所谓炉外精炼,就是把常规炼钢炉初炼的钢液倒入钢包或专用容器内,进行脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属杂物并调整钢液成分及温度,以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺。
炉外精炼的任务:
1、降低钢中氧、硫、氢、氮和非金属杂物含量,改变夹杂物形态,以提高钢的纯净度,改善钢
的力学性能。
2、深脱碳,满足低碳或超低碳钢的要求。
3、微调合金成分,把合金成分控制在很窄的范围内,并使其分布均匀,尽量降低合金的消耗,
提高合金的收得率。
4、调整钢液温度到浇筑所要求的温度范围内,最大限度地减小包内钢液的温度梯度。
5、作为炼钢与连铸的缓冲,提高炼钢车间的整体效率。
炉外精炼设备的功能有:熔池搅拌功能、钢水升温和控温功能、精炼功能、合金化功能、生产调节功能。
炉外精炼法所采用的精炼手段与功能:书上炉外精炼P4
目前合成渣系主要是CaO-Al
2O
3
碱性渣系,化学成分大致为:50%~55%CaO、40%~45% Al
2
O
3
、
≤5% SiO
2
、<1% FeO。(选择题)
保护渣的基本成分是由CaO-SiO
2-Al
2
O
3
系组成的。
要求渣洗完成的精炼任务决定了渣洗所用的熔渣都是高碱度(R>2)、低w(FeO),一般w(FeO)<1%。
搅拌的方法有:气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌和重力引起的搅拌,其中气体搅拌用得最多,电磁搅拌次之。
钢包吹氩的主要作用有:调温、混匀、净化。(填空题)
炉外精炼过程中,加热的主要方法是电弧加热,以及后来发展起来的化学加热,即所谓的化学热法。
炉外精炼所用的真空只对脱气、碳脱氧、脱碳、去夹杂等反应产生较为明显的影响。(填空)决定脱气效果的是传质系数和比表面积。
钢液脱氮效果差的原因:
1、氮的扩散系数低,而且氮的原子半径较大,所以真空处理时,脱氮速度缓慢。
2、气-钢表面积大部分被钢中表面活性元素硫、氧所吸附,因此氮的扩散速率小,氮在钢中溶
解度高。
3、大气含氮78%,钢液易吸氮,钢中氮与合金元素生成氮化物处于溶解状态。所以钢液脱氮实
际效果很差。真空下碳的脱氧能力为什么达不到热力学计算的平均值?
1)碳氧反应未达到平衡;
2)反应区的压力大于真空度;
3)真空下,碳脱化合物中的氧困难;
4)耐材、炉渣、夹杂中氧化物可能向钢液供氧。
脱碳保铬的途径有:1、提高温度2、降低PCO(降低PCO的方法有:真空法、稀释法、二者组合)
稀土在钢中的主要作用为:净化、变质和合金化三大作用。
承轴钢不宜钙处理的原因:mCaO〃nAl
2
O
3
相比Al
2
O
3
对承轴钢疲劳寿命的危害更大。
RH的基本原理:
脱气时将浸入管(上升管、下降管)插入钢水中,当真空室抽真空后钢液从两根管子内上升到压差高度。
根据气力提升泵的原理,从上升管下部约1/3处向钢液吹氩等驱动气体,使上升管的钢液内产生大量气泡核,钢液中的气体就会向氩气泡扩散,同时气泡在高温与低压的作用下,迅速膨胀,使其密度下降。
于是钢液溅成极细微粒呈喷泉状以约5m/s的速度喷入真空室,钢液得到充分脱气。
脱气后由于钢液密度相对较大而沿下降管流回钢包。
RH的主要设备:
①真空室;②浸入管(上升管、下降管);③真空排气管道;④合金料仓;⑤循环流动用吹氩装置;⑥钢包(或真空室)升降装置;⑦真空室预热装置。
RH工艺参数:处理容量、脱气时间、循环流量、循环系数、真空度。
LF精炼手段:电弧加热、造高碱度还原渣
LF的精炼功能:
