1、VOD精煉方法詳解，2010年9月，不銹鋼外精煉(以188低碳不銹鋼外精煉為例，VOD方法詳解)目錄： 1，VOD方法2，VOD方法設(shè)備3，工藝流程圖4，操作流程5，真空氧脫碳精煉工藝分析6，VOD工藝效果及存在問題7，AOD法與VOD方法對比，1。真空氧脫碳(VOD)是一種爐外精煉技術(shù)，通過在真空條件下吹氧脫碳和氬氣攪拌來生產(chǎn)高鉻不銹鋼。它是真空吹氧脫碳法的縮寫。VOD法是在真空和減壓條件下通過頂部吹氧脫碳，在鋼包底部吹氬促進鋼水循環(huán)。它可以很容易地將鋼中的碳減少到0.020.08，而不含氧化鉻。通過鋼水真空處理和氬氣攪拌，反應(yīng)動力學(xué)條件良好，可以獲得良好的脫氣和夾雜物去除效果。由聯(lián)邦德國E

2、delstahlwerk Witten公司于1965年開發(fā)(50tVOD爐)。世界上有50多座VOD爐，產(chǎn)能5150噸，其中最大的是新日鐵公司的150噸VOD爐，雖然VOD精煉在中國起步較晚(1978年在大連)，但也有一定的基礎(chǔ)和規(guī)模。除大連外，重慶、上海、撫順、西寧和北京相繼建成了視頻點播爐，并取得了各具特色的經(jīng)驗。2.視頻點播設(shè)備由真空罐、真空泵、鋼包、氧槍、加料系統(tǒng)、取樣測溫裝置和終端控制儀表組成。(見圖1)充足的蒸汽、水、氧氣和氬氣來源、高質(zhì)量的耐火材料、合適的排渣工具和高效的鋼包烘烤設(shè)備也是保證VOD爐正常生產(chǎn)的必要條件。1支氧槍；2.取樣和溫度測量。熱電偶。4-氬5-鋼包；6-合金

3、筒倉7-罐蓋；8-防濺罩9-廢氣排放0；10 a廢氣溫度測量；Ll真空罐；12 a滑水0；13冷卻水泵；14-EMK電池；15循環(huán)泵，(圖1)視頻點播爐(罐式)設(shè)備概述，真空罐和視頻點播爐有兩種類型：罐式，鋼包放在真空罐中精煉；筒式，真空蓋直接加在鋼包上。罐式視頻點播爐有很多優(yōu)點：罐蓋面積大，便于排列不同用途的設(shè)備；罐內(nèi)可容納不同尺寸的勺子；易于與真空泵連接；鋼包上部不需要翻邊，結(jié)構(gòu)簡單，可以使用較小的自由空間；易于設(shè)置防濺罩；真空罐的密封法蘭較大，便于對準，確保罐蓋落下時的密封。因此，罐式視頻點播爐得到了極大的發(fā)展。為了減少鋼渣飛濺，防止罐蓋過熱，在精煉鋼包和罐蓋之間設(shè)置了防濺罩。大連鋼廠的

4、視頻點播爐采用在罐蓋下部懸掛濺水罩的結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是當(dāng)罐關(guān)閉時，濺水蓋與罐蓋一起落下，可自動對準鋼包上的中心蓋，簡化罐蓋的操作。此外，罐底還設(shè)有防漏板，可以盛裝鋼水和爐渣，防止真空罐被防漏鋼燒壞。鋼包、鋼包視頻點播爐和鋼包視頻點播爐不同：前者的鋼包沒有密封法蘭，由于鋼包容量不同，其自由空間在6101400毫米之間波動；后者配有法蘭以保持密封，自由空間比前者高2550，即需要15002000毫米的自由空間來承受強烈的攪拌和沸騰。VOD爐爐襯溫度較高，鋼水?dāng)嚢鑴×遥葼t外其他精煉方法受到更嚴重的化學(xué)侵蝕和機械沖刷。因此，爐襯耐火材料的選擇應(yīng)特別嚴格，主要采用鎂鉻磚型鎂白云石磚，爐襯壽命一般為2530

