CN103233097B - 一种可缩短不锈钢精炼时间的aod炉及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可缩短不锈钢精炼时间的AOD炉及其方法。该AOD炉是将至少三把以上喷嘴均匀分布在炉体下部圆截面上，喷嘴的吹气方向沿指向炉体内腔中心顺时针或逆时针偏离的距离相等，其喷嘴吹气孔中心线的延长线距炉体内腔中心的距离为炉体内腔圆半径的40～50%。精炼时，喷嘴吹入炉内的氩氧可形成多个螺旋环绕上升的气流，不仅减少了炉壁受到的钢液冲击作用力，而且螺旋环绕上升的气流搅拌作用均匀、强烈，气体与钢液反应充分，脱碳和铬还原速度加快，大大缩短冶炼时间，减少氧氩消耗和电力消耗，总冶炼时间可缩短30%左右，氧氩消耗可降低20%左右。
Description
技术领域
本发明涉及一种AOD炉及不锈钢精炼方法，尤其是涉及一种可缩短不锈钢精炼时间的AOD炉及其方法。
背景技术
不锈钢的特点是含有较高的铬、较低的碳，不锈钢冶炼的关键在于“脱碳保铬”。当钢水中铬含量一定时，要脱除碳有两个途径，一是提高钢水温度，二是要降低钢液气泡中一氧化碳分压力PCO，达到假真空的效果，从而使碳含量降到很低的水平，并且抑制钢中铬的氧化。
AOD精炼法是氩氧脱碳法的简称。在精炼不锈钢时，它是在标准大气压下向钢水吹入氩氧混合气体，由于氩气稀释降低钢液中PCO，使高铬钢水在减压下进行脱碳反应。由于AOD法可以在不太高的冶炼温度和常压下将高铬钢液中的碳降到较低的水平，而铬又没有明显烧损。因此，该精炼法投资省，生产效率较高，生产费用较低，产品质量较高，操作简便，到目前为止，大多数不锈钢都是采用AOD精炼法来生产的。
采用AOD炉精炼不锈钢全过程大致分为氧化期、还原期和精炼期，AOD炉全部处理时间平均为70分钟左右，其中氧化期吹炼时间约为50—55分钟，还原期吹炼时间为10—15分钟，精炼时间为4—7分钟。氧化期主要进行钢液脱碳，依据钢液中碳的含量采用不同的氧氩体积比进行吹炼，每脱碳0.01%需吹入1.45m3氧气。当钢液中碳含量达到目标值后，即转入还原期，在还原期主要是加入还原剂（硅铁和/或金属铝等），吹氩对钢液进行脱氧，并还原炉渣中的Cr2O3和去除钢中的有害气体。精炼期对钢液进行吹氩搅拌，使钢液更纯净。
AOD炉是实现AOD精炼法的关键设备。传统的AOD炉体下部侧面吹气机构中，一般只设置一把或最多两把吹气喷嘴，且吹气方向指向炉体中心。在脱碳阶段，喷嘴吹入的氩氧混合气体与炉内钢水的接触面积有限，供氧速度较小，提高钢水的温度较慢，氩气对一氧化碳分压力的降低不是很快，导致脱碳速度慢，增加了脱碳精炼时间；在还原阶段，由于一把或最多两把吹气喷嘴吹氩气或氮气的搅拌作用不强烈，影响了AOD铬的回收速度和回收率，并导致脱氧产物SiO2、Al2O3夹杂物上浮进入钢渣速度缓慢，影响钢水的清洁度；在去除钢中有害气体（主要是氢气和氮气）时，由于一把或最多两把吹气喷嘴吹氩量搅拌不强烈，气体的分压降低较慢，减小单位脱气面积和传质系数，影响除气效果。
为了克服传统AOD炉的不足，CN201473562U提供了一种在炉体内设置有至少四把，且两两对称的偶数把吹枪的AOD炉，喷嘴吹气方向均指向中心，相对于只设置一把或最多两把吹气喷嘴的AOD炉，该炉四把吹枪的设置，可降低每把吹枪的送气气压，使炉内钢水受力均匀，减少吹枪处镁钙砖受到的钢液冲击作用力，从而提高炉堂的使用寿命。但是，该炉两两对称、相对设置的吹枪，吹入炉内氩氧混合气体的作用力部分相互抵消，与一把或最多两把吹气喷嘴吹氩氧情况相似，其搅拌效果提高不明显，并有可能造成中心部位钢液振荡、向上喷射的危险。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种搅拌效果明显，可缩短不锈钢精炼时间的AOD炉及其方法。
本发明上述目的的AOD炉是这样实现的：
一种可缩短不锈钢冶炼时间的AOD炉，包含炉体、耳轴和喷嘴，耳轴设置在炉体中部外侧，喷嘴从炉体下部外侧穿入炉体内腔，其特征在于：所述的喷嘴至少设置为三把，均匀分布在炉体下部圆截面上，喷嘴的吹气方向沿指向炉体内腔中心顺时针或逆时针偏离的距离相等。
所述的喷嘴吹气孔中心线的延长线距炉体内腔中心的距离h为炉体内腔圆半径r的40～50%,即：h＝40～50%r。
本发明上述目的的方法是这样实现的：
一种可缩短不锈钢精炼时间的方法，其特征在于包含如下步骤：
①装炉：将原料钢水重量1.5～2.5%的生石灰平铺于预热后的炉体内腔底部，再注入原料钢水；
②氧化：氧化分为三个阶段，氧的输入量按每脱碳0.01%吹入氧气1.25 m3计算；
第一阶段，氧氩比为O2:Ar＝3.5:1，氧气的输入速度为7m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.3～0.5%，温度达到1655～1665℃；