1、埋弧加热功能
2、惰性气体保护功能
3、惰性气体搅拌功能
4、碱性白渣下精炼
钢液的氩气吹炼简称AOD(氩气-氧气-脱碳),主要用于不锈钢的炉外冶炼上。
VAD法的缺点:电极密封问题难以解决是它的致命缺点,这个缺点导致VAD法不能得到很快的发展。
VOD法适合于生产C、N、O含量极低的超纯不锈钢和合金。(选择题)
AOD法与VOD法相比较:因为AOD法虽然在非真空下冶炼,但操作自由,所以较多的钢厂选择了AOD法。
投资较少的LF发展最快,RH循环脱气装置精炼的钢水质量最具保证。
LF得到发展的原因:LF的设备与操作简单得多,而且投资几乎为AOD和ASEA-SKF法的一半。洁净钢:指钢中非金属夹杂物(氧化物、硫化物)进行严格控制的钢种。
纯净钢:指除对钢中非金属夹杂物严格控制外,钢中其他杂质元素含量也少的钢种。
纯净钢的生产主要集中在两方面:
1、尽量减少钢中杂质元素的含量;
2、严格控制钢中的夹杂物,暴多夹杂物的数量、尺寸、分布、形状、类型。
硫是管线钢中影响钢的抗HIC能力和抗SSCC能力的主要元素。
连续铸钢部分
连铸机的分类:立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机。
一台连铸机包括:钢包回转台、中间包、中间包车、结晶器、结晶器震动装置、二次冷却装置、拉坯(矫直)装置、切割装置和铸坯运出装置。
计算题:P17—20
中间包的作用:
1、中间包减小钢液静压力,稳定注流
2、中间包有利于夹杂物上浮,净化钢液
3、再多流连铸机上,中间包将钢液分配给每个结晶器
4、在多炉连浇时,中间包储存一定量的钢液,更换钢包时不会停浇
5、根据连铸对钢质量的要求,也可将部分炉外精炼手段移到中间包实施,即中间包冶金。
结晶器的作用:钢液在结晶器内冷却、初步凝固成型,且均匀形成具有一定厚度的坯壳。结晶器采用冷却水冷却,通常称为一次冷却。
结晶器为什么要有倒锥度:为了减小气隙,改善传热,加速坯壳生长,结晶器的下口断面要比上口断面略小,即结晶器有倒锥度。
目前结晶器的震动总的趋势是:正弦振动采用高频率、小振幅、较大负滑脱量的振动方式较为有利(可降低振痕深度)。
多点矫直:通过两次以上的矫直;
连续矫直:应变率不变且应变连续的多点矫直。电磁搅拌的类型和作用:
结晶器电磁搅拌:1、改善铸坯质量2、扩大中心等轴晶区3、减轻铸坯中心偏析4、
加速过热度的消除5、加速液相穴内夹杂物的上浮6、促进结晶器内
凝固坯壳均匀生长,有利于减少铸坯角部裂纹。
二冷区电磁搅拌:1、阻止凝固桥的形成,减轻铸坯中心疏松和缩孔2、阻止柱状晶生长,
增加了中心等轴晶区,减少了中心偏析3、使夹杂物在横断面上均匀分
布,铸坯内部质量得到改善。
凝固末端电磁搅拌:1、分散凝固两相区溶质元素的聚集,减少中心偏析;2、改善中心凝
固组织,减轻中心疏松;3、消除中心区等轴晶滑移、塌落引起的V形偏
析。
结晶器的热阻可分为:
1、钢水与凝固坯壳界面对流传热的热阻;
2、凝固坯壳传导传热的热阻;
3、凝固坯壳与结晶器界面的热阻;
4、结晶器铜壁传导传热的热阻;
5、冷却水与铜壁对流传热的热阻。
影响结晶器传热的因素:
1、浇注速度
2、结晶器冷却强度
3、结晶器设计参数
4、结晶器材质
5、热顶结晶器
6、结晶器的形状及类型
7、结晶器润滑8、钢水过热度
电磁搅拌技术是最具实际应用价值的促进等轴晶生长、抑制柱状晶生长的措施。
连铸中间包冶金功能主要有:
1、净化功能、改善钢水流动形态、促进刚水中夹杂物的上浮分离;
2、采用附加的冶金工艺完成中间包精炼的功能,如夹杂物形态的控制、钢水成分微调、钢水温
度的精确控制。
