电弧炉炼钢生产电弧炉炼钢生产第4章5电弧炉冶炼的泡沫渣控制技术.pptxVIP

第4章 电弧炉冶炼的泡沫渣控制技术Chapter 4 Foam slag smelting control technology Number 5 目 录4.6.1 石灰的溶解机理4.6.2 电弧炉炼钢对熔渣的要求与泡沫渣的功能4.6.3 泡沫渣原理4.6.4 衡量泡沫渣的指标4.6.5 影响泡沫渣质量的因素4.6.6 自耗式氧枪吹炼条件下的泡沫渣操作4.6.7 超声速氧枪控制下的泡沫渣技术4.6.8 超声速集束氧枪吹炼条件下的泡沫渣控制4.6.9 不同类型泡沫渣的冶炼效果分析4.6.10 氧化铁皮、泡沫渣改进剂在泡沫渣工艺中的应用4.6.1 石灰的溶解机理1.石灰的溶解过程石灰的溶解方式有两种，一种是在一定温度条件下的化学溶解，一种是在电弧高温区的直接熔化。可分解成如下步骤：(1)石灰块接触到初渣或金属液体的熔池；(2)颗粒块状石灰形成冷凝炉渣外壳；(3)石灰块温度升高，冷凝层逐渐熔化；(4)初渣FeO渗入石灰块内；(5)渣中SiO2与石灰块外层CaO或熔入初渣中的CaO反应，一部分成渣，一部分生成2CaO·SiO2壳层；(6) 2CaO·SiO2被FeO等氧化物溶解，并重复步骤4~6逐渐成渣。2. 影响石灰熔解的因素 (1)熔池温度。通常，一定成分的熔渣当升高温度时能改善其流动性。 (2) FeO的作用。FeO对石灰的溶解有较大的影响，FeO能显著地降低熔渣的黏度。 (3)萤石。萤石能显著降低2CaO·SiO2的熔点，使炉渣在高碱度下有较低的熔化温度，CaF2不仅可以降低碱性炉渣的强度，还由于CaF2在熔渣中生成F离子能切断硅酸盐的链状结构，也为FeO进入石灰块内部创造了条件。一般情况下，萤石作为助熔剂，在电弧炉出钢过程中使用。(4) SiO2的影响。在一定成分的熔渣中，增加SiO2 (在不超过20％的范围内)，可以使熔渣的熔点下降，黏度值下降。 (5)MgO的影响。(6)MnO的影响。MnO对石灰溶解所起的作用比FeO差，仅在(FeO)足够的情况下，MnO才能有效地帮助石灰溶解，而当(MnO)超过26％时，如果(FeO)不足，反而会延滞石灰的溶解，这也是电弧炉冶炼过程中加入高锰钢过多以后炉渣熔化速度较慢的原因。所以，在电弧炉的冶炼过程中，加入石灰的气孔率和体积密度对石灰的溶解速度有明显的影响，使用气孔率较大和体积密度较小的活性石灰加入电弧炉，采用留渣操作，电弧炉炉内的熔渣会迅速地沿着石灰的孔隙和裂缝向内部渗透，使熔渣和石灰间的接触面积显著增大，熔渣和石灰之间的传热和传质过程加快，从而改善了石灰溶解的过程。4.6.2 电弧炉炼钢对熔渣的要求与泡沫渣的功能1.熔渣的来源主要有：(1)炼钢过程中有目的加入的造渣材料，如石灰、石灰石、萤石、硅石及火砖块等。(2)一部分是炼钢过程中的必然产物，包括原材料带入的杂质及合金元素的氧化产物或脱硫产物，在冶炼过程中上浮到钢液的表面。如[Fe]、[Si]、[Mn]、[Cr]、[Ti]、[V]、[A1]、[P]的氧化物及[Ca]、[Mn]、[Mg]的硫化物等。(3)化学和高温热对炉衬耐火材料的侵蚀作用物，也是熔渣的主要来源之一，如碱性渣中的MgO和酸性渣中的SiO2等。2.电弧炉炼钢对熔渣有以下要求:(1)导电能力大以及熔点不宜太高，并具有适当的流动性和相对的稳定性，即在一定的温度下，不因成分的微小变化而引起黏度急剧的改变。(2)能确保冶炼过程中各项化学反应的顺利进行。(3)渣钢易于分离。(4)对炉衬耐火材料的侵蚀要轻微。(5)选用的造渣材料资源丰富、价格便宜。3.目前泡沫渣的冶金功能有了更多的扩展，主要功能有：(1)反应介质，参与去除[P]、[S]、[Zn]、[Pb]、[Si]、[C]等不需要的杂质。有关文献都表明，良好的泡沫渣可以成百倍地提高钢渣反应的界面，可以极大地提高钢渣间的物理化学反应，使电弧炉粗炼钢水的质量得到极大的提高。(2)覆盖钢液，防止钢液的吸气降温。实践的统计结果表明，碱度在2.0~3.0之间，泡沫渣持续时间大于12min完全埋弧的泡沫渣，炉膛保持在微正压左右的条件下，可以基本消除电弧区电弧电高炉气使钢液吸气的影响，减轻电极喷淋水进入熔池后导致钢水中氢含量增加的现象。(3)埋弧传热，防止电弧裸露对炉衬的高温辐射。 (4)提高输入电能的速度，减少“断弧”现象，弱化闪变对于电网的冲击，减少电弧的热辐射损失和噪声损失。(5)冶炼过程中作为保护炉衬耐火材料的重要组成部分，可以减少渣线部位的耐火材料及炉衬的侵蚀速度。冶炼过程中的脱碳反应会使钢水剧烈沸腾，泡沫渣的覆盖作用会减轻这种剧烈沸腾对于炉衬的物理冲刷侵蚀，而且在氧化镁含量较高的泡沫渣(氧化镁含量大于5％)，会降低钢渣对于镁炭砖的侵蚀速度。(6)可以作为良好的夹杂物吸附剂。吸附溶解钢中大颗粒的一次