轉爐真空冶煉裝置的轉爐爐體I的底部還包括有用于通入氬氣的吹氬口 8。所述吹氬口 8采用在透氣磚上分布細小微孔的方式實現(xiàn),氬氣通過吹氬口 8進入轉爐爐體1,在兌鐵水和出鋼期間,只需提供極小的底吹氣量以保證噴出口不被堵塞,更不會有鐵水流出。以上是對本發(fā)明的轉爐真空冶煉裝置的結構說明。本發(fā)明的轉爐真空冶煉裝置在將鐵水與廢鋼兌入轉爐后,搖正轉爐爐體1,在轉爐爐體I的正上方加真空蓋4,真空蓋4與外界采用密封保護,然后采用機械式或蒸汽式的抽真空方式對轉爐采取機械式或蒸汽式抽真空操作,其真空度約為中真空狀態(tài),壓力值為< (I 10_3)X 133. 3Pa,接著將鋼水2置于真空條件下,插入氧槍3。碳氧反應是煉鋼過程中最重要的一個反應[C] +
= [C0]。由于真空條件,鋼水中的[C]、[O]平衡被破壞,引起了 [C]和[O]的繼續(xù)反應,通過鋼中的碳脫除鋼中的氧。隨著Pco(鋼水液面以上CO的壓力)的降低,碳的脫氧能力急劇增強,直至鋼中的碳達到極低碳的水平即60X10—6以下甚至更低。真空脫氧是以碳脫氧,由于產(chǎn)物是CO氣體,不會殘留于鋼中或渣中沾污鋼水,在CO氣泡上浮的同時還會攪動鋼水,不僅均勻了溫度和成分,還將鋼中的氫等有害氣體和非金屬夾雜物帶出,有利于凈化鋼水。根據(jù)理論計算當真空度為彡(I 10_3) X133. 3Pa,溫度為1600°C時,鐵液中氫的平衡值為(O. 000098%,鐵液中氮的平衡值為< O. 0016%。在真空處理時,氮由于擴散速度慢且鋼液表面富集活性物質(如氧、硫),所以其到達氣-液界面需要較長的時間,受動力學條件的限制,效果不明顯。為此,更優(yōu)的是在插入氧槍3發(fā)生反應后,在轉爐底部復吹氬氣,氬氣對鋼液起到攪拌作用,同時攜帶一氧化碳、氫氣、氧氣等向氣液界面迅速移動,從而達到快速、有效脫氣的目的。在下面的例子中,以一個50t轉爐真空冶煉裝置為例,對本發(fā)明的轉爐真空冶煉裝置的操作方法加以描述。步驟I)、將轉爐爐體I搖至兌鐵位置,轉爐爐體I前傾15—20°,在進行兌鐵時,轉爐爐體I配合鐵水包的傾斜逐漸下傾。步驟2)、兌鐵完畢,將轉爐爐體I搖至零位,氧槍3處于非工作狀態(tài)。步驟3)、轉爐爐體I前傾20-30°加入廢鋼,廢鋼加入量根據(jù)鐵水情況、廢鋼情況確定。步驟4)、轉爐爐體I搖至吹煉位置。根據(jù)實際生產(chǎn)情況確定氧氣壓力調節(jié)方式和開氧方式(自動或手動)。此時打開真空蓋4,開啟抽真空裝置,轉爐內部鋼液上方的壓力將為彡(I 1(Γ3) X 133. 3Pa。步驟5)、降低氧槍3的位置,氧槍3 通過氧槍密封裝置5上的通孔進入到轉爐爐體I內,其到達開氧點(指氧槍的最高點火位置)以下后點火,然后再逐步降低至冶煉槍位,根據(jù)爐容、原料及冶煉鋼種確定合理的供氧強度,氧氣由氧槍噴出后以極大的速度穿透進鋼水中去,從而促進鋼水中的碳與氧進行反應。供氧時間控制在12-15min,若供氧時間過長或過短應通過及時調整供氧強度進行修正。步驟6)、造渣時,通過真空合金料斗7加入石灰。所需添加的石灰的質量要達到三級品以上,不得混有外來夾雜物,必須干燥、新鮮,雨季儲存時間不得超過72h。具體的說,石灰中的S含量< O. 020%,熔瘤焦碳等夾雜物的含量< O. 5%。石灰的加入量應當根據(jù)鐵水中的硅含量準確計算、稱量。石灰加入量= {2. 14XRX鐵水含Si量/石灰有效CaO含量} X1000X鐵水裝入量t,鐵塊補加石灰量按每噸鐵塊50Kg考慮,其中的R表示終渣成分中氧化鈣與二氧化硅的質量分數(shù)的比值。步驟7)、氧氣通過氧槍開吹5-12分鐘,在這一過程中準確測量爐內溫度的上升情況,從而確定剩余渣料加入時機和加入量。運用合理槍位,防止返干和噴濺發(fā)生,終點溫度則根據(jù)鋼包、放鋼時間、鋼種要求等情況綜合考慮。在吹氧的過程中,為了達到攪拌鋼水的目的,還需要在轉爐的底部吹氬氣。在冶煉過程中,氬氣的底吹氣量要根據(jù)冶金要求來調節(jié)。兌鐵水和出鋼期間,只供極小的底吹氣量以保證噴出口不被堵塞。大部分吹煉期,因為脫碳反應強烈,CO氣泡有足夠的攪拌力,所以底吹氣流量較小(如O. 04 O. 06m3 /(min · t));只是在吹煉末期脫碳速率已下降,這時要加強底吹氣的攪拌。步驟8)、進行取樣與測溫,根據(jù)結果補吹、加料,確認達到出鋼要求。作為一種優(yōu)選實現(xiàn)方式,當鋼分析合格后,可在出鋼前吹入較強的底吹氣流(如O. 08 O. 10m3 / (min · t)),以降低熔池含氧量。