EAF-LF和EAF-LF-VD工藝對(duì)比分析

黃明  汪艷鋒

（唐山鋼鐵集團(tuán)重機(jī)裝備有限公司；河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼公司，河北唐山 063300）

摘  要：本文通過對(duì)唐山鋼鐵集團(tuán)重機(jī)裝備有限公司的EAF-LF和EAF-LF-VD兩種工藝生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從工藝角度對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，得出兩種工藝之間的差別。

關(guān)鍵詞：EAF-LF；EAF-LF-VD；工藝；對(duì)比

The comparison and analysis between EAF-LF Process and EAF-LF-VD Process

HUANG  Ming，WANG Yanfeng

（Tang Shan Iron and steel Group Heavy Machinery & Equipment Co.Ltd.；HBIS Group Tangsteel Company ，Tangshan 063300）

Abstract: This articles mainly through statistic the two kinds of production actual data between EAF-LF Process and EAF-LF-VD Process for Tang Shan Iron and steel Group Heavy Machinery & Equipment Co.Ltd., from Process view to compare and analyze, then obtain the differences between these two kinds of Processes.

The key word: EAF-LF EAF-LF-VD Process Comparison

1 前言

唐鋼重機(jī)公司冶煉設(shè)備主要有：一座45噸高功率電弧爐，額定容量40T，平均出鋼量45T，爐殼直徑4600mm，爐殼高度3000mm，主變壓器容量16000KVA；一座45噸LF精煉爐，變壓器額定容量6300KVA，氬氣耗量300L/min；一座45噸VOD精煉爐，氬氣耗量260L/min，蒸汽耗量8.3t/h。其設(shè)備主要用于生產(chǎn)鑄件和鋼錠，本文主要通過統(tǒng)計(jì)公司現(xiàn)行的兩種工藝流程（EAF-LF和EAF-LF-VD）在鋼錠生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)來對(duì)比分析兩種工藝生產(chǎn)間的工藝效果差別。

2 工藝分析

通過對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐過程中的跟蹤記錄唐鋼重機(jī)部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)來分析兩種工藝流程下純凈度及合金吸收率的影響情況，進(jìn)而比較出EAF-LF工藝流程和EAF-LF-VD工藝流程之間的差異。

2.1 純凈度分析

目前，我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)總量已經(jīng)是世界第一，已經(jīng)成為世界產(chǎn)鋼大國(guó)，但與一些世界主要發(fā)達(dá)產(chǎn)鋼國(guó)家相比,在品種結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品質(zhì)量等方面還有不小的差距, 從主要依賴進(jìn)口解決的產(chǎn)品分析,其使用性能不能滿足要求的主要問題集中在鋼的純凈度上。

高純凈鋼要求鋼水有超高的潔凈度（低全氧量、低夾雜）、超低的夾雜元素（S、P、H、N）。因此本文通過對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐過程中的跟蹤記錄來分析精煉各個(gè)工藝階段對(duì)純凈度各個(gè)要求的影響情況，比較出電爐-LF工藝流程和電爐-LF-VD工藝流程之間的差異，得出提高鋼水純凈度精煉工藝。

2.1.1 鋼水潔凈度分析

潔凈鋼是指對(duì)鋼中非金屬夾雜物(主要是氧化物、硫化物)進(jìn)行嚴(yán)格控制的鋼種,這主要包括:鋼中總氧含量低,非金屬夾雜物數(shù)量少、尺寸小、分布均勻、脆性?shī)A雜物少以及合適的夾雜物形狀。以下就從全氧和夾雜物含量?jī)煞矫鎭矸治鲣撍�的潔凈度�?/span>

2.1.1.1 全氧分析

鋼中全氧含量^[1]包括自由氧和化合氧，自由氧是指溶解于鋼液中的氧,化合氧是指存在于鋼中各種氧化物中的氧，而全氧的提高有利于鋼種機(jī)械性能的提高。從跟蹤記錄發(fā)現(xiàn)，各工藝階段總氧T[O]如表1所示：

表1 各工藝階段總氧T[O]變化情況  %

由上表可以看出，LF、VD對(duì)全氧的脫除效果比較明顯，VD相對(duì)LF脫氧效率高出許多，并把全氧量控制在一個(gè)較低的范圍內(nèi)，這對(duì)鋼水的潔凈度非常重要。