5、爐次，最高可達100爐次。為了加速脫碳，在鋼包底部中心安裝透氣磚，使上升的氬氣氣泡將鋼表面的爐渣推向鋼包壁，使新鮮鋼水暴露在氧氣射流中。真空泵，更高的真空度容易達到更高的技術(shù)要求氧槍有兩種類型，一種是鋼管上涂有耐火材料的自耗氧槍，用于ASEASKl7精煉爐；大多數(shù)視頻點播爐使用水冷非消耗性氧槍，噴嘴為拉瓦爾型。當(dāng)氧氣壓力為049059兆帕?xí)r，氧槍的設(shè)計馬赫數(shù)為3，擴張半角為5。吹氧過程非常順利。13噸轉(zhuǎn)爐氧槍距鋼面約10米，50噸轉(zhuǎn)爐氧槍距鋼面約1418米。由于該氧槍噴出的氧氣射流速度是超音速的，即使在低入口壓力的情況下，也能獲得較大的射流總壓，因此允許在低氧壓力的情況下，遠離鋼水面吹氧，這不

6、僅有利于延長氧槍的使用壽命，而且非常適合于難以獲得高壓氧氣的特殊鋼廠。終點控制儀表一般采用以氧濃度電池為主，廢氣溫度和真空計為輔的廢氣檢測系統(tǒng)。氧濃差電池控制吹氣過程的原理是：R為氣體常數(shù)，8315Jmol；t是絕對溫度，k；f是法拉第常數(shù)，96500Cmol；e是固體電池的電勢，1000毫伏。根據(jù)上述公式，廢氣中氧的分壓PO2(廢物)越低，電池電勢E越大；PO2(廢物)越高，電池電位越低。當(dāng)PO2(廢物)=0021兆帕?xí)r，E為零(因為PO2(空)=0021兆帕)，當(dāng)PO2(廢物)為0021兆帕?xí)r，E為負。因為吹氧過程中產(chǎn)生的大量一氧化碳會改變PO2(廢物)，當(dāng)脫碳強烈時，PO2(廢物)極小，

7、而E增加；當(dāng)脫碳弱時，幾乎沒有一氧化碳，而碳當(dāng)量將接近零。因此，吹氧脫碳的起點、正常進程和終點可以根據(jù)氧濃度勢的初始上升、波動和在一定的E值下趨近于零來確定。氧濃度電池僅適用于控制碳(C003)鋼的終點。對于中、高碳鋼和極低碳鋼(包括10-6級的碳)，需要用質(zhì)譜儀進行控制。3。工藝流程圖，視頻點播爐可以與電爐或轉(zhuǎn)爐耦合。精煉過程的主要特點是碳氧反應(yīng)的產(chǎn)物是C0氣體，在真空處理時可以抽走，從而促進脫碳，達到抑制鉻氧化的目的。電弧爐-視頻點播雙聯(lián)法精煉的關(guān)鍵是正確控制煉鋼初始水的組成和吹氧溫度，采用合理的真空吹煉參數(shù)，準確控制吹煉終點。煉鋼初始水的含碳量主要取決于爐襯和透氣磚材料的質(zhì)量。當(dāng)耐火材料

8、質(zhì)量較高時，含碳量可控制在較高水平，這有利于高碳鉻鐵的進一步利用。在耐火材料質(zhì)量較低的情況下，吹氧的含碳量應(yīng)控制在0304。鉻含量被控制在上限。硅含量不應(yīng)過高，否則冶煉時間會延長，實際硅含量將控制在04以下。硫和磷的含量應(yīng)低于規(guī)范。電爐出鋼時，用同樣的爐渣(0015)洗滌可以進一步降低硫含量。然后，爐渣被剝離，這樣氧氣流可以在吹煉過程中直接與鋼表面反應(yīng)，并防止硫回收。此后，將鋼包提升到真空罐中，通入氬氣攪拌鋼水，并開始抽真空。當(dāng)真空度達到0013002兆帕?xí)r，開始吹氧。此時，氧氣壓力為049059兆帕，氧槍距鋼水面高度大于10米，吹氧時固定。開始吹氧的溫度取決于鋼種和碳含量。吹超低碳不銹鋼時，

