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        真空感應爐脫硫工藝試驗

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        真空感應爐脫硫工藝試驗

        發布日期:2019-05-09 作者: 點擊:

        真空感應爐中冶煉超潔凈鋼種,硫含量的控制是一個難點。本文設計了四種不同的冶煉方案,研究了脫硫渣成分配比、脫硫渣量、精煉參數、鋼液中的碳含量、脫硫渣的加入時間等因素對鋼液中硫含量的影響。結果表明,將1000 g 含CaO、CaF2 各50%的脫硫渣隨爐加入坩堝內,選擇合適的精煉參數,在允許的范圍內提高鋼液中的碳含量,鋼液的脫硫率可達80%以上。

        硫在鋼中以硫化物(MnS、FeS 等)形式存在,對力學性能的影響是:(1)使鋼材橫向、厚度方向強度、塑性、韌性顯著低于軋制方向(縱向),特別是鋼板低溫沖擊性能;(2) 顯著降低鋼材抗氫致裂紋能力,因此用于海洋工程、鐵道橋梁、高層建筑、大型儲氫罐[S]≤50×10-6。硫還影響鋼材抗腐蝕性能,用于輸送含H2S 等酸性介質油氣管線鋼,[S]降至(5~10)×10-6。此外硫對鋼材熱加工性能、可焊性均發生不利影響。因此,對于有些鋼種來講,如何在冶煉過程中脫硫就顯得非常重要。江蘇省(沙鋼)鋼鐵研究院150 kg 真空感應爐承擔著產品開發的初試生產任務,經常生產一些超潔凈鋼種,其中存在的難點是如何控制鋼液中的硫含量,而采用超低硫含量的原材料,成本高,不適合大規模生產。由于無法扒渣、擋渣的技術特點,脫硫是真空感應冶煉的一個弱項,本文通過改進脫硫渣成分配比、脫硫渣量、精煉參數、鋼液中的碳含量、脫硫渣的加入時間等方法,實現了鋼液中硫的大量脫除,為超潔凈鋼的實驗室制備研究提供了技術和實驗基礎。

        1、實驗裝置和方案設計

        1.1、實驗裝置和方法

        本實驗在150 kg 真空感應爐上進行,熔煉坩堝材質為氧化鋁。采用冷裝料法裝料,將經過表面除銹、烘干等處理的工業純鐵加入爐內,在真空下熔化并在一定真空度下精煉20 min,精煉結束后,充入一定量保護氣體,按照合金加入順序要求加入合金,待合金全部熔化并保溫5 min 后出鋼。實驗所用相關原材料為工業純鐵、石墨、Fe-S 合金。

        1.2、實驗方案設計

        真空下鋼液的脫硫反應主要與脫硫渣成分配比、脫硫渣量、真空度、鋼液中的碳含量、脫硫渣的加入時間等因素有關。為了找出上述影響因素對鋼液脫硫反應的影響程度并確定150 kg 真空感應爐的最佳脫硫方案,本實驗設計A~D 4 個方案。選取的脫硫渣系為CaO 與CaF2 的機械混合物,渣系用研磨機研成粉狀,裝爐量為80 kg,加入Fe-S 合金使各方案的初始硫含量為0.015%。如表1 所示,A、B、C三個方案都是在真空度為30 Pa 下精煉20 min。不同的是A 方案中,在原料熔清后加入0.1%碳和1000 g 不同成分配比的脫硫渣;B 方案中,隨爐加入0.1%碳和不同重量固定成分配比的脫硫渣;C 方案中,隨爐加入不同碳量和1000 g 固定成分配比的脫硫渣;D 方案中,在原料熔清后加入0.1%碳和1000 g 固定成分配比的脫硫渣,在不同真空度下精煉20 min。A、B、C 方案,取鋼錠樣分析最終硫含量;D 方案在精煉過程中,每隔5 min 取樣分析鋼液中硫含量,硫元素的測定用碳硫分析儀。

        3、結語

        為了提高真空感應爐冶煉超低硫鋼種的脫硫率,可以采取以下措施:

        (1)選用適當的脫硫渣成分配比,在盡量提高脫硫渣堿度的同時,使脫硫渣有一個比較好的流動性,本實驗最終脫硫渣成分配比為CaO 與CaF2 各為50%。

        (2)石墨與脫硫渣隨原材料加入爐內。

        (3)在所煉鋼種化學成分允許范圍內,盡可能的提高鋼液中碳含量。

        (4)在熔化期及精煉期內,盡量提高爐內真空度,同時,選擇合適的精煉時間,本文確定了最佳精煉時間為10 min。

        (5)脫硫渣的加入量要適量,在不影響生產安全及產品質量的前提下,盡量提高脫硫渣的加入量,本實驗最終確定脫硫渣的加入量為1000g。為了得到更低硫含量的產品,必須精選原材料,降低原材料帶入鋼液的硫量。

        真空感應爐

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