关于中频炉内吹氩精炼净化的优势.pptx

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资源描述
目 录 一、精炼炉的发展概况 二、我国铸造行业在中频炉、浇包内精炼净化金属液的现状 三、精炼净化金属液的原理和对优质铸造的作用 四、中频炉改造成精炼炉的三个要素 五、铸造行业为什么会缺少精炼净化金属液的技术和工艺 六、中频炉内吹氩与浇包内吹氩的特点 七、部分铸造厂应用中频炉、浇包内精炼净化金属液的 有益效果 一、精炼炉的发展概况 过去,将生铁和废钢熔化成金属液即制成型材,到1968年,有 发现金属液经吹氩处理,还原精炼效果显著,1971年日本大同特殊 钢厂第一台LF精炼炉投入使用,1973年日本新日铁LF/VD精炼炉投入 使用,到1996年宝钢集团上海浦钢公司建成了第一台国产100吨 LF/VD精炼炉,之后,精炼技术在我国各大钢厂开始普及,通过精炼, 金属液的洁净度得到提高、金属制品的品质大幅提升。 目前,世界各国冶金铸造都努力通过“精炼净化技术”,降低 金属液中的杂质,我国“精炼净化技术”的发展和推广要晚于欧美 日等工业发达国家,近二十多年来,我国冶金行业从学习到掌握, 现在已基本与工业发达国家处于同水平,我国铸造行业为了优质化 和提高核心竞争力,“精炼净化”也需要早日推广应用。 金属液经吹氩精炼能脱硫,硫对金属制品性能产生的有害影响: 1、影响横向及径向的韧性、塑性; 2、FeS、MnS等夹杂是基体点腐蚀的发源地; 3、氢脆现象与硫化物夹杂有着密切关系; 4、易产生“热裂纹”和“热脆”现象; 国内部分钢件的硫含量: 为避免产生内部裂纹和提高表面质量,基础钢要求S0.02%; 为减少结构钢的各向异性,结构钢要求S0.01%;高冲击韧性的输 油气管用钢、海上采油平台用钢、厚船板钢、航空用钢,及有良好 深冲性能的薄板钢,有良好磁性的硅钢,要求S0.005%;高压容器 等超低硫钢,要求S控制在0.0005%-0.001% 金属液经吹氩精炼能降磷,磷对金属制品性能产生的有害影响: 磷在金属制品中是一种易偏析元素,能显著降低金属制品的低 温冲击韧性、损害金属制品的塑性,使金属制品发生冷脆,金属制 品中碳含量越高,磷引起的脆性越大; 磷还会恶化金属制品的焊接性能,对于焊接性能要求严格的, 需要P0.04%;低温环境用的高等级管线钢,要求P0.015%;对于 某些牌号的不锈钢,为防止产生应力腐蚀裂纹,要求P0.005%; 金属液经吹氩精炼能脱氢氧,氢对金属制品性能产生的有害影响: 1、降低金属制品的韧性和塑性; 2、使金属制品的气孔率增加; 3、引发金属制品的细小裂纹; 金属制品中的氢,是导致白点和发裂的主要原因,通常洁净钢 中要求H0.0002%,国内各大钢厂通过长时间吹氩搅拌精炼,氢含 量可控在H0.00015%。 以上数据及国内二十多年冶金行业的精炼发展事实,表明生产 优特钢,经精炼净化,洁净金属液,金属制品的品质得到提升,比 单纯往金属液里大量添加各种贵重合金,如铬、锰、钨、镍、钼、 钒、钛等,多了一条具有成本和质量优势的可行之路。 二、我国铸造行业在中频炉、浇包内精炼净化金属液的现状 我国冶金行业生产优特钢等钢材,是通过LF、VD、AOD、RH真 空炉等精炼炉精炼净化钢液后,钢材品质才会有保障,这也是我国 冶金行业把中频炉熔化废钢铁浇注成型,其中因没有精炼净化工艺, 而归类成“地条钢”不许生产的原因之一。 铸造行业关系到国家制造的水平,我国部分铸造厂在重视自己 的产品外观、光洁度和尺寸精准的同时,忽略了铸件的源头金 属液的内在品质,铸造行业中的冲天炉、中频炉、电弧炉,仅起熔 化作用,在生产中熔化完生铁、废钢、合金等,即浇注成铸件,熔 化浇注,整个工艺流程缺少精炼净化,从而局限了铸件的内在 品质。 只有一炉一包精炼净化过的金属液,生产出优质铸件才能有 保障!该技术的推广应用,是我国铸造行业实现优质优铸的必行之 路。 庆幸的是,国内越来越多的铸造厂开始重视铸件的内在质量 和自身品牌,以质量求发展,优胜劣汰。 三、精炼净化金属液的原理和对优质铸造的作用 精炼是依据冶金热力学、动力学、传输原理去除金属液内部有 害元素及夹杂物,从而净化提高金属液质量,向金属液中喷吹惰性 气体,已成为现代冶金铸造的重要工艺,其所起的作用是强化冶金 过程,促进冶金反应的进行,缩短冶炼时间,均匀金属液温度和成 分,减少金属液中非金属夹杂,洁净金属液和提高质量,其发展趋 势是应用到现代冶金铸造的全部工艺过程。 