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铸钢生产中的炉外精炼技术

(铸铁平板)铸造生产要经过十分复杂的工艺过程。只要其中某一道工序或某一个过程失误,均会造成铸造缺陷。当然,同一类缺陷由于场合和零件的不同,往往有不同的形成原因。常言道“三分冶炼,七分铸造”。钢液质量与铸件的质量密切相关。

一.炉外精炼技术简介
20世纪炼钢技术中的革新,主要是纯氧顶吹转炉炼钢法和连续铸钢法。由于这些实用技术的采用,炼钢生产率飞速提高。炉外精炼技术是设置在转炉和连续铸钢间的连接工序,这一技术的实用化,大大提高并完善亨利贝塞麦发明的液态炼钢法。要提高铸钢生产的质量和产量,同样离不开冶金冶炼技术的发展。炉外精炼技术就是铸件生产中的适用技术之一。
1.炉外精炼技术的功能
①脱氢、②脱氧、③脱碳、④脱硫、⑤非金属夹杂物的形态控制、⑥成分调整(添加合金)、⑦钢液成分及温度的微调及均匀化、⑧脱氮、⑨脱磷。针对上述功能,衍生出LF法、VD法、VOD法、RH法、SKF’法等炉外精炼设备。但对于各生产厂家具体使用哪种精炼设备,他们会综合考虑冶炼的钢种、生产量、粗/精炼的组合等,选择最适合的炉外精练法。
2.电炉加钢包精炼炉双联工艺法简介
目前,电弧炉炼钢是铸钢件生产中最广泛的炼钢方法之一。这种方法是利用电弧产生的高温和热能熔化固体炉料,实现冶炼的目的。在电弧炉炼钢中为了清除钢液中的气体和夹杂物,通常通过脱碳反应形成钢液沸腾,对钢液激烈氧化。在下一步为了去除钢液中残余的氧,又需要对钢液进行脱氧,因此产生大量的夹杂物,这是电弧炉炼钢难以解决的矛盾。为了解决这一问题,经过冶金工作者多年努力,摸索出双联工艺法方案。即将原电弧炉炼钢的两大期——氧化期及还原期分别放在电弧炉和钢包精炼中进行,各自独立操作,以达到提高钢液的冶炼质量,提高生产率的目的。下面是双联工艺法的工艺流程:电炉加料——熔化——氧化——升温——出钢——LF炉接钢液——精炼还原——微调成分,调整温度——出钢——喂丝——钢液测温——钢液浇注。
3.双联工艺法的产品质量
对几个采用双联工艺法的铸钢厂产品质量跟踪:①气体含量:[H] <3.5ppm,[O]<40ppm,[N]<80ppm;②杂质含量:[P]<0.015%,[s]<0.0l%,si、Mn可控制在0.02%内,Ni、Mo、Cu可控制在0.0l%内。
4.材料性能
屈服强度增加7%~1l%;抗拉强度增加3%~6%,冲击韧度增加20%一45%;断面收缩率、伸长率基本无变化。夹杂物含量明显减少,分布形态多呈不连续状。
二.炉外精炼技术经济效益分析
几家铸钢厂使用钢包精炼炉设备后,吨钢原材料消耗量均有所下降。如吨钢电耗,下降35kwh左右。但增加LF炉设备后,需配套增大水循环系统,除尘系统及其他投资,使得钢液冶炼成本增加。但钢液化学成分控制稳定,合金成分控制准确,钢液成分均匀。无偏析现象,钢液中气体、夹杂物控制较高,力学性能优良,铸件废品率大大降低。正基于上述原因,钢液成本总体上基本持平。
三.使用钢包精炼炉技术的优点
① 用钢包精炼炉技术后,钢液中的有害元素和有害气体降到了一个较低的含量水平,使钢中不易形成对铸件材质有严重破坏的非金属夹杂物,从而提高了铸件的低温性能和铸件对使用环境的适应性。②氩气的搅拌作用加速了钢/渣之间的化学反应,有利于钢液的脱硫、脱氧,促进钢液中非金属杂物的上浮和去除,提高了钢液温度和成分的均匀性。③与普通电弧炉联合冶炼,加快了生产周期,提高了合金回收率。④设备简单、投资较低。
四.使用钢包精炼炉还需解决如下问题
①钢液温度下降。由于钢包精炼炉与普通电弧炉相连操作,在普通电弧炉钢液氧化完毕向精炼炉出钢时,钢液温度下降,炉子越小,温降越大。这样精炼炉需进行提温操作,会少许增加电耗。②钢液倒包会增加气体含量,钢液进行炉外精炼后,其钢液中各类气体含量均有降低。但在钢液倒包过程中,易使钢液吸气,造成钢液气体含量些许增加,目前已有解决办法。( 铸铁平板)

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