9、應(yīng)取下限或略低的澆注溫度，而吹純鐵和無鉻合金時，應(yīng)略高于澆注溫度，實際吹氧溫度應(yīng)控制在以下范圍內(nèi)：不銹鋼15501580；純鐵15801620；鎳(鈷)合金15601570。在生產(chǎn)中，精煉過程由氧濃度勢E、真空度聲和廢氣溫度F的變化來控制，控制實例見圖2。有三個w然后，為了防止脫磷，出鋼放出脫磷渣，然后向鋼液中加入熔融的高碳鉻鐵，繼續(xù)二次吹除硅和碳.為了防止鉻的燃燒損失，對于SHS430，當(dāng)停止二次吹煉時，碳含量應(yīng)在0，406之間，溫度應(yīng)在1，770以上。然后，從轉(zhuǎn)爐出鋼，將鋼包倒在真空罐中去渣，然后關(guān)閉真空蓋。達到適當(dāng)?shù)恼婵斩群?，開始吹氧脫碳。真空吹氧結(jié)束后，繼續(xù)吹氬進行真空碳脫氧。最后，加

10、入合金和脫氧劑，調(diào)整成分，吹氬并進一步攪拌，使鋼中的最終氧含量降至(3040)10-6。有時爐渣材料如石灰和螢石可以加入到鋼包中進行脫硫。VOD爐可將有害元素去除至以下范圍(10-4):c 3300 is 30；H125O3050N1580 .4。操作流程：一次煉鋼用水一臺轉(zhuǎn)爐作為一次熔煉爐。脫硫后的鐵水、廢鋼和鎳(按規(guī)格加入)一次性倒入轉(zhuǎn)爐脫碳。鐵水中硅、碳、磷去除后，進行出鋼和除渣，防止脫磷。然后倒入旋轉(zhuǎn)爐中，加入高碳鉻鐵(按規(guī)格)，然后第二次熔化脫碳。終點碳不應(yīng)太低，否則鉻的燒損嚴重，通?？刂圃?.40.6。停爐溫度保持在1770以上，煉鋼初始水倒入鋼包爐。電弧爐作為一次熔煉爐的爐料，加

11、入廉價的高碳鉻鐵，碳含量為1.52(應(yīng)加入一些不銹鋼返料，如果全部使用高碳鉻鐵，鋼水后鋼水的碳含量超過2.0)。鉻含量按規(guī)格上限加入，以減少精煉初期低碳鉻鐵的加入量，鎳也按規(guī)格加入。當(dāng)通過在電弧爐中吹氧至0.30.6范圍內(nèi)進行脫碳時，初始煉鋼水中的碳含量不應(yīng)太低，否則鉻的氧化損失將增加，但不應(yīng)太高。否則，在真空吹氧脫碳時，碳氧反應(yīng)會過于劇烈，造成嚴重飛濺，金屬收率低，影響作業(yè)率。為了減少一次煉鋼水中鉻的燒損，在吹氧結(jié)束時，對一次冶煉渣進行脫氧，回收一部分鉻。在最初的煉鋼水被倒入鋼包爐后，所有的爐渣應(yīng)該被剝離。最好用偏心的爐膛敲打。b .真空吹氧脫碳關(guān)閉真空蓋，啟動泵，在鋼包底部吹氬攪拌鋼水。當(dāng)

12、爐內(nèi)壓力降至206.67千帕?xí)r，通過吹氧脫碳，隨著碳氧反應(yīng)的進行，真空泵逐步啟動，真空度可根據(jù)爐內(nèi)碳氧反應(yīng)在13 . 331 . 33千帕的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)(觀察由一氧化碳氣泡引起的沸騰程度)。鋼中碳含量的變化可以根據(jù)真空度、抽氣速率和氣體成分的變化來判斷，在減壓下很容易將端碳降低到0.03以下。碳的終點通常由固體氧濃度電池決定。c、碳氧反應(yīng)(碳脫氧)在真空下吹氧后，繼續(xù)吹氬攪拌，在真空下進行碳脫氧(鋼中的碳和氧同時減少)和脫氣，并進行取樣和測溫(吹氧時一般不取樣，需要取樣時應(yīng)停止吹氧)。如果溫度過高，可以加入鋼級返料降溫，加入脫氧劑、石灰等造渣材料，加入合金調(diào)整成分，然后繼續(xù)真空脫氣。當(dāng)鋼的化學(xué)成

