电渣重熔中不同工艺对炼钢的影响

2016-11-30侯艳华刘恭武北方重工集团沈阳铸锻工业有限公司辽宁沈阳110023

中国新技术新产品 2016年3期

贺杨侯艳华刘恭武（北方重工集团沈阳铸锻工业有限公司，辽宁沈阳 110023）

电渣重熔中不同工艺对炼钢的影响

贺杨侯艳华刘恭武
（北方重工集团沈阳铸锻工业有限公司，辽宁沈阳 110023）

摘要：钢铁是国家经济发展的重要工业基础，在钢铁的冶炼过程中所使用的电渣重熔技术主要是通过在电渣熔炼的过程中通过对其通入较大的电流，通过电流的电阻热来将电渣融化的热源，采用此种冶炼技术的主要目的是将电渣中的金属进行提纯，从而冶炼出钢铁组织较为紧密均匀的钢锭。在钢铁的冶炼过程中，对于不同的生产环境下的电渣重熔生产钢铁时所采用的生产工艺进行分析阐述。

关键词：电渣重熔；工艺参数；杂质脱硫

电渣重熔是钢铁冶炼过程中所采用的一种重要的生产技术，在钢铁生产的过程中，为确保电渣重熔炼钢时的生产质量，需要确保电渣重熔炼钢时采用与生产环境较为合理的生产工艺。在电渣重熔炼钢的过程中，在保证生产工艺合理完善的基础上，还需要注意对生产区域的气候环境/季节性气候以及钢铁冶炼车间内的环境对于电渣重熔炼钢过程中的影响。所以，各大钢厂针对其自身生产过程中的特殊环境，在电渣重熔炼钢过程中会采用一些特殊的电渣重熔生产工艺。

1　电渣重熔炼钢技术的工作原理

在传统的电渣重熔炼钢过程中，通过在铜制水冷结晶器中加入固态或是液态的炉渣，在电渣重熔炼钢过程中将自耗电极的端部插入到炉渣中，通过在自耗电极、炉渣和底水箱之间通过采用短网和变压器从而形成完整的供电回路，从而使得电流能够通过变压器输出经过熔渣。熔渣融化后的钢水穿过熔渣跌入到金属熔池中，并在水冷结晶器的冷却作用下形成组织紧密的钢锭。在这一过程中，熔化后的金属电极所形成的钢水与熔渣进行充分的接触并与其中的一些物质产生了一系列的化学反应，从而金属电极所形成的钢水中所含有的硫、磷等影响钢铁质量的元素予以去除，并在冷却凝固的工程中通过自下而上逐渐凝固的方式，通过渣壳的包裹作用，使凝固后的金属表面光洁、紧密，同时自下而上的金属凝固有利于控制金属的结晶方向。

2　不同的电渣重熔炼钢工艺条件钢中化学成分的对比分析

在电渣重熔炼钢过程中，采用不同的熔剂进行重熔，会对钢锭的质量造成不同的影响。在电渣重熔炼钢过程中，在导热加热至高温的自耗电极中，由于高温的影响，使得自耗电极在还未熔化之前，其内部因高温而产生的初生硫化夹杂物就发生了一系列的化学变化，因此，为提高电渣重熔炼钢的质量应当在加装相应的脱硫工序，现对脱硫工序进行试验：首先将一批含硫量在0.012%的试验钢件分批加热到1200℃、1280℃和1320℃，并在相应的温度保温半小时以上，对试件进行取样分析后发现：在1200℃下钢件中的含硫量没有明显的变化，而加热到1280℃后一部分的初生硫化物溶解，并在后期的冷却工序中沿着组织区域析出，而加热到1320℃时，试验件中的硫化物完全溶解，冷却时从溶液中小时，其中在硫印中并未有明显的硫化物聚集。进一步试验表明，电渣重熔炼钢前后，钢中所含有的含硫量取决于钢的脱氧率和气相成分，其中气相中氧的分压力升高对于脱硫有着明显的提升效果，同时在电渣重熔炼钢过程中所采用的脱硫机理与电渣重熔炼钢过程中所使用的助熔剂成分并无明显的关系，而是与在电渣重熔炼钢过程中的二氧化硫的形成于去除相关。通过对结晶区的气相成分也就是对其氧化是取决于自然或是人工形成的气流进行分析，其数据可以详细的描述炼钢炉中结晶器通道内的实际大气状态进行描述，在试验中通过在电渣重熔炼钢过程中对比冲入氩气所产生的中性或是通入干燥空气是的高氧化性进行对比，可以发现，冲入氧化性气体的炼钢炉更新要较冲入中性气体的炼钢炉更为强烈，尤其是在通入氧化性气体的情况下其钢水的脱硫效果要更好，而后对各试验炉中所产生的粉尘进行分析后表明，采用氧化性气体的炼钢炉所产生的粉尘成分与其炼钢过程中所使用的助熔剂成分基本一致，进一步表明，结晶器通道内的大气的更新效果较弱。同时，对粉尘进行分析后发现，粉尘中所含有的氧化铁、氧化锰等的含量较高可以进一步表明氧化气氛炉结晶器区中的大气具有更高的氧化性。因此，在对比不同工艺对电渣重熔炼钢所产生的影响时需要根据电渣重熔的实际结构与工艺流程来计算炼钢过程中的气相-渣-钢系中的相互联系，从而可以更好的利用电渣炼钢工艺的优势，降低电渣重熔炼钢过程中钢锭中的硫、磷等有害物质的含量，提高电渣重熔炼钢的钢铁质量。

通过对电渣重熔时氮的特点，电渣重熔炼钢时的结晶器通道中的大气成分对其在电渣重熔后钢中的含量并未产生明显的影响。比如说，在中性气体炉和还原气氛炉中进行电渣重熔后，钢锭中所含有的氮的浓度几乎并未产生明显的变化，甚至于在某些情况下其钢锭中所含有的氮含量要较原始产品中的氮含量更低。反而是在全部条件下在氧化气氛炉中重熔的同时，成品钢中的氮含量要较原始钢中的氮含量高。因此，对比后发现，应当是渣池中的热量分布特点在电渣重熔炼钢对于氮含量起到了重要的影响作用。一般来说，电渣重熔所炼的钢中的磷的含量是保持不变的或是有所增长，其中在电渣重熔炼钢过程中处于氧化气氛中的炉中所炼的钢铁中的磷含量升高的趋势较为明显，造成这一现象的原因可能与电渣重熔炼钢炉的“热规范”相关，在这一情况下，电渣中的磷转入到钢水中，从而使得钢锭中所含有的磷的含量升高。同时，在电渣重熔炼钢炉中达到更高的氧化性时，钢锭重量增加时炉渣温度的有规律的下降和放热区的分散促使成品钢中的磷含量有所下降。