全程保护浇筑即指浇注时钢包和中间包加盖;钢包和中间包使用钢水覆盖剂,结晶器使用保护渣。保护渣的结构:液渣层、烧结层、原渣层
高速连铸保护渣的特点:具有较低的粘度、结晶体析出温度和较低的软化融融温度。合适的碱度以及较快的融化速度。
拉坯速度通常指连铸机每一流单位时间拉出铸坯的长度,单位为m/min。
二冷区水量的分配方案有:
1、等表面温度变负荷给水
2、分段按比例给水
3、等负荷给水
连铸浇注温度是指中间包内的钢水温度。
二冷比水量:二次冷却强度常用“比水量”来表示,它是指通过二冷区单位质量铸坯所接受的冷却水量,单位为L/Kg
黏结漏钢的原因和措施:
原因:主要是使用不适当的保护渣或结晶器液面控制不好。
措施:
1、保证润滑,选用性能良好的保护渣,并保持足够厚度的液渣层厚度;
2、定期检测振动参数,确保合适的负滑脱率;
3、保持结晶器液面平稳,安装液面自动控制装置;
4、安装漏钢监测预报设施,及时预报。
从生产工艺流程来看,铸坯质量的控制原则是:
1、铸坯的洁净度通过钢水注入结晶器之前的工序控制。
2、铸坯的表面质量通过钢水在结晶器内的凝固过程控制。
3、铸坯的内部质量通过带液芯铸坯在二冷区的凝固过程来控制。
4、铸坯的外观质量通过铸坯冷却以及设备状态控制。
连铸坯表面缺陷的类型:
1、表面裂纹
2、深振痕
3、表面夹渣以及皮下夹渣
4、皮下气泡与气孔
5、表面凹坑和重皮看下P180
提高连铸坯表面质量的主要措施:可以从以下方面入手
1、结晶器液面的稳定性。选择灵敏可靠的液面控制系统;
2、结晶器振动。选择高频、小振幅的结晶器振动机构,可以减小振痕;
3、初生坯壳的均匀性。坯壳生成的均匀性取决于钢的成分、结晶器冷却条件、钢液面稳定性和
保护渣润滑性能。
4、结晶器钢液的流动。因此,浸入式水口的插入深度和出口倾角是非常重要的参数。
5、保护渣的性能。保护渣应有良好的吸收夹杂物能力和渣膜润滑能力。
影响铸坯中心致密度的缺陷主要有①内部裂纹②中心偏析③中心疏松。
提高铸坯内部质量的主要措施:
1、控制铸坯结构。采用钢水低过热度浇注、电磁搅拌技术等;
2、采用合理的二次冷却制度。可采用计算机控制二次冷却水量分布、气-水喷雾冷却等;
3、控制二次冷却区铸坯的受力与变形。可采用多点弯曲矫直、对弧准确、辊缝对中、压缩浇注
等技术加以控制;
4、控制液相穴内钢水的流动。可在二冷区采用电磁搅拌、改进浸入式水口的设计等。菱变脱方原因:由于结晶器四壁的冷却不均匀,形成的皮壳厚度不均匀,从而引起收缩的不均匀。由于合金钢中合金元素含量较高,钢的导热性能降低,线收缩量增大,因此要采用较低的浇注速度和较弱的二次冷却强度。
接近最终成品形状、尺寸的连铸技术称为近终形连铸技术。
薄板坯连铸连轧的关键技术包括:
答:主要包括:
1、结晶器及其相关装置技术
2、铸坯液芯轻压下技术
3、高压水除磷技术
4、缓冲加热炉技术
5、板型自动控制技术
6、精轧机架和卷取技术等(问答)
漏斗形结晶器配备异形浸入式水口是CSP生产线的核心。(选择题)
提高连铸机生产率的主要途径是:①提高拉速②提高作业率③实现多炉连浇。
P228
连铸坯热装和直接轧制的关键技术:
1、无缺陷铸坯生产技术,包括防止铸坯表面缺陷和内部缺陷的一系列措施以及热态下铸坯质量
的检测技术;
2、高温煮批生产技术,包括铸坯保温、液芯复热、铸坯补偿加热和快速运送等;
3、应用自动化管理系统提高直送率的技术,可使各工序协调匹配、稳定均衡,有节奏的连续生
产。
目前已开发出的结晶器液面检测方法主要有放射性同位素发、红外线法、热电偶法和激光法等。水口下渣检测装置有以下三种:
1、涡流感应式下渣检测仪
2、光导式下渣检测仪
3、振动式下渣检测仪