加入以镍、高碳铬铁和高碳锰铁组成的冷却剂，加入量按电炉出钢钢包中所取试样计算，以防止过热；
第二阶段，氧氩比为O2:Ar＝1:1, 氧气的输入速度为4.5m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.13～0.15%，钢液温度不超过1675℃；
第三阶段, 氧氩比为O2:Ar＝1:3, 氧气的输入速度为2.0m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.04～0.06%，钢液温度不超过1675℃；
③还原：加入还原混合物，还原所需要的硅主要来自硅铬合金，如不够时可补加硅铁；石灰的加入量按进入渣中硅的数量乘以3.2计算；最后渣中CaO:SiO2＝1:4；以9m3/分钟的流速吹氩搅拌还原混合物，吹炼6～8分钟，取样分析钢水的成分，并在出钢前进行最后的成分调整；出渣；加入最后调整合金。
④精炼：以9m3/分钟的流速吹氩搅拌炉中钢液，钢液温度控制在1570～1575℃，吹氩3分钟后出钢。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明将至少三把以上喷嘴均匀分布在炉体下部圆截面上，喷嘴的吹气方向沿指向炉体内腔中心顺时针或逆时针偏离相等距离设置，通过喷嘴吹入炉内的氩氧可形成多个螺旋环绕上升的气流，不仅减少了炉壁受到的钢液冲击作用力，而且螺旋环绕上升的气流搅拌作用均匀、强烈，气体与钢液反应充分，脱碳和铬还原速度加快，大大缩短了精炼时间，减少了氧氩消耗和电力消耗。
2、本发明在原料钢水注入AOD炉前，将生石灰平铺于AOD炉底，这样，在原料钢水注入AOD炉时，防止直接冲击炉底炉衬，同时，在冶炼时经过吹氩搅拌，提高降硫降磷效果，提高了炉堂的使用寿命，大大降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明AOD炉结构示意图；
图2为图1的A向截面示意图。
图中：炉体1、耳轴2、喷嘴3。
具体实施方式
本发明申请人经过多次试验，将至少三把以上喷嘴均匀分布在炉体下部圆截面上，喷嘴的吹气方向沿指向炉体内腔中心顺时针或逆时针偏离相等距离设置，喷嘴吹入炉内的氩氧形成多个螺旋环绕上升的气流，不仅减少了炉壁受到的钢液冲击作用力，而且螺旋环绕上升的气流搅拌作用均匀、强烈，气体与钢液反应充分，脱碳和铬还原速度加快，大大缩短冶炼时间，减少氧氩消耗和电力消耗，延长炉衬寿命，降低了生产成本。本发明对喷嘴设置进行了改进，其喷嘴吹气孔中心线的延长线距炉体内腔中心的距离的大小是经过多次试验，进行反复比较筛选才确定的方案，并且在实际运用中取得了明显效果。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
参见图1、图2，一种可缩短不锈钢冶炼时间的AOD炉，包含炉体、耳轴和喷嘴，耳轴设置在炉体中部外侧，喷嘴从炉体下部外侧穿入炉体内腔。喷嘴至少设置为三把，均匀分布在炉体下部圆截面上，喷嘴的吹气方向沿指向炉体内腔中心顺时针或逆时针偏离的距离相等。本实施例喷嘴设置为四把，喷嘴的吹气方向沿指向炉体中心顺时针偏离设置，其喷嘴的吹气孔中心线的延长线与炉体内腔中心的距离用h表示，炉体内腔圆半径用r表示，h与r的比值关系为：h＝40～50%r。本实施例h＝40%r。
一种可缩短不锈钢精炼时间的方法，包含如下步骤：
①装炉：先将原料钢水重量1.5%的生石灰平铺于预热后的炉体内腔底部，再注入原料钢水；
②氧化：氧化分为三个阶段，氧的输入量按每脱碳0.01%吹入氧气1.25 m3计算；
第一阶段，氧氩比为O2:Ar＝3.5:1，氧气的输入速度为7m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.3%，温度达到1655℃；
加入以镍、高碳铬铁和高碳锰铁组成的冷却剂，加入量按电炉出钢钢包中所取试样计算，以防止过热；
第二阶段，氧氩比为O2:Ar＝1:1, 氧气的输入速度为4.5m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.13%，钢液温度不超过1675℃；
第三阶段, 氧氩比为O2:Ar＝1:3, 氧气的输入速度为2.0m3 /分钟，碳含量达到[C]＝0.04%，钢液温度不超过1675℃；
③还原：加入还原混合物，还原所需要的硅主要来自硅铬合金，如不够时可补加硅铁；石灰的加入量按进入渣中硅的数量乘以3.2计算；最后渣中CaO:SiO2＝1:4；以9m3/分钟的流速吹氩搅拌还原混合物，吹炼6分钟，取样分析钢水的成分，并在出钢前进行最后的成分调整；出渣；加入最后调整合金。
