常壓與真空狀態(tài)下?tīng)t外精煉用耐火材料,爐外精煉是最近二十多年發(fā)展起來(lái)的一種新的冶金工藝。所謂爐外精煉就是把一般熔煉爐中要完成的脫氣、排除夾雜、調(diào)整成分和溫度等項(xiàng)精煉任務(wù),部分地或幾乎全部地移至爐外進(jìn)行。鋼水爐外精煉可稱為二次煉鋼,又因鋼水多數(shù)在鋼包內(nèi)進(jìn)行精煉。所以也叫作鋼包冶金。鐵水爐外脫硫,也屬于爐外精煉的范疇。
爐外精煉的基本手段是真空處理、惰性氣體攪拌或電磁攪拌、吹氧或電弧加熱、添加合金和噴粉、以及渣洗等。根據(jù)冶煉工藝要求的不同,可采用單一的手段或多種手段組合使用,從而形成目前工業(yè)生產(chǎn)上行之有效的三余種爐外精煉方法?,F(xiàn)分類簡(jiǎn)述如下:
1、常壓下?tīng)t外精煉
1)合成渣洗,即將預(yù)先合成好的渣放進(jìn)鋼包內(nèi),注入鋼水后形成渣與鋼的乳濁液,增加二者的接觸面積,達(dá)到脫硫和脫氧的目的;
2)鋼包吹氬攪拌,即通過(guò)鋼包底透氣磚吹人氬氣,對(duì)鋼水進(jìn)行強(qiáng)烈地?cái)嚢?,促進(jìn)夾雜物的上浮,使鋼水成分和溫度達(dá)到均勻化;
3)合成渣洗加吹氣攪拌,是前兩種方法的綜合使用,精煉效果更好一些。在吹氬攪拌的情況下,采用沉入罩進(jìn)行渣洗時(shí),稱為SAB法,從鋼包蓋加入合成渣進(jìn)行渣洗時(shí)則命名為CAB法;
4)LF法,即在CAB法的基礎(chǔ)上加電弧加熱而構(gòu)成的??商岣咪撍疁囟炔⒋龠M(jìn)冶金反應(yīng);
5)氧氬脫碳法(AOD法)及CLU法。這兩種方法所用的爐子形狀相似,冶煉工藝操作也展本一樣,后者是在前者的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,其不同點(diǎn)是采用蒸汽代替氬氣進(jìn)行鋼水?dāng)嚢?/span>;
6)噴吹粉劑精煉法,也稱作鋼包噴射冶金,主要包括TN法、CAB/TN法、LS法,以及添加合金元素和精煉材料的其它方法等。
2、真空下?tīng)t外精煉
真空或減壓下的爐外精煉,去除鋼水中的氫,效果非常好,但難以調(diào)整鋼水的成分和溫度。該類設(shè)備工作室的真空度一般為0.5~1.0乇。
1)靜態(tài)脫氣,因除氣效果不大,已不用;
2)鋼流脫氣,主要包括鑄錠脫氣(VC法)、倒包脫氣(SLD法)和出鋼脫氣(TD法)等三種方法,以及由此而組成的TD-VC法和TD-SLI法;
3)分批脫氣,即有RH法和DH法;
4)電磁攪拌脫氣,即將鋼包置于真空室內(nèi),不用氬氣而借助于電磁攪拌使鋼水脫氣;
5)鋼包吹氬脫氣,即將鋼包置干真空室內(nèi)進(jìn)行吹氬攪拌脫氣(Fink1法),也可以將鋼包加蓋抽真空后再吹氬攪拌脫氣(Gazad法);
6)吹氬脫碳精煉,即有VOD法,還有SS-VOD法,VODO(VODK)法、RH-OB法和KVOD/VAD法等;
7)電弧加熱脫氣,即有VAD法和ASEA-SKF法等。
另外,鐵水爐外脫硫方法主要有以下三種:
1)攪拌法,即有機(jī)械攪拌(KR法)、氣動(dòng)攪拌(GMR法)和電磁攪拌;
2)噴吹法;
3)鎂-焦脫硫法。
爐外精煉的目的是為了提高熔煉爐的生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量和擴(kuò)大品種。同時(shí),也可節(jié)約能源和降低成本。生產(chǎn)實(shí)踐證明,平爐、氧氣轉(zhuǎn)爐或電弧爐與爐外精煉所形成的冶煉工藝流程,能獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。因此,爐外精煉發(fā)展十分迅速(見(jiàn)下圖),是冶煉特殊鋼不可缺少的組成部分,普通鋼生產(chǎn)也廣為采用。
全世界75%的不銹鋼是用AOD爐精煉的,該爐目前有85座,其中40座系安裝在美國(guó)。在真空脫氣精煉設(shè)備中,鋼流脫氣、DH法和RH法的設(shè)備共計(jì)為200多臺(tái)。鋼包噴氬和噴射冶金具有投資少、收效快的經(jīng)濟(jì)效果,因此發(fā)展迅速。
爐外精煉用的鋼包或?qū)S脿t,由于在高溫、化學(xué)侵蝕、強(qiáng)烈攪拌及真空下工作,襯體的損毀速度較快。因此,選擇耐火材料時(shí),要根據(jù)不同精煉法的裝置使用條件,確定相應(yīng)的材質(zhì);對(duì)于同一裝置來(lái)說(shuō),由于各部位襯里的損毀機(jī)理不同,也應(yīng)分別選用合適的耐火材料,砌成綜合襯里,以達(dá)到蝕損均衡,延長(zhǎng)使用壽命。過(guò)去,爐外精煉裝置一般采用高鋁質(zhì)磚砌筑,目前則普遍用鎂鉻磚、鎂磚、鎂白云石磚和白云石磚作襯里。同時(shí),不定形耐火材料的使用也相應(yīng)增加,主要用于特殊部位,并獲得了較好的效果。