2.1.1.2 鋼水夾雜物分析    

鋼水非金屬夾雜物也是影響鋼水潔凈度的因素之一，有資料表明^[2]:氧在鋼中的主要有害作用是通過夾雜物的行為表現(xiàn)出來的。夾雜物的減少有利于提高鋼的機(jī)械性能、減少易使鋼在壓延過程產(chǎn)生裂紋和鋼材產(chǎn)生各向異性、提高鋼的疲勞壽命。通過對(duì)跟蹤爐次各階段試樣進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)得出圖1所示的各工序鋼中顯微夾雜物的數(shù)量和尺寸分布：

則由上述的數(shù)據(jù)可以結(jié)論：電爐-LF過程中顯微夾雜物的降低比較明顯，LF-VD過程中夾雜物的數(shù)量基本保持穩(wěn)定，VD后稍微有所降低。

由以上兩種分析可以得出， EAF-LF-VD相對(duì)EAF-LF全氧明顯降低，夾雜物的總數(shù)略有降低，其中大顆粒夾雜物降低明顯，小顆粒夾雜物有所升高。在總量相同的情況下，鋼中的大顆粒夾雜物相對(duì)于小顆粒夾雜物對(duì)鋼的危害較大。因此，可以說在經(jīng)過VD精煉后，鋼種的潔凈度得到了提高。

2.1.2 脫氫^[3]效率分析

氫對(duì)鋼有著氫致裂缺陷危害,即鋼中[H]引起鋼材開裂的現(xiàn)象，廣義上的氫致裂還包括氫引起鋼材的各種損傷及對(duì)鋼材性能的惡化�？梢娊档弯撝袣浜�量有利于鋼種的質(zhì)量的提高，通過現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)，對(duì)電爐-LF-VD工藝流程中VD工藝前后氫含量的變化進(jìn)行測(cè)定，總結(jié)不同含碳量典型鋼種脫氣前后的氫含量及其脫氫率如表2所示：

從上表所示可以看出，通過VD的真空精煉，氫含量明顯下降。隨碳含量下降的，脫氫率有所下降，但最低值仍然保持76.91%。因此，通過VD的真空精煉，大大減少了氫對(duì)鋼種的危害。同時(shí)，對(duì)于對(duì)氫含量要求比較嚴(yán)格的鋼種，VD精煉重要性顯得更為突出。

2.1.3 脫硫效率分析

硫在通常情況下是有害元素，會(huì)導(dǎo)致鋼材晶間開裂,即產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。對(duì)焊接性能不利，它不但導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生熱裂,而且在焊接過程中容易后成SO₂氣體,使焊縫產(chǎn)生氣孔和疏松。它還降低鋼材耐腐蝕性。因此，對(duì)于一般鋼材而言降低硫含量，有利于鋼種質(zhì)量的提高。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，通過對(duì)LF出站和VD進(jìn)站含硫量分析，得出了如表3所示的結(jié)果：

則由表可以看出，經(jīng)過VD精煉，含硫量降低值在29-46%之間，表明VD精煉有著進(jìn)行深脫硫，進(jìn)一步凈化鋼水的作用。

則由上圖可以看出，VD后相對(duì)于LF過程合金料的回收率，增加了2-25%，只有少數(shù)的合金原料在經(jīng)過VD過程后，合金料回收率有所降低。因此，可以認(rèn)為通過VD精煉提高了合金料的回收率，通過精細(xì)化操作，有利于降低合金料的加入量，從而降低生產(chǎn)成本。

3 結(jié)論

（1）鋼水潔凈度、脫氫、脫硫工藝的研究、比較，不難看出EAF-LF-VD工藝流程相對(duì)于EAF-LF工藝流程對(duì)鋼水的潔凈度、脫氫、脫硫方面有著進(jìn)一步優(yōu)化的作用，這說明VD爐精煉有利于鋼水純凈度的提高，對(duì)提高鋼水質(zhì)量有著不可或缺的作用；

（2）VD對(duì)合金元素的回收率一般高于LF精煉，減少資源的消耗。

（3）VD精煉的實(shí)現(xiàn)對(duì)于生產(chǎn)高質(zhì)量鋼種，提高國(guó)內(nèi)鋼鐵的整體質(zhì)量有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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