④精炼：以9m3/分钟的流速吹氩搅拌炉中钢液，钢液温度控制在1570℃，吹氩3分钟后出钢。
实施例2：
本实施例一种可缩短不锈钢冶炼时间的AOD炉，结构同实施例1， h＝45%r。
一种可缩短不锈钢精炼时间的方法，包含如下步骤：
①装炉：先将原料钢水重量2.0%的生石灰平铺于预热后的炉体内腔底部，再注入原料钢水；
②氧化：氧化分为三个阶段，氧的输入量按每脱碳0.01%吹入氧气1.25 m3计算；
第一阶段，氧氩比为O2:Ar＝3.5:1，氧气的输入速度为7m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.4%，温度达到1660℃；
加入以镍、高碳铬铁和高碳锰铁组成的冷却剂，加入量按电炉出钢钢包中所取试样计算，以防止过热；
第二阶段，氧氩比为O2:Ar＝1:1, 氧气的输入速度为4.5m3 /分钟，碳含量达到[C]＝0.14%，钢液温度不超过1675℃；
第三阶段, 氧氩比为O2:Ar＝1:3, 氧气的输入速度为2.0m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.05%，钢液温度不超过1675℃；
③还原：加入还原混合物，还原所需要的硅主要来自硅铬合金，如不够时可补加硅铁；石灰的加入量按进入渣中硅的数量乘以3.2计算；最后渣中CaO:SiO2＝1:4；以9m3/分钟的流速吹氩搅拌还原混合物，吹炼7分钟，取样分析钢水的成分，并在出钢前进行最后的成分调整；出渣；加入最后调整合金。
④精炼：以9m3/分钟的流速吹氩搅拌炉中钢液，钢液温度控制在1575℃，吹氩3分钟后出钢。
实施例3：
本实施例一种可缩短不锈钢冶炼时间的AOD炉，结构同实施例1，h＝50%r。
一种可缩短不锈钢精炼时间的方法，包含如下步骤：
①装炉：先将原料钢水重量2.5%的生石灰平铺于预热后的炉体内腔底部，再注入原料钢水；
②氧化：氧化分为三个阶段，氧的输入量按每脱碳0.01%吹入氧气1.25 m3计算；
第一阶段，氧氩比为O2:Ar＝3.5:1，氧气的输入速度为7m3/分钟，碳含量达到[C]＝0.5%，温度达到1665℃；
加入以镍、高碳铬铁和高碳锰铁组成的冷却剂，加入量按电炉出钢钢包中所取试样计算，以防止过热；
第二阶段，氧氩比为O2:Ar＝1:1, 氧气的输入速度为4.5m3 /分钟，碳含量达到[C]＝0.15%，钢液温度不超过1675℃；
第三阶段, 氧氩比为O2:Ar＝1:3, 氧气的输入速度为2.0m3 /分钟，碳含量达到[C]＝0.06%，钢液温度不超过1675℃；
③还原：加入还原混合物，还原所需要的硅主要来自硅铬合金，如不够时可补加硅铁；石灰的加入量按进入渣中硅的数量乘以3.2计算；最后渣中CaO:SiO2＝1:4；以9m3/分钟的流速吹氩搅拌还原混合物，吹炼8分钟，取样分析钢水的成分，并在出钢前进行最后的成分调整；出渣；加入最后调整合金。
④精炼：以9m3/分钟的流速吹氩搅拌炉中钢液，钢液温度控制在1575℃，吹氩3分钟后出钢。
表1为采用本发明AOD炉及其精炼方法与采用传统AOD炉及其精炼方法的主要参数对比情况。
表1：
。
表中数据表明，采用本发明炉AOD炉及其精炼方法，总冶炼时间可缩短30%左右，氧氩消耗可降低20%左右。
Claims (1)
1.一种可缩短不锈钢冶炼时间的AOD炉，包含炉体、耳轴和喷嘴，耳轴设置在炉体中部外侧，喷嘴从炉体下部外侧穿入炉体内腔，所述的喷嘴至少设置为三把，均匀分布在炉体下部圆截面上，喷嘴的吹气方向沿指向炉体内腔中心顺时针或逆时针偏离的距离相等，其特征在于：所述的喷嘴吹气孔中心线的延长线距炉体内腔中心的距离h为炉体内腔圆半径r的40～50%,即：h＝40～50%r。
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| CN201473562U (zh) * | 2009-08-04 | 2010-05-19 | 陈光夏 | 一种aod炉 |
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| CN203295549U (zh) * | 2013-05-03 | 2013-11-20 | 鄂州恺鑫铸业有限公司 | 一种可缩短不锈钢精炼时间的aod炉 |
-
2013
- 2013-05-03 CN CN201310160081.7A patent/CN103233097B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103233097A (zh) | 2013-08-07 |
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