在中频炉、浇包内吹氩精炼,是通过在炉内、浇包內吹入无数 微小氩气泡,氩气泡上浮过程中通过表面张力和体积膨胀,维持负 压“真空室”,吸附分散在金属液中的氢氧氮硫磷和SiO2、AL2O3、 MgO、MnS、FeS等诸多有害杂质到金属液表面,挥发或通过精炼剂 造渣去除; 中频炉内、浇包内吹氩能加速金属液与合金等反应,有助金 属液整体温度均衡,缩短合金化的熔炼时间,更益于金属液的均 化结晶; 氩气比重比空气大,在吹氩过程中,炉内加入精炼剂,金属 液表面会覆盖有氩气和精炼剂,使金属液与空气几乎隔绝,避免 金属液受污染,且精炼剂吸附反应金属液中的硫化物、磷化物和 氧化物,成渣去除,洁净金属液,基本达到LF、VD 、AOD、真空 炉的精炼效果。 四、中频炉改造成精炼炉的三个要素: LF等精炼炉,是通过专业控制,在炉底长时间吹氩驱动有害元素和 气体上浮、在金属液表面覆盖埋弧渣吸附夹杂和隔离空气、并插入电极 加热防止吹氩冷钢,达到精炼净化。 精炼炉的三个要素:大于40分钟的长时间吹氩、加热搅拌、精炼剂 覆盖,在中频炉内是能实现的。 中频炉可以改造成类似精炼炉: 1、通过智能控制吹氩设备,智能管控中频炉底长时间吹氩,驱动夹杂和 氢氧气体上浮; 2、通过在金属液表面覆盖精炼剂,吸附、同化上浮来的夹杂物,达到脱 硫降磷除杂目的,并且覆盖金属液隔离空气; 3、通过中频炉的电磁搅拌和加热功能,促使金属液与精炼剂反应完全, 控制温度。 中频炉内吹氩,金属液表面覆盖精炼剂: 国外金属液覆盖“某精炼剂” 国内金属液覆盖“和鑫盛精炼剂” 吸附浮上来的夹杂、隔离空气 吸附浮上来的夹杂、隔离空气 五、铸造行业为什么会缺少精炼净化的技术和工艺 原因1、精炼炉投资大、运行成本高:过去投资一套LF、 VD、 AOD、真空炉等精炼设备,动辄需要百万元以上的资 金,且启炉、停炉及吨钢成本的生产费用高,中小铸造企 业难以承受。 原因2、缺少相关技术和工艺:过去铸造行业缺少小精 炼炉的相关技术和工艺, 冶金行业大钢厂的精炼净化工艺 与中小铸造企业的应用不相匹配。 原因3、有的不说、没有的不知:国内少数铸造厂有中频炉内 精炼净化金属液的生产工艺,通过精炼净化提升了铸件的质量和 优品率,在同行业中拥有竞争优势,所以,他们就把此工艺作为 自己的生产技术保密,故很多铸造厂不了解、不熟悉相关技术和 工艺。 现在,中频炉内吹氩气体保护和精炼净化金属液系统,有LF、 VD、 AOD、真空炉等精炼炉效果,是铸造行业精炼净化的卓越解 决方案,此系统资金投入少仅需几万元/套,运行成本低 仅需几十元/吨钢,是为铸造行业量身定制的精炼炉,大幅提高金 属制品的内在品质和优品率。 中频炉内、浇包内精炼净化金属液示意图: 六、中频炉内吹氩与浇包内吹氩的特点: 1、中频炉内吹氩,特点是长时间、小流量吹; 浇包内吹氩,特点是短时间、大流量吹。 2、中频炉有电磁加热,长时间炉内吹氩金属 液不会产生温降;浇包内吹氩仅能维持几分钟, 时间稍长,易产生冷钢冻钢现象。 3、金属液在中频炉内受电磁力搅拌运动,炉 内吹氩更助于加速搅拌,能精炼炉内的全部金属 液;浇包内金属液是静态的,包内吹氩气泡基本 上呈直线上浮状态,周边的静态金属液没有氩气 泡作用。 以上特点,中频炉内吹氩比浇包内吹氩精炼 效果更完全、更彻底,但中频炉倾倒金属液到浇 包内的过程,金属液会受到微程度的污染,所以 浇包内短时间吹氩,能均衡包内金属液的温度和 少许的精炼,也是有意义的。 模拟浇包内吹氩显示 精炼净化效果不完全 中频炉内吹氩随时间延长,金属在显微镜下的结果不同: 夹杂较多 夹杂较少 夹杂极少 七、部分铸造厂应用中频炉内、浇包内精炼净化的有益效果: 吹氩智能控制设备 中频炉内吹氩的工况 浇包内吹氩的工况 中频炉内吹氩精炼净化效果的检测数据 (1)能够降低金属液中的氢氧含量 不同金属液吹氩去氢的效果数据表: 钢种钢种 吹氩时间吹氩时间 /min 【H】含量的变化】含量的变化/10-6 脱氢率(脱氢率(%) 吹氩吹氩前前吹氩后吹氩后 10钢405.21.080.8 20钢406.51.281.5 45钢4012.01.984.2 AISI430 Cr 16%18%507.81.876.9 (2)能够去除钢液中的杂质元素 不同钢种覆盖精炼剂后吹氩除杂质的效果数据表。 钢种钢种 吹氩时间吹氩时间 / min杂质元素杂质元素 杂质在钢液中含量(杂质在钢液中含量(%) 去除率(去除率(%) 吹氩前吹氩前吹氩后吹氩后 10钢40 Pb As Sn S 0.0086 0.0210 0.0270 0.039 0.0017 0.0050 0.0260 0.006 80.2 76.1 - 84.6 AISI43040Pb0.0400 0.008279.5 谢 谢! 结论: 中频炉内、浇包内吹氩精炼净化工 艺,能气体保护金属液,能去氢氧、脱 硫磷、除杂质,能提高熔炼速度、铸件 各元素反应更充分、金相结构更均匀, 能大幅提高铸件的优品率和机械性能。 作者:袁鸿 电话:18173231009(微信同号)
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