电渣重熔渣系选择的工艺探索.

电渣重熔渣系选择的工艺探索

攀钢钢城企业总公司冶炼厂 王 宾 陈 涛 李艳丽

【摘 要】 通过大量的工艺实践探索 , 掌握了电渣重熔渣系对脱硫 、 脱磷和合金元素烧损和 生产效率的关系 , 提出了根据不同钢种选择渣系的方法 。

【关键词】 电渣重熔 渣系工艺 1 前言

电渣重熔过程中 , 熔融渣池起着重要的 作用 , 因此在整个重熔过程中 , 渣池成分 、 温 度 、 深度 、

态下 。 方法 , , 又

、 熔点 、 表面张力 、 粘 度 、 氧化性等与重熔金属品种相适应的最佳 条件下进行 , 因此对渣系进行适当的选择调 整是十分必要的 。我厂有 250K VA 的电渣重 熔炉 2座 , 主要生产电工纯铁 、 高速工具钢 、 模具 钢 电 渣 重 熔 锭 。长 期 以 来 一 直 选 用 CaF 2∶ Al 2O 3=7∶ 3的渣系 , 生产实践表明 , “三 ? 七渣系” 对不同钢种在纯净度 、 合金元素的 损耗 、 P 、 S 等有害元素的去除 、 生产效率 、 产 品质量 、 电耗等方面作用是不相同的 。为了 摸索电渣重熔渣系选择的较好方案 , 我们对 电渣重熔的渣系选择进行了一定的工艺探 索 。

2 电渣重熔用渣系所要求的主要基本特性 和成分

电渣重熔用渣系的各种特性 , 取决于其 主要成分 CaF 2、 Al 2O 3、 CaO 等 , 以及加入渣中 的氧化物 , 碳酸盐等 , 渣中加入氧化物 , 会降 低电导率和电耗 , 提高熔点和粘度 。

熔点下降 , 会使电导率上升 , 使钢锭产生 空洞 、 气孔 、 夹杂等缺陷 , 提高熔点将降低电 导率 , 妨碍脱硫反应 ,

100~200 ,

, 。 (例如在 CaF 2量多 , 粘 0110~0115泊的渣子 , 和 Al 2O 3量多 , 粘 度为 0110~0115泊的 , 采用后者夹杂物有所 增加 。

为了防止熔渣卷入金属内 , 熔融金属和 熔渣之间应具有足够大的表面张力以及对非 金属夹杂物相适应的高吸附能力 。 CaF 2含 量少及 Al 2O 3、 CaO 含量高时 , 具有大的表面 张力 , 因为 Ca +与

F -结合能比 O -结合能力 小的缘故 , 此外氧化物渣子对于刚玉 、 石英玻 璃具有较好的吸附能力 。

3 电渣重熔锭质量和渣系成分关系工艺探 讨

为了探索电渣重熔过程中脱硫 、 脱氧和 合金元素变化 , 杂质去除等行为 , 以及它们和 渣 料 成 分 关 系 , 我 们 采 用 高 速 钢 W9M o3Cr4V 、 W6M o5Cr4V (M2 、 电 工 纯 铁 (DT4、 DT3 、 通过变换渣系 , 对电渣重熔 、 脱 氧 、 脱硫等行为进行了生产实践工艺探索 。 311 电渣重熔脱硫机理 。脱硫是电渣 重熔的重要特征之一 , 其按照下列反应进行 :① 硫由金属向渣中转移的行为 :

[S]金属 +(O 2- 渣 [[O]金属 +(S 2- 渣 ? ② 转移进渣中的硫和大气中氧反应而逸 出 :

? 3 ?

四川冶金 S ichuan Metallurgy (S 2- 渣 +3{O2}[2{SO 2}大气 +2(O - ? 在采用 CaF 2渣系中 , 可通过如下反应进 行 : CaS +3CaF 2+4Fe 3O 4=4CaO +12FeO +SF 4↑ ? 能使 SF 4等气体挥发掉 。

312 电渣重熔脱硫与渣系成分关系的 工艺实践

采用 CaF 2、 CaO 、 Al 2O 3为渣系原料变换 其成分配比 , 冶炼电工纯铁 (DT3、 DT4 研究

脱硫情况 , 见表 1。

表 1渣系对 DT 4重熔脱硫率的影响 重熔电极 S 含量 (% 渣系成分 (%

Al 2O 3CaO CaF 2重熔锭 S 含量 (% 脱硫率 (% 0. 01220 10 700. 0. 010

0. 0132070. 007041. 60. 0120. 007240. 70. 01430700. 0042720. 014 4060 0. 0039 73. 2

(以上每组渣系试验三组 , 表中所列成分为三次试验 数据平均值

可见增加渣中 CaO 将提高碱度 , 提高脱

硫率 , 在 CaO 含量达 40%时 , 脱硫率最高可 达 75%, 当 CaO 含量达 20%时 , 其脱硫效果 可提高 15%左右 , 脱硫效果随着 CaO 含量增 加而提高 , 当含量超过 40%时 , 电渣重熔电 气方面会出现问题 。 增加 Al 2O 3, 脱硫率呈现 出降低情况 , 然而熔融金属和渣子之间硫的 分配系数降低不大 , 分配系数随 CaO/SiO 2增 大而 增 大 , 当 Al 2O 3含 量 小 于 15%, 即 使 CaO/SiO 2一定 , 分配系数也还会急剧减少 ,

