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氬氣攪拌的控製及對鋼質量的影響
作者: 發布日期:2018-12-29
  氬氣攪拌是加速冶金化學反應,促進鋼水成分和溫度均勻的最重要手段。其作用有:均勻鋼液溫度和成分、部分地脫掉鋼液中的氣體、在脫硫時促進鋼、渣間的化學反應、促進鋼液中夾雜物上浮、利用氬氣的保護作用、強化鋼包脫硫反應等。


 
  吹氬攪拌能夠減少由於中心疏鬆與偏析、皮下氣泡、夾雜等缺陷造成的廢品,同時又能提高鋼的密度及金屬收得率。目前使用的鋼包直徑與包高不太合理,細而長,氬氣攪拌力往往不夠。在以往的生產實踐中多次出現:上下溫度不均勻、部分合金未熔化等問題,使澆鑄工作不能正常進行,出現中注管滿、瞎錠,拉速頻繁波動情況。
 
  鋼包吹氬原理
 
  用噴吹氣體所產生的氣泡來提升液體的原理稱為氣泡泵原理。目前,氣泡泵原理已廣泛應用於化工、熱能動力、冶金等領域。鋼包吹氬的原理就是利用了氣泡泵原理。氣泡泵也稱氣力提升泵,其工作原理如圖所示。
 
  目前現場吹氬隻能通過壓力表去掌握大小,在係統不漏氣的情況下,氬氣流量更能準確地檢測到氬氣攪拌是否在真正發揮作用。氬氣流量是指進入包中的氬氣量,它與透氣磚的透氣度、截麵積等有關。既表示進入鋼包中的氬氣消耗量,又能反應透氣磚的工作性能。目前現場存在的氬氣控製櫃就是通過控製流量來調節吹氬攪拌效果。為了保證氬氣攪拌對質量的影響,加大氬氣壓力不如在保持一定的低壓氬氣水平下盡可能加大氬氣流量。如增加透氣磚個數、加大透氣磚截麵積等。所以,現場鋼包一個透氣磚去氣、去夾雜的效果勢必不如兩個透氣磚效果,一個透氣磚隻對均勻溫度、成分比較好。
 
  吹氬攪拌階段
 
  LF精煉爐底吹氬過程根據其特點可分為三個階段來對鋼包進行吹氬,第一個階段是破殼階段,第二個階段精煉階段,第三個階段是軟吹階段(該項工作主要在RH完成)。
 
  破殼階段
 
  該階段吹氬氣流量最大的一個階段,吹氬壓力一般在1.5MPa左右,但時間比較短在20秒左右,破殼的目的是為了吹通透氣磚,使鋼液能夠翻滾起來。因為有可能有部分氣孔被雜物堵了或者透氣磚透氣性比較差,再加上需要的力較大才能夠使鋼液從靜止到開始翻滾,所以該階段的吹氬量大。
 
  精煉階段
 
  該階段是底吹氬的核心階段,主要分為增碳、合金化、送電三個階段。
 
  送電過程中,為了保證溫度快速傳遞,在電弧穩定的前提下,可適量加大氬氣量;現場可以根據弧流波動曲線判斷氬氣流量大小,波動小表明氬氣流量低,不利於熱量的傳遞;波動大電弧不穩定,同時造成電極顫動厲害,有電極折斷的風險。
 
  增碳操作中氬氣可在原來正常壓力下,開大一倍攪拌,但要防止鋼水噴濺出來。增碳過程增碳劑若想透過爐渣進入鋼液,則務必有較強烈的攪拌,但伴隨著的弊端是帶來鋼液的二次氧化,因此轉爐對於碳的合金化到位是非常有必要的。
 
  合金化操作中氬氣量需要微弱於增碳時的氬氣量即可。
 
  軟吹階段
 
  精煉過程通常是強烈的鋼液流動和渣鋼反應過程,而連鑄的鋼液希望具有穩定的溫度和成分、高的潔淨度。所以,在精煉後進行一定時間的弱攪拌非常必要,時間為15-40min,氬氣攪拌控製以鋼水裸露不大於400mm氬窩為宜,但絕對不允許關掉氬氣,因為由於鋼包細長,上下鋼水溫度需要較長一段時間才能均勻,並且透氣磚在鋼水壓力下關閉對透氣磚本身不利。達到均勻溫度和細小夾雜物盡可能上浮的目的。
 
  ↑RH真空後弱吹氬對鋼質量的影響↑
 
  經過長時間的生產實踐來看,合理的裸露氬氣攪拌位置,並不能造成鋼液的二次氧化。目前裸露麵積氬窩直徑200-400mm左右,弱吹氬最佳時長20-30min。由於氬氣的比重較之空氣重,因此大氣壓下空氣很難進到鋼液中,或者說極少進入。就目前鋼包細長情況下,結合上下鋼水溫度均勻性來看,利大於弊。
 
  當然,大的攪拌絕對要避免的。因為大壓力隻能使鋼流成柱狀噴濺,實際上對均勻溫度、去除氣體、夾雜物等並沒有好處,相反帶來的溫降、鋼渣混衝、二次氧化、夾雜等得不償失。在澆鑄前的弱吹氬攪拌至關重要,這項工作通過大數據得以證明,在時間不足的情況下,寧可犧牲真空保持時間,也要保證足夠的弱吹氬時間,足以表明了合理的弱吹氬對於鋼的內部質量的重要性。

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