鄂鋼EAF-LF-CC工藝冶煉的結(jié)構(gòu)鋼低倍夾雜物的分析和控制
2007-11-02 16:02:02
1 夾雜物的來源及形態(tài)
鄂鋼70t EAF-80tLF-CC(表1,2)工藝流程生產(chǎn)20MnTiB和45鋼等品種,初期生產(chǎn)主要問題為低倍斷面夾雜,在高倍顯微鏡下觀察成品材上夾雜物形貌,主要表征為大顆粒線性、脆性不連續(xù)(圖1)。

表1 電弧爐的主要技術(shù)參數(shù)
|
項(xiàng)目 |
參數(shù) |
|
熔煉周期/min |
55 |
|
日平均爐數(shù) |
23 |
|
平均容量/t |
75 |
|
爐料組成 |
80%廢鋼+20%鐵水) |
|
變壓器容量/MVA |
45 |
|
電極直徑/mm |
550 |
|
電耗/(kWh·t-1) |
360 |
|
電極消耗/(kg·t-1) |
1.85 |
|
氧耗/(m3·t-1) |
50 |
|
產(chǎn)量/(萬t·a-1) |
52 |
|
投產(chǎn)年份 |
2002 |
表2 方坯連鑄機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
|
項(xiàng)目 |
參數(shù) |
|
中間包容量/t |
23 |
|
中間包過熱度/℃ |
15~35 |
|
鑄坯斷面/(mm×mm) |
150×150,200×200 |
|
弧形半徑/m |
10 |
|
流數(shù) |
4 |
|
流間距/mm |
1300 |
|
鑄坯速度/(m·min-1) |
2.8,1.7 |
|
鑄坯定尺長度/m |
9 |
|
冶金長度/m |
16 |
|
出坯溫度/℃ |
<200 |
|
矯直方式 |
2點(diǎn)矯直 |
|
二次冷卻方式 |
水和氣霧冷卻 |
|
電磁攪拌 |
M-EMS |
|
鑄流保護(hù) |
有 |
|
連鑄機(jī)平均作業(yè)率/% |
75 |
|
連鑄機(jī)連澆爐數(shù) |
6 |
|
每爐平均澆鑄時(shí)間/min |
50 |
|
生產(chǎn)能力/(萬t·a-1) |
60 |
連鑄坯、成品材斷面低倍酸浸觀察,發(fā)現(xiàn)夾雜物一般呈簇狀或零散分布,連鑄坯中夾雜物主要集中在1/4圓弧面上。在塔形試驗(yàn)和用戶進(jìn)行車削加工后,鋼材表面出現(xiàn)長度10~50mm的細(xì)小裂紋。
對(duì)照表3電子探針分析與表4耐火材料成分,得出鋼中夾雜主要是Na2O、ZrO2、Al2O3、MgO、TiO2、CaO、SiO2等氧化物組成的復(fù)合夾雜:Na2O由保護(hù)渣卷入形成;水口、塞棒等耐火材料浸蝕剝落將ZrO2卷入鋼坯;中間包涂料、擋渣堰的浸蝕剝落使MgO卷入鋼坯;Ti二次氧化形成TiO2、CaO、Al2O3、SiO2為脫氧產(chǎn)物和外來夾雜。
表3 鋼中大顆粒夾雜的成分/%
|
鋼種 |
夾雜物 |
Al2O3 |
CaO |
TiO2 |
Na2O |
SiO2 |
|
20MnTiB |
鈣鈦礦1) |
2.23 |
42.84 |
50.59 |
|
|
|
鎂鋁尖晶石2) |
64.04 |
0.91 |
8.91 |
|
|
|
|
鋁酸鈣 |
73.88 |
14.73 |
2.69 |
8.7 |
|
|
|
45 鋼 |
鋁酸鈣 |
59.06 |
1.42 |
|
26.8 |
12.65 |
|
鋁酸鈉+鋁酸鈣 |
72.57 |
12.43 |
1.62 |
10.15 |
3.23 |
|
|
黃長石 |
37.03 |
42.91 |
|
|
20.07 |
|
|
鈣鈦礦 |