可见采用 Al 2O 3渣料时 , 由于硫的活度增大 , 有利于硫的氧化 。

在 250K VA 电渣炉 , 对高速工具钢进行 电渣重熔 , 采用 Al 2O 3、 CaO 、 CaF 2渣系 , 固定 Al 2O 3、 CaF 2, 变换 CaO 调整碱度 , 其结果见图 1。

其次 , 在采用纯 CaF 2情况下 , 与以杂质 形式存在的 SiO 2之间产生 2CaF 2+SiO 2=

2CaO +SiF 4↑ 反应 , 产生 CaO , 这有助于脱硫 。

图 1 渣碱度对脱 S 可见 , 。 此 外 加 入 含 有 2%— 4tO 、 FeS 和 CaS , 可抑制硫的氧化见表 2。

表 2

渣系中抑制脱 S 剂的作用 渣 子 成 分

重熔 前含 S 重熔 后含 S 脱硫率 (% CaF 2 Al 2O 3 70% 30% 外 配 FeS FeO CaS 5% 3%5% -1. 5+2. 1 -1. 1

这对用电渣重熔生产需保持含 S 量的易 切削钢是十分合适的 。

从以上分析可以看出 , 在电渣重熔过程 中 , 通过选择渣料成分和对不同钢种用户对 S 含量要求 , 可以有效地实现脱硫或对硫的

保持 , 具体措施见表 3。

表 3电渣重熔中控制 S 的基本措施 脱 硫

保 持 硫 提高渣中 CaO 含量 维持渣中和钢中硫化物 [S](S 平衡

清洁重熔电极使 S iO 2、 FeO 、 MnO 等氧化物尽量最低。iO 2等抑制

硫氧化。

313 电渣重熔脱磷与渣系成分关系工 艺实践

要想通过电渣重熔进行脱磷 , 一般要求 同时满足 : ?

4? 2001年第 5期

(1 提供磷氧化用的高氧化渣 ; (2 高碱度渣以使转移进熔渣中磷结合 成稳定的化合物 ;

少量加 FeO 、 T

(3 防止从熔渣向金属中回磷 (包括低操 作温度等 。

高碱度渣料可通过添加 CaO 而获得 , 但 是 , 造成电渣重熔操作温度较高 , 使磷向金属 内转移 , 事实上 , 不可能同时满足上述三个条 件 , 所以电渣重熔进行脱磷作用很小 。

在实践中 , 我们用电工纯铁 、 碳素工具钢 采用几种渣系 , 研究了电渣重熔的脱磷情况 , 见表 4和表 5。

表 4

渣系对脱磷率的影响 渣 系

重熔前 P 含量 (% 重熔后 P 含量 (

P ( 70êF2+30%Al2O 30. 0100. +0. 20êO+20%Al2O 360êF20. -0. 0009100êF2

0. 012 0. 012

表 5 20êO+20oO+60êF

2渣对高速 钢脱磷情况

钢 号 磷 含 量 (% 电 极 钢 锭 脱磷率 (%

W9M o3Cr4V 0. 0220. 0209W6M o9Cr4V2 0. 025 0. 023 8

渣中加入 BaO 高氧化渣后 , 对脱磷有一 定影响 , 但作用不是很大 。

通过对各种渣脱磷的探索 , 几乎各种渣 系在电渣重熔中对磷影响不大 , 甚至有回磷 现象 , 即使加入 BaO 等高氧化渣后 , 对脱磷 作用影响也不是十分明显 , 所以我们不能指

望通过电渣重熔进行脱磷 , 因为无论选择那 种渣系 , 在电渣重熔高温操作下 , 都会有回磷 现象产生 。

314 电渣重熔渣系成分与合金元素关 系

电渣重熔中 ,T i 、 Al 、 Si 、 Mn 等易氧化元素 会产生氧化 , 这是由空气中氧经过熔渣转移 , 以及由于自耗电极表面氧化而使氧向渣池内 转移的缘故 , 其氧化程度决定于侵入氧量的 多少 , 同时还取决于与氧亲和力高的元素变 化量 。

, , 见 66电渣重熔几种渣料对电工纯铁 C 、 S i 、 Mn 、

Al 的影响 渣 系

C (% S i (% Mn (% Al (% 70êF2+30%Al2O 320êO+ 20%Al 2O 3

+60êF2100êF2 电 极

0. 0150. 080. 040. 32熔后钢锭 0. 016 0. 0940. 0390. 079变 化 值 +0. 001+0. 014-0. 001-0. 24 合金收率 120% 98&%电 极

0. 0210. 090. 0220. 417熔后钢锭 0. 020

0. 0100. 0210. 370变 化 值 -0. 001+0. 001-0. 001-0. 047 合金收率 101%

96?%电 极 0. 210. 180. 0200. 40熔后钢锭 0. 019

0. 210. 0210. 21变 化 值 -0. 002+0. 03+0. 022-0. 207

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