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25TＬＦ－ＶＯＤ精炼炉冶炼超低碳不锈钢研究攻关

摘要：ＯＯＣＲ系超低碳不锈钢是哈尔滨电机有限责任公司电站设备用钢的拳头钢种．西安电炉，西安电炉设备，西安电弧炉，西安精炼炉，西安矿热炉，西安中频炉 ，西安电渣炉，西安重鑫电炉设备有限公司，http://www.xazxdl.com随着国内外科技的进步，备电 站对设备用钢的质量要求也更加严格。尤其对我公司生产的００ＣＲ系超低碳不锈钢叶片、转轮等重要部件必须是精炼钢水。我公司当时只有两台ＡＣ炉，远不能满足用户的嚣求。因此略尔滨电机有限责任公司各级领导精心央簸 下奂心向国家贷款上马一台２５吨ＬＦ－ＶＯＤ精炼炉项目，并且列为公司挂号重点项目。此项目的成功使用不仅使我公 司能顺利生产出００ＣＲ系超低碳不锈钢精炼钢水同时为冶炼其他高眭度精炼钢种提供了保证。这充分标志着我公司

冶炼设备和冶炼水平已提升到一个新的水平。 关键词：ＬＦ．ｖＯＤ；超低碳不锈钢

１．目的意义：

对于１０吨ＡＣ炉＋２５吨ＬＦ—ＶＯＤ精炼炉冶炼００ＣＲ系不锈钢在我公司实属首次，冶炼工艺技术、设 备建设维护、耐火材料选择等各方面参数极其繁杂精细。据相关厂家的经验精炼超低碳不锈钢任 务艰巨，而且经常出现漏钢事故。因此如何合理安全保证１０吨ＡＣ炉＋２５吨ＬＦ－ＶＯＤ精炼炉成功冶炼 出００ＣＲ系超低碳不锈钢，意义极其重大。

２．技术水平与技术难度：

１０吨ＡＣ炉＋２５吨ＬＦ—ＶＯＤ精炼炉冶炼００ＣＲ系超低碳不锈钢所需工艺技术、设备建设维护、耐 火材料选择等各方面参数极其繁杂精细，不仅要充分发挥１０吨ＡＣ炉的熔化作用、２５吨ＬＦ精炼炉的 控制温度微调成分作用以及ＶＯＤ精炼炉高真空下氩气氧气混吹去碳保铬的功能；而且更要把１０吨 ＡＣ炉、２５吨ＬＦ精炼炉以及ＶＯＤ精炼炉三者有机地结合起来。同时整个冶炼过程均处于高温高压高 气流高风险状态下，在这种情况下要顺利地生产出合格的００ＣＲ系超低碳不锈钢，其难度和风险是

可想而知的。

３．采用的主要新工艺方法：

３．１

２５盹ＬＦ—ＶＯＤ精炼包的优化砌筑：

隔热层采用耐火度≥１６５０＂Ｃ；导热率（１０００。Ｃ）≤Ｏ．１５Ｗ／Ｍ．Ｋ的新型高铝多晶奠来石纤维板 代替传统的石棉布。减少了热损失；为避免和减少澹钢事故非工作层改为碳铝镁尖晶石捣打料整 体打结；由于我公司主要生产００ＣＲ超低碳不锈钢，精炼包是间歇式工作，因此工作层耐火材料的选 用首先是无碳材质，其次要抗急冷急热抗冲刷。综合上述情况我公司２５吨ＬＦ—ＶＯＤ精炼包的工作层 渣线选用再结合或半再结合镁铬砖，包壁和包底选用无碳铝镁尖晶石砖；包底采用外装式氩气透 气砖，更换比较方便；滑动水口采用双包眼滑动水口，中心距固定为９５０ｒａｍ，滑板用透气塞通氩 气．既保征了薄大件双包眼快速浇注；又能满足单铸口多件次浇注。 １０吨ＡＣ炉的工艺优化： １０吨ＡＣ炉配料由低Ｐ软钢，不锈钢返回料，低廉的高碳铬铁及其他铁合金组成。炉料熔化

３．２

８０％以后加强吹氧助熔，全熔温度≥１６００ｃ取样控制碳含量并充分还原。为取得最优止吹碳含量,减少贵重元素损失，给后续提供方便，我们分别把配碳量控制在０．２％；０．３％；Ｏ．４％一直到１．０一 １．５％作试验。钢水温度≥１６５０℃扒渣快速出钢。

３．３

２５吨精炼包ＬＦＴ位的精炼：

ＬＦ炉又名钢包炉，它的技术特征可概括为：还原气氛下的埋弧加热、透气砖吹氩搅拌、真空脱 气及高碱度合成渣精炼．

ＬＦ炉与ＡＣ炉相连有如下优势：

①加快了ＡＣ炉生产周期并提高了电炉钢质量。 ②ＬＦ炉可以严格调节钢液的成分和温度，对钢的机械特性有利。 ③ＬＦ炉具有保温钢液的性能并能长时间存放钢液，为多包合浇或连铸提供了可能。

