AOD法在鑄造不銹鋼中的應(yīng)用
作者： 日期：2016-04-27 來源： 關(guān)注：1192
不銹鋼精煉技術(shù)不銹鋼的精煉工藝條件，在很大程度上決定于氧與碳和鉻反應(yīng)的熱力學(xué)平衡條件，而“脫碳保鉻”是冶煉不銹鋼的關(guān)鍵。
由冶金原理可知，在大氣下冶煉時(shí)，熔池溫度越高，與鉻平衡的碳就越低。過去電弧爐冶煉不銹鋼時(shí)，為避免鋼液的大量鉻氧化，常采用提高溫度的辦法來實(shí)現(xiàn)去碳保鉻目的。為此，往往把電弧爐內(nèi)氧化期的鋼液溫度提高到1800°C以上，冶煉時(shí)間也比較長，這就導(dǎo)致耐火材料損壞嚴(yán)重，爐襯壽命低，而且鉻的收得率不超過91%，使該法受到一定的限制。而降低一氧化碳分壓力Pco可以收到與提高爐溫相同的效果。常用的方法有二種：一種是稀釋法，如氬氧脫碳法（AOD）用氬氣稀釋；另一種是真空法，如真空吹氧脫碳法（VOD），真空循環(huán)脫氣吹氧脫碳法（RH―OB）等。在這些方法中，以AOD和VOD法生產(chǎn)不銹鋼最為普及。對國內(nèi)中小型鑄鋼企業(yè)來講，AOD法比VOD法更為實(shí)用，由于其設(shè)備簡單基建投資低，操作方便，經(jīng)濟(jì)效益顯著，因而近年來發(fā)展十分迅速。
AOD爐多以與電爐配合的雙聯(lián)法進(jìn)行生產(chǎn)，先將廢鋼或原料在電弧爐或感應(yīng)爐中熔化，然后在專門的AOD爐內(nèi)脫碳和精煉。按一定配張靜，太鋼（集團(tuán)）有限公司設(shè)計(jì)院，助理工程師，030009山西省太原市。
比吹入熔融金屬中的氧氣、氬氣（或氮?dú)猓┓謩e起脫碳及惰性氣體稀釋作用，使金屬氧化量減至最小。在整個(gè)精煉過程中連續(xù)進(jìn)行排氣和均質(zhì)化，從而產(chǎn)品鋼中氣體和非金屬夾雜物明顯降低，提高了鑄件剛度、可延性及疲勞性能。常規(guī)的AOD精煉鑄造工藝流程如附圖所示。
路化I十鋼水叫，鈄包爐）（加k欣劑、合系一成份檢）（棋或砂把）麟附圖AOD精煉鑄造工藝流程框主要設(shè)備性能及特點(diǎn)AOD精煉設(shè)備由爐體設(shè)備、供配氣設(shè)備、電控儀表設(shè)備及煙氣干法除塵設(shè)備等組成。全部設(shè)備均可由國內(nèi)配套和制造。
2.1爐體設(shè)備作為AOD法的主體設(shè)備，該系統(tǒng)由爐子、耳軸托圈和驅(qū)動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)煙罩裝置、爐前操作臺(tái)車組成。
22配氣系統(tǒng)AOD精煉的核心是配氣系統(tǒng)。在吹煉過程中，要求各個(gè)階段吹入的氣體氣源穩(wěn)定、準(zhǔn)確，并能及時(shí)改變氣體配比，壓力波動(dòng)小。按照不銹鋼冶煉特點(diǎn)，一般采用二階段吹煉，對于超低碳不銹鋼則增加為三階段作業(yè)。操作時(shí)，根據(jù)鋼中C、Si、Mn的含量及鋼水量，計(jì)算出需要吹氧的總量及各階段吹煉時(shí)間。按照各階段鋼液中C和溫度的不同，向爐內(nèi)吹入不同比例的氣體，典型的氣體配比見附表。
附表AOD氣體配比階段混合比（2Ar）終點(diǎn)碳/終點(diǎn)溫度/C根據(jù)上述工藝特點(diǎn)，設(shè)置了兩支AOD專用噴槍，并配有混氣包和配氣包，在各氣體管道上均裝有截止閥、流量調(diào)節(jié)閥和快速切斷閥。