步驟9)、關閉抽真空裝置,移走真空蓋4。確認鋼包車到位,緩慢搖爐,鋼流經(jīng)過滑動出鋼口 6準確進入鋼包見渣后迅速抬爐。出鋼至1/4時將通過合金料斗開始均勻細流加入合金,出鋼3/4加入完畢。最后所應說明的是`,以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換,都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍,其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種轉爐真空冶煉裝置,其特征在于,包括轉爐爐體(I),在所述轉爐爐體(I)的頂部安裝有真空蓋(4),在所述轉爐爐體(I)的側面中部開有用于出鋼的滑動出鋼口(6);在所述真空蓋(4)上有真空抽氣口(9),所述真空蓋(4)的中部開有通孔,所述氧槍(3)通過該通孔進入所述轉爐爐體(I)內;所述真空蓋(4)之上、所述氧槍(3)的四周還安裝有氧槍密封裝置(5),所述氧槍密封裝置(5)上還安裝有真空合金料斗(7)。
2.根據(jù)權利要求1所述的轉爐真空冶煉裝置,其特征在于,所述轉爐爐體(I)的底部還包括有用于通入IS氣的吹IS 口(8)。
3.根據(jù)權利要求2所述的轉爐真空冶煉裝置,其特征在于,所述吹氬口(8)采用在透氣磚上分布細小微孔的方式實現(xiàn)。
4.采用權利要求1-3之一的轉爐真空冶煉裝置進行冶煉的方法,包括 步驟I)、將所述轉爐爐體(I)搖至兌鐵位置,所述轉爐爐體(I)前傾15-20°,在進行兌鐵時,轉爐爐體(I)配合鐵水包的傾斜逐漸下傾; 步驟2)、兌鐵完畢,將所述轉爐爐體(I)搖至零位,所述氧槍(3)處于非工作狀態(tài); 步驟3)、所述轉爐爐體(I)前傾20-30°加入廢鋼; 步驟4)、將所述轉爐爐體(I)搖至吹煉位置,然后確定氧氣壓力調節(jié)方式和開氧方式,閉合所述真空蓋(4),開啟抽真空裝置,使得轉爐爐體(I)內部鋼液上方的壓力為< (I 10_3) X 133. 3Pa ; 步驟5)、降低所述氧槍(3)的位置,所述氧槍(3)通過所述氧槍密封裝置(5)上的通孔進入到轉爐爐體(I)內,其到達開氧點以下后點火,然后再逐步降低至冶煉槍位; 步驟6)、加入石灰,造洛; 步驟7)、氧氣通過所述氧槍(3)開吹5-12分鐘,在這一過程中測量爐內溫度的上升情況,從而確定剩余渣料加入時機和加入量; 步驟8)、進行取樣與測溫,根據(jù)結果補吹、加料,確認達到出鋼要求; 步驟9)、關閉抽真空裝置,移走所述真空蓋(4),確認鋼包車到位,緩慢搖爐,鋼流經(jīng)過所述滑動出鋼口(6)準確進入鋼包見渣后迅速抬爐;出鋼至1/4時通過所述真空合金料斗(7)開始均勻細流加入合金,出鋼3/4后加入完畢。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法,其特征在于,在所述的步驟7)中,在吹入氧氣的同時還要吹入氬氣。
6.根據(jù)權利要求4所述的方法,其特征在于,在吹氬氣時,在兌鐵水和出鋼期間,吹入極小的量以保證噴出口不被堵塞,在吹煉末期,吹氣量變大。
7.根據(jù)權利要求4所述的方法,其特征在于,在所述的步驟8)中,當鋼分析合格后,在出鋼前吹入較強的底吹氣流,以降低熔池含氧量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種轉爐真空冶煉裝置,包括轉爐爐體,在所述轉爐爐體的頂部安裝有真空蓋,在所述轉爐爐體的側面中部開有用于出鋼的滑動出鋼口;在所述真空蓋上有真空抽氣口,所述真空蓋的中部開有通孔,所述氧槍通過該通孔進入所述轉爐爐體內;所述真空蓋之上、所述氧槍的四周還安裝有氧槍密封裝置,所述氧槍密封裝置上還安裝有真空合金料斗。本發(fā)明能夠快速、有效去除鋼液中的氣體、減少非金屬夾雜物等,提升鋼的內在質量。
文檔編號C21C5/42GK103045793SQ20131000127
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月5日 優(yōu)先權日2013年1月5日
發(fā)明者馬琳, 王博, 劉化軍, 許榮昌, 陳雷, 陳顏 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司
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