我公司生产００ＣＲ系超低碳不锈钢时充分还原调整高碱度精炼渣；透气砖吹氩搅拌均匀钢液的

成分和温度；电极埋弧加热控制钢液的温度。（Ｃ％＝０．２—０．６；ＳＩ％≤０．２；ＣＲ％＝Ｉ １．５—１２．０；ＮＩ％＝３．５—

４．Ｏ；ＭＯ％＝０．４０—０．４３）。钢水温度≥１６５０℃扒渣进ＶＯＤ。

３．４

２５吨精炼包ＶＯＤ工位的精炼：

ＯＸＹＧＥＮ

ＶＯＤ精炼法是真空吹氧脱碳法的简称（源自英文ＶＡＣＵＵＭ

ＤＥＣＡＲＢＵＲＩＺＡＴｌＯＮ的字头），其结构一般由真空罐、精炼盛钢桶、真空泵、氧枪、加料系 统、终点控制仪表和取样测温装置等组成。因我公司采用１０吨ＡＣ炉＋２５吨ＬＦ－ＶＯＤ精炼炉三联组合 冶炼００ＣＲ系超低碳不锈钢，因此结构上省去了加料系统和取样测温装置；终点控制仪表采用最先 进的氧浓度仪代替氧浓差电池；真空泵也采用最先进的德国莱宝机械泵代替传统蒸气泵，创中国 领先。把加料调整成分和取样操作放在ＬＦＴ位进行。ＶＯＤ精炼法主要化学反应原理如下： ２［ｃ）＋Ｏ：＝２Ｃ０ｔ ３【Ｃ，］＋２０：＝（Ｃｄ∞ ，平衡时还有

?

（ｃ一０）＋２（Ｃ］＝３［Ｃ，］＋４Ｃ０ｔ

由此可见ＯＯＣＲ系超低碳不锈钢脱碳的主要因素是温度和ＣＯ分压。在精炼钢包包衬能承受的 情况下适当提高冶炼温度和真空度有利降碳保铬。针对我公司的实际情况，温度提升到１６８０６Ｃ迸 人ＶＯＤ，真空度提高到６０００一ｓｏｏｏ｜９自吹氧精炼。待真空度明显上升氧浓度表出现拐点时停氧高真空 （６７帕）碳脱氧．保持１５分钟破真空调整出钢。

４．攻关效果与结论：

通过各级领导和大家的共同努力，鞍钢铸钢厂历经两年才进入正常运营的ｕ’－ＶＯＤ精炼 ＯＯＣＲ系超低碳不锈钢我公司不到一年就基本形成工艺。进入正常生产。各项冶炼指标均良好： ①据现场不完全统计我公司２５吨ＬＦ－ＶＯＤ精炼包单包超低碳冶炼次数高达８次，如果再加上其 他钢种ＬＦ冶炼次数已超过３０次。这两项指标均高于鞍钢铸钢厂（鞍钢铸钢厂４０吨ＬＦ－ＶＯＤ精炼包 单包超低碳冶炼次数一般３—４次，最高５次；加上其他钢种ＬＦ冶炼次数也不超过２０次）。 ②ＶＯＤ精炼吹氧脱碳量最低可达０．０１％以下，完全可以进行ＯＯＣＲ系超低碳不锈钢的冶炼

（Ｃ％≤０．０３％）的要求。

③ＬＦ和ＶＯＤ精炼后钢水的气体含量均良好。［Ｈ］最低０．９３ＰＰＭ；【Ｏ］最低７５．９５ＰＰＭ。

VOD工艺在冶炼过程中具有增加品种及降低成本等优点,在不锈钢冶炼过程中发挥重要作用.一重集团公司在原90/130 t钢包精炼炉上增设了氧枪,使 其具有VOD功能.简要介绍该设备在冶炼叶片钢Z5CN12-04-M上的应用.

2.期刊论文 赵林.杨青海.高建军.陈玉明.卢井才 叶片用超低碳不锈钢冶炼技术 -大型铸锻件2001,""(4)

介绍了我厂为冶炼三峡不锈钢叶片ZG0Cr13Ni4Mo钢进行的设备改造,以及ZG0Cr13Ni4Mo钢VOD(真空氧脱碳)冶炼工艺流程和试验结果等.

3.会议论文 刘竑.李实 VOD在不锈钢脱碳中的应用 2007

文中介绍了VOD 真空吹氧脱碳装置的脱碳原理，结合宝钢股份不锈钢分公司VOD 装置的生产经验，从几方面对VOD 在不锈钢冶炼脱碳工艺中的应用 进行阐述。通过提高真空度、增加底吹氩气的流量、合理设计钢包内衬形状等措施，可以有效提高脱碳效率。经过VOD 的各阶段脱碳工艺的优化，使之 能满足降低消耗和生产超低碳不锈钢的要求。

4.学位论文 赵宝泉 采用EAF+LF——VOD精炼炉冶炼超低碳不锈钢生产大型铸件的研究 2005

虽然我国的不锈钢产量逐年增加，但不锈钢铸件特别是一些大型超低碳不锈钢铸件全部靠进口。 本文针对鞍钢集团机械制造公司铸钢厂的生产现状，系统研究了单炉VOD冶炼中初炼成分、吹氧温度、吹氧真空度对停氧温度的影响及加入冷料的钢 水温降，得出以下结论： 1、在铸钢厂现有两座公称容量20吨电弧炉，一台40吨LF-VOD精炼炉情况下，可以建立一个最多罐数为四罐的多罐合浇生产超低碳不锈钢大型铸件的 生产工艺模式； 2、VOD吹氧后钢水的温升主要取决于热量的传递和分配，而不仅仅在于热量的产生。也就是说在正常的冶炼条件下，吹氧后温度与开吹成分无明显 关系； 3、根据铸钢厂单炉不锈钢冶炼的生产实践，在相同的真空度，开吹温度越高，吹氧后的温度就越高；开吹真空度越低，吹氧后的温升也越高； 4、加入冷料的钢水降温实际值与理论计算值相同，均为30吨钢水加入1000kg冷料温降为5℃。