|
43.93 |
56.07 |
|
|
表4 結(jié)晶器保護(hù)渣和連鑄主要耐火材料的成分/%
|
項(xiàng)目 |
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
C |
MgO |
Na2O |
K2O |
ZrO2 |
|
結(jié)晶器保護(hù)渣 |
31.4 |
34.31 |
8.68 |
20.87 |
1.07 |
3.56 |
0.35 |
|
|
中間包涂料 |
2.4 |
|
|
|
76.16 |
|
|
|
|
澆鑄料 |
|
|
77.11 |
|
|
|
|
|
|
長水口 |
|
|
41.41 |
|
|
|
|
3.95 |
|
塞棒 |
|
|
52.61 |
|
|
|
|
2.55 |
|
中間包水口 |
|
|
|
|
|
|
|
68.05 |
|
浸入式水口 |
|
|
64.63 |
|
|
|
|
11.98 |
2 工藝改進(jìn)措施
根據(jù)分析結(jié)果及生產(chǎn)實(shí)際情況,采取下列措施:
(1) 白渣精煉時(shí)間≥10min,Als/Alt≥85%,喂Ca-Si線后軟吹氬≥7min。
(2) 嚴(yán)格控制鋼包長水口的吹氬量,在鋼包水口與長水口,中間包水口與浸入式水口之間加入了密封件,中間包沖擊區(qū)由原來的矮擋渣墻改為高檔渣墻,并嚴(yán)格要求操作工在中間包沖擊區(qū)渣面發(fā)紅時(shí)補(bǔ)加中間包覆蓋劑。
(3) 控制鋼包水口插入深度≥200mm,按時(shí)溢渣;控制浸入式水口插入深度在80~130mm之間,采取雙渣線操作。
(4) 連澆過程中,中間包鋼水不足10t不允許接澆次,中間包剩余鋼水必須≥4t。切除掉有可能產(chǎn)生夾雜的鑄坯。切頭長度控制在≥1.2m,切尾長度控制在≥2.5m。
(5) 加強(qiáng)有關(guān)自動(dòng)澆鋼液面檢測(cè)的設(shè)備管理和結(jié)晶器液位校準(zhǔn)操作的管理。
(6) 設(shè)計(jì)了5孔高檔渣墻,改變了以往中間包鋼水直接流向中間包包底而沒有時(shí)間停留的情況,有效提高了鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí)間。
(7) 采用優(yōu)質(zhì)耐火材料,強(qiáng)化基礎(chǔ)管理。
3 改進(jìn)工藝取得的效果
改進(jìn)工藝前后鋼中夾雜物對(duì)比見表5。
表5 工藝改進(jìn)前后夾雜物尺寸對(duì)比
|
工藝 |
低倍/mm |
高倍/μm |
|||
|
A |
B |
C |
D |
||
|
改進(jìn)前 |
1 1) |
436~649 |
≥822 |
≥1029 |
53~76 |
|
改進(jìn)后 |
無 |
127~261 |
184~343 |
≤18 |
≤13 |
改進(jìn)工藝前:2004年上半年,電爐優(yōu)鋼低倍夾雜檢驗(yàn)1979爐,其中因低倍夾雜不合格有179爐,低倍檢驗(yàn)合格率為90.96%;2004年下半年,電爐優(yōu)鋼低倍夾雜檢驗(yàn)1664爐,其中因低倍夾雜不合格有78爐,低倍檢驗(yàn)合格率為95.31%。
改進(jìn)工藝后:2005年上半年,電爐優(yōu)鋼低倍夾雜檢驗(yàn)3478爐,因低倍夾雜不合格有8爐,低倍檢驗(yàn)合格率為99.77%;2005年下半年,低倍檢驗(yàn)合格率達(dá)到100%。
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