合金熔化与精炼资料讲解.ppt

2.减少合金元素的烧损 用电弧炉和炉外精炼结合炼钢, 合金元素一般在精炼过程中加入, 在真空和惰性气体的保护下,合金元素烧损极少, 合金元素收得率高, 成分准确, 3.可炼超低碳钢 一般炼钢, 用氧脱碳, 低碳含氧量就必须高, 加重还原期脱氧的负担, 钢的质量恶化, 炉外精炼在真空和惰性气体的作用, 既可脱碳, 又不增加氧量, 熔炼工业纯铁和不锈钢(0.03~0.06%C) . 二,炉外精炼技术的发展 1965年瑞典开发钢包精炼炉. 真空抽气,电弧加热. 1967年,美国开发了真空电弧加热去气法(VAD) 1968年美国开发了氩-氧脱碳精炼法,(AOD),不设真空系统. 1972年,瑞典开发了钢包喷粉精炼法用氩气喷Ca-Si; CaC 70年代以后逐步完善,目前已经大量工业化应用. 三,炉外精炼技术在铸钢生产中的应用 炉外精炼是从冶金发展起来的.在铸钢生产应用较多的是氩氧脱碳精炼(AOD)法,其次是真空氩氧脱碳精炼(VOD)法, 和两种方法结合的真空氩氧脱碳转炉(VODC)法,已有很多铸钢厂建成精炼设备,有100吨的VOD炉,也有3吨的小型VOD炉.今后将有更多的精炼工艺和设备在铸钢生产行业应用. 2.吹氩精炼原理 Ar是惰性气体, 不溶于钢, 不形成非金属夹杂物, 吹Ar是通过多孔透气塞进行的, 形成细小的Ar气泡. 减少气泡在钢液中的上浮速度, 提高净化效果. 透气塞是用刚玉(Al2O3)烧结的.吹Ar压力一般为0.4~0.6MPa. 吹Ar使钢液沸腾,能去除钢液中的气体和夹杂物,还能起到一定的脱氧作用. 3.氩氧脱碳精炼法 氩氧脱碳法(AOD) (Argon –Oxygen Decarburization).精炼过程:1500℃以上的钢水,装入精炼炉,吹入气体,回装炉体,处于垂直位置进行吹炼,开始时吹入的是氧气.随过程进行,氧气逐渐减少,氩气增多,后期全部用氩气吹炼.随时取样化验.吹氧使钢液脱碳,产生热量,钢液温度不会降低.钢液成分和温度达到要求时,倾炉出钢. AOD精炼过程示意图 AOD法吹炼过程的三阶段 (1)吹氧阶段 吹炼初期钢液含碳量高,吹氧脱碳,; 2[C]+O2→{2CO} 2[Fe]+ O2 →2[FeO] [C]+ 2[FeO] →[Fe]+{CO} 经过一阶段的吹炼,碳的氧化反应接近平衡. (2)吹氩--氧混合气体阶段 由于气泡中含有氩气,降低CO的分压,改变了C-O平衡关系,脱碳反应进一步进行. [C]+ [FeO] →[Fe]+{CO} 结果使钢液的含碳量进一步降低. (3).吹氩阶段,停止共氧,钢液中的[FeO] 量得不到补充.吹氩促进碳进一部氧化,吹氩阶段,钢液含碳量进一步降低. 氩--氧的联合作用,脱碳进行的相当方便.在钢液含氧低的条件下,可将碳量降到0.03%以下.最初用于炼超低碳钢,也可用于其它钢种.钢液中的气体和夹杂物降到很低的程度.H---2ppm; N—80ppm. 为生产超高强度钢创造了条件.(常规:5~7ppm; 150~500ppm) 另一个重要用途是生产超低碳不锈钢.不锈钢要求含碳量低,用电弧炉量钢很难把碳降得很低,因为要降碳,大量的Cr要被氧化.含碳量越低,Cr的烧损越多.AOD炉采用吹氩气,能在保证Cr氧化极低的情况下,将C降到很低的水平，能最大限度地脱碳保Cr.原理在于吹氩减低了气泡中CO的分压,改变了C-Cr之间的平衡关系,当PCO降低时，碳的氧化更充分，，碳的平衡值更低。而Cr的氧化物为固相， PCO的变化对Cr的氧化基本不发生影响，所以吹氩促进碳的氧化，而不促进Cr的氧化， AOD精炼的前期是吹氧阶段，有很强的脱碳能力，可以吹炼高含碳量的钢水。可以利用高碳Cr铁，价格便宜，降低成本。现在都采用AOD法生产优质的超低碳不锈钢铸件。 4.真空氧氩脱碳精炼法 真空氧氩脱碳精炼法-VOD Vacuum Oxygen-Argon Decarburization 先用电弧熔化钢液，温度大于 1560℃，然后倒入底部有吹氩装置 的钢包内,钢包装入真空罐内。密 封,抽真空,上面吹氧脱碳,底部 吹氩搅拌。有观察孔,加料口,取 样装置.VOD法是一种良好的精炼 方法.真空、吹氧和吹氩相结合, 有很强的去除气体和夹杂物的 能力,能炼出很纯净的钢水。 与氧氩脱碳精炼(AOD)法相比: 优点: (1)脱碳能力强，随真空度提高，气相中的CO分压进一步降低，钢液中的C被氧化得更低。VOD可以炼出0.01%C的工业纯铁。 (2)清除气体的能力更强，钢中H含量可降到1ppm以下; (3)节省氩气用量，形成同样的吹氩沸腾净化作用，真空下，VOD法氩气