鐵水提鉻

鐵水預處理是指將鐵水兌入轉爐之前進行的各種提純處理。可分為普通鐵水預處理和特殊鐵水預處理。普通鐵水預處理包括:鐵水脫硫、脫矽、脫磷的三脫預處理。特殊鐵水預處理是針對鐵水中含有特殊元素進 行提純精煉或資源綜合利用,如鐵水提釩、提鈮、提鉻等預處理工藝。

背景

由鐵、鉻共生礦所煉出的生鐵含有4%左右的鉻,用這種鐵水煉鋼,會使渣內生成大量高熔點氧化物,使煉鋼過程難於進行,需要先予以提鉻。提鉻後的金屬,一般稱之為半鋼。半鋼應適應下一步煉鋼的要求,即:

(1)如在煉鋼過程中不擬添加提溫劑,則半鋼必須具有足夠的化學熱和物理熱,一般認為半鋼含碳應大於3.2%,半鋼溫度應高於1350℃。若半鋼含碳較此再高一些,則半鋼溫度還可以允許較此再低一些反之亦然。

鐵水提鉻 鐵水提鉻

(2)為避免在整個煉鋼過程中出現渣子過粘,煉鋼爐渣中的 應始終不超過5~6%,則半鋼含鉻不應大於0.5%。

(3)半鋼含鉻量應適應所煉鋼種的要求,例如當冶煉普通中碳或低碳鋼時,半鋼含鉻應<0.5%(當冶煉對性能要求嚴格的鋼種對,半鋼含鉻量有時要求更低一些)。綜合起來即半鋼應:含鉻<0.5%;含碳>3.2%;溫度>1350℃。此為鐵水予提鉻的首要目標。

方法

已經研究過的鐵水提鉻方法有3種,即LD轉爐法、卡爾多轉爐法和搖包法。LD法鐵水提鉻由於供氧壓力高約0.5~0.8MPa,金屬噴濺嚴重,容易粘槍,鐵水中碳的燒損量也較大。卡爾多法和搖包法在提鉻過程中可以用較低的氧壓供氧,避免了粘槍現象,碳的燒損量小。在正確的操作制度下都可以滿足鐵水提鉻的要求。但是由於卡爾多轉爐結構過分複雜,難以在工業中套用。對於中等規模的煉鋼廠,搖包提鉻工藝是可行的。

搖包法

鐵水提鉻 鐵水提鉻

鐵水提鉻時,須在過程中提鉻保碳。控制此過程,要先根據熱力學計算確定Cr-C選擇氧化的臨界溫度。低於Cr-C選擇氧化的臨界溫度,有利於鐵水提鉻而不利於脫碳。高於此臨界溫度則相反。此臨界溫度決定於金屬中碳和鉻的活度和爐渣中 的活度。由於在鐵水預處理過程中金屬和爐渣成分在不斷變化,反應物和反應產物的活度隨之變化。所以Cr-C選擇氧化的臨界溫度在過程中也在不斷變化。因此,鐵水預提鉻,應確定合適的溫度制 度,在保證較高的反應速度和必須的半鋼溫度條件下,使預處理各階段熔池溫度都分別低於各該階段Cr-C選擇氧化的臨界溫度。

用搖包法進行鐵水預提鉻,在採用三段吹氧—空搖的工藝制度時,其大致的溫度制度應為:

吹氧初期的溫度<1450℃;

吹氧中期的溫度<1420℃;

吹氧後期的溫度<1390℃;

終點溫度 <1380℃。

亦即為了在保碳同時加速提鉻,在第一段吹氧中,由於有Si保護,熔池溫度可以達到該段終了時Cr-C選擇氧化的臨界溫度(由熱力學計算知道,當金屬中含Si~1%時,Si-C選擇氧化的臨界溫度比Cr-C選擇氧化的臨界溫度約高80~100℃)其他各段吹氧終了時,熔池溫度可稍低於Cr-C選擇氧化的臨界溫度,至於鐵水預提鉻的終點溫度,為了保證下一步煉鋼所需要的熱量,最好儘量接近終點成分的Cr-C選擇氧化的臨界溫度。

在鐵水預提鉻中,採用多段吹氧一空搖工藝制度時,空搖的重要作用。人所共知,在各吹氧階段,由於各元素的氧化放熱,熔池溫度迅速上升,而在各空搖階段加入冷卻劑,各元素繼續氧化,但熔池溫度趨於下降。因此空搖可以有效地把熔池溫度控制在規定範圍內,既保證較高的提鉻速度,又不使溫度超過Cr-C選擇氧化的臨界溫度。

而且在各吹氧階段,雖然溫度控制在Cr-C選擇氧化臨界溫度以下,由於熔池溫度不均勻,局部的火點溫度可能高達3000℃,少量碳被氧化還是不可避免的,但空搖則可減少這種碳的氧化損失。

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