13、分和溫度符合要求時，應(yīng)在處理后進行澆鑄。通常，精煉時間大約需要1小時。5.影響真空脫碳的因素如下：臨界碳含量：臨界碳含量是指真空度：真空度是影響鋼中碳含量的一個重要因素。真空度越高，鋼中的碳含量越低。提高吹煉真空度可以改變鋼中碳、硅和氧的順序，使碳優(yōu)先氧化，從而縮短吹煉脫碳時間。然而，氧真空度越高，臨界終點碳含量越低。其他因素：真空脫碳也與氧氣供應(yīng)有關(guān)。氧氣消耗量越大，鋼中的碳含量就越低。然而，應(yīng)該考慮到它可能增加鉻的燃燒損失；提高鋼水溫度和限制初始鋼水中的硅含量也可以降低鋼中的碳含量；此外，精煉后期的造渣、脫氧和成分調(diào)整會增加碳含量，因此這些操作應(yīng)在真空下進行，以防止碳增加。總之，在真空脫碳

14、過程中，應(yīng)優(yōu)先提高真空度，適當(dāng)控制供氧量，避免增加鉻的燒損。條件允許時，可增加氬氣供應(yīng)量，脫碳鋼水溫度應(yīng)控制在17001750之間。影響鉻回收率的因素用視頻點播法精煉高鉻鋼水時，鉻回收率在97.5100之間波動。如果將一次熔煉爐中鉻的損失一起計算，鉻的回收率在9396之間。為了提高鉻的回收率，應(yīng)注意以下幾個方面。提高真空度：真空度對鉻回收率的影響見下表：真空度/精煉爐內(nèi)KPa鉻回收率/吹氧脫碳期平均值；氧氣和碳脫氧停止在6.6713.332.678.00.6670.1070.16，約為10020246 . 67202 . 670 . 1330 . 496；從表中的數(shù)據(jù)可以看出，從技術(shù)角度來看，

15、提高真空度是提高鉻回收率最有力的手段。控制合理的吹氧和終點碳。當(dāng)煉鋼液含碳量為0.30.6時，供氧量控制在10 m3/t更為合適。由于吹入鋼液的氧氣不僅氧化碳，還氧化一些鉻，供氧量的增加必然會增加鉻的燒損；一般來說，吹氧終點的碳控制不應(yīng)低于臨界碳含量，否則，由于脫碳速度慢，鉻的氧化會增加，在隨后的真空碳脫氧過程中，碳含量會繼續(xù)降低。必須指出的是，在吹氧后期，當(dāng)鋼中碳含量達到臨界值時，應(yīng)適當(dāng)減少供氧量，以避免大量的鉻燃燒。制作精煉還原渣：這是另一項提高鉻回收率的重要技術(shù)措施。真空脫氧后，應(yīng)及時加入石灰等造渣材料，使精煉渣堿度大于2。同時，爐渣中必須含有一定量的氧化鉻，通常爐渣中Cr2O3的含量約為5%，因此有必要在真空下加入粉狀強脫氧劑，以提高鉻的回收率。提高一次熔煉爐中鉻的回收率：一次熔煉爐吹氧脫碳后鉻的燒損約為24。如果一次熔煉中的爐渣量為3，一次熔煉爐渣中(Cr2O3)的含量約為1122。因此，吹氧后，一次熔渣必須還原，一次熔渣的堿度應(yīng)大于2。當(dāng)堿度為R2時，一次鋼液中鉻的回收率明顯降低。另外，一次熔煉爐吹氧結(jié)束時的碳不能控制得太低，以免增加鉻的燒損?？傊岣呔珶挔t真空度，適當(dāng)控制供氧量，調(diào)整一次冶煉渣和精煉渣的堿度，脫氧還原渣，合理控制一次