除吹煉所需的氧氣、氬氣外，系統(tǒng)中還設(shè)置氮?dú)夤芫€，以適應(yīng)在AOD精煉前期以氮代氬，節(jié)省氬氣消耗。替代率達(dá)20%~40%. 23儀表及電控系統(tǒng)對于中型以上的AOD爐，可采用國外近期開發(fā)的AOD智能精煉系統(tǒng)（RS）對于小型AOD爐，可采用集散型微機(jī)控制系統(tǒng)，它具有投資少，操作簡單維修便利等特點(diǎn)。3tAOD爐采用了uxl微機(jī)控制系統(tǒng)，通過在高級開發(fā)軟件的支持下，用填寫工作單的方式實(shí)現(xiàn)AOD精煉技術(shù)的動(dòng)態(tài)控制。
24除塵系統(tǒng)AOD爐在吹煉過程中會(huì)產(chǎn)生一定的爐氣，它主要來自碳的氧化和吹入的惰性氣體（氬或氮?dú)猓┎A帶出少量的氧化鐵粉塵。針對其爐氣特性，可設(shè)置干式濾袋除塵裝置。爐氣經(jīng)爐口混風(fēng)燃燒，冷卻至300°C左右，再經(jīng)混風(fēng)管二次混風(fēng)冷卻5到<120°C后進(jìn)入濾袋除塵器，煙氣由風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)煙囪排入空氣中。經(jīng)測試，該系統(tǒng)凈化后煙氣含塵濃度為31.54mg/m3，低于國家規(guī)定的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)100mg/m3），說明選用濾袋除塵器的凈化效果是較好的。
3生產(chǎn)運(yùn)行狀況與分析3.1品種與質(zhì)量及In-Coloy825.爐襯壽命為25次。
從AOD爐產(chǎn)品的取樣分析中發(fā)現(xiàn)，精煉后的鋼水鋼質(zhì)純凈，機(jī)械性能優(yōu)于電爐鋼。以321鋼為例，鋼中O含量較電爐鋼降低17%N含量降低15%H含量降低35%，非金屬夾雜物總量降低32%.AOD法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是只把電爐用作初煉爐來熔化廢鋼，縮短了工序冶煉時(shí)間，可提高生產(chǎn)率20%~ 3.2經(jīng)濟(jì)效益與常規(guī)電爐法相比，AOD法冶煉不銹鋼噸鋼節(jié)電150~200kWh.此外，每煉1t不銹鋼，可用約220kg高碳鉻鐵代替低碳、微碳鉻鐵。僅此一項(xiàng)就已為國家節(jié)約電力消耗27.9萬kWh.若再單獨(dú)計(jì)算鉻的收得率提高的效益，則精煉1tSUS321鋼可少用10kg鉻鐵，這對節(jié)約鉻礦資源也有重要意義4結(jié)論AOD精煉爐在國內(nèi)鑄鋼廠投產(chǎn)后的實(shí)踐表明，該工藝設(shè)備配置合理，運(yùn)行可靠，在國內(nèi)中小型鋼廠可獲得廣泛應(yīng)用。
與傳統(tǒng)的電爐法相比，AOD精煉爐具有三高（產(chǎn)量高、質(zhì)量高、鉻的收得率高）、三低（成本低、投資低、勞動(dòng)強(qiáng)度低）等特點(diǎn)。作為生產(chǎn)不銹鋼專用爐發(fā)展起來的AOD法，已發(fā)展到可以生產(chǎn)高溫合金、工具鋼及特殊性能鋼等，這對于國內(nèi)中小型冶金、鑄造企業(yè)的技術(shù)改造具有較大的吸引力。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些問題，如AOD爐襯壽命較低，這些需要在今后的開發(fā)研究中引起足夠的重視。