鄂鋼EAF-LF-CC工藝冶煉的結構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20MnTiB和45鋼等品種,初期生產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 電弧爐的主要技術參數(shù)
項目 |
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 |
產量/(萬t·a-1) |
52 |
投產年份 |
2002 |
表2 方坯連鑄機的主要技術參數(shù)
項目 |
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點矯直 |
二次冷卻方式 |
水和氣霧冷卻 |
電磁攪拌 |
M-EMS |
鑄流保護 |
有 |
連鑄機平均作業(yè)率/% |
75 |
連鑄機連澆爐數(shù) |
6 |
每爐平均澆鑄時間/min |
50 |
生產能力/(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。在塔形試驗和用戶進行車削加工后,鋼材表面出現(xiàn)長度10~50mm的細小裂紋。
對照表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等氧化物組成的復合夾雜:Na2O由保護渣卷入形成;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 結晶器保護渣和連鑄主要耐火材料的成分/%
項目 |
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
C |
MgO |
Na2O |
K2O |
ZrO2 |
結晶器保護渣 |
31.4 |
34.31 |
8.68 |
20.87 |
1.07 |
3.56 |
0.35 |
|
中間包涂料 |
2.4 |
|
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|
76.16 |
|
|
|
澆鑄料 |
|
|
77.11 |
|
|
|
|
|
長水口 |
|
|
41.41 |
|
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3.95 |
塞棒 |
|
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52.61 |
|
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|
2.55 |
中間包水口 |
|
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|
|
|
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68.05 |
浸入式水口 |
|
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64.63 |
|
|
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|
11.98 |
2 工藝改進措施
根據(jù)分析結果及生產實際情況,采取下列措施:
(1) 白渣精煉時間≥10min,Als/Alt≥85%,喂Ca-Si線后軟吹氬≥7min。
(2) 嚴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,并嚴格要求操作工在中間包沖擊區(qū)渣面發(fā)紅時補加中間包覆蓋劑。
(3) 控制鋼包水口插入深度≥200mm,按時溢渣;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) 加強有關自動澆鋼液面檢測的設備管理和結晶器液位校準操作的管理。
(6) 設計了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間停留的情況,有效提高了鋼水在中間包內的停留時間。
(7) 采用優(yōu)質耐火材料,強化基礎管理。
3 改進工藝取得的效果
改進工藝前后鋼中夾雜物對比見表5。
表5 工藝改進前后夾雜物尺寸對比
工藝 |
低倍/mm |
高倍/μm |
|||
A |
B |
C |
D |
||
改進前 |
1 1) |
436~649 |
≥822 |
≥1029 |
53~76 |
改進后 |
無 |
127~261 |
184~343 |
≤18 |
≤13 |
改進工藝前:2004年上半年,電爐優(yōu)鋼低倍夾雜檢驗1979爐,其中因低倍夾雜不合格有179爐,低倍檢驗合格率為90.96%;2004年下半年,電爐優(yōu)鋼低倍夾雜檢驗1664爐,其中因低倍夾雜不合格有78爐,低倍檢驗合格率為95.31%。
改進工藝后:2005年上半年,電爐優(yōu)鋼低倍夾雜檢驗3478爐,因低倍夾雜不合格有8爐,低倍檢驗合格率為99.77%;2005年下半年,低倍檢驗合格率達到100%。