爐外精煉技術(shù)在鑄鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用
鑄造生產(chǎn)要經(jīng)過十分復(fù)雜的工藝過程。只要其中某一道工序或某一個過程失誤，均會造成鑄造缺陷。當(dāng)然，同一類缺陷由于場合和零件的不同，往往有不同的形成原因。常言道“三分冶煉，七分鑄造”。鋼液質(zhì)量與鑄件的質(zhì)量密切相關(guān)。本文中，主要論述如何通過爐外精煉技術(shù)為鑄造生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的鋼液。
1.爐外精煉技術(shù)簡介
20世紀(jì)煉鋼技術(shù)中的革新，主要是純氧頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法和連續(xù)鑄鋼法。由于這些實用技術(shù)的采用，煉鋼生產(chǎn)率飛速提高。爐外精煉技術(shù)是設(shè)置在轉(zhuǎn)爐和連續(xù)鑄鋼間的連接工序，這一技術(shù)的實用化，大大提高并完善亨利貝塞麥發(fā)明的液態(tài)煉鋼法。要提高鑄鋼生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量，同樣離不開冶金冶煉技術(shù)的發(fā)展。爐外精煉技術(shù)就是鑄件生產(chǎn)中的適用技術(shù)之一。
1.1爐外精煉技術(shù)的功能
①脫氫、②脫氧、③脫碳、④脫硫、⑤非金屬夾雜物的形態(tài)控制、⑥成分調(diào)整(添加合金)、⑦鋼液成分及溫度的微調(diào)及均勻化、⑧脫氮、⑨脫磷。針對上述功能，衍生出LF法、VD法、VOD法、RH法、SKF’法等爐外精煉設(shè)備。但對于各生產(chǎn)廠家具體使用哪種精煉設(shè)備，他們會綜合考慮冶煉的鋼種、生產(chǎn)量、粗／精煉的組合等，選擇最適合的爐外精練法。
1.2電爐加鋼包精煉爐雙聯(lián)工藝法簡介
目前，電弧爐煉鋼是鑄鋼件生產(chǎn)中最廣泛的煉鋼方法之一。這種方法是利用電弧產(chǎn)生的高溫和熱能熔化固體爐料，實現(xiàn)冶煉的目的。在電弧爐煉鋼中為了清除鋼液中的氣體和夾雜物，通常通過脫碳反應(yīng)形成鋼液沸騰，對鋼液激烈氧化。在下一步為了去除鋼液中殘余的氧，又需要對鋼液進行脫氧，因此產(chǎn)生大量的夾雜物，這是電弧爐煉鋼難以解決的矛盾。為了解決這一問題，經(jīng)過冶金工作者多年努力，摸索出雙聯(lián)工藝法方案。即將原電弧爐煉鋼的兩大期——氧化期及還原期分別放在電弧爐和鋼包精煉中進行，各自獨立操作，以達到提高鋼液的冶煉質(zhì)量，提高生產(chǎn)率的目的。下面是雙聯(lián)工藝法的工藝流程：電爐加料——熔化——氧化——升溫——出鋼——LF爐接鋼液——精煉還原——微調(diào)成分，調(diào)整溫度——出鋼——喂絲——鋼液測溫——鋼液澆注。
1.3雙聯(lián)工藝法的產(chǎn)品質(zhì)量
對幾個采用雙聯(lián)工藝法的鑄鋼廠產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤：①氣體含量：[H]<3.5ppm，[O]<40ppm，[N]<80ppm；②雜質(zhì)含量：[P]<0.015%，[s]<0.0l%，si、Mn可控制在0.02%內(nèi)，Ni、Mo、Cu可控制在0.0l%內(nèi)。
1.4材料性能
屈服強度增加7%～1l%；抗拉強度增加3%～6%，沖擊韌度增加20%一45%；斷面收縮率、伸長率基本無變化。夾雜物含量明顯減少，分布形態(tài)多呈不連續(xù)狀。
2.爐外精煉技術(shù)經(jīng)濟效益分析
幾家鑄鋼廠使用鋼包精煉爐設(shè)備后，噸鋼原材料消耗量均有所下降。如噸鋼電耗，下降35kwh左右。但增加LF爐設(shè)備后，需配套增大水循環(huán)系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)及其他投資，使得鋼液冶煉成本增加。但鋼液化學(xué)成分控制穩(wěn)定，合金成分控制準(zhǔn)確，鋼液成分均勻。無偏析現(xiàn)象，鋼液中氣體、夾雜物控制較高，力學(xué)性能優(yōu)良，鑄件廢品率大大降低。正基于上述原因，鋼液成本總體上基本持平。
3.使用鋼包精煉爐技術(shù)的優(yōu)點
①用鋼包精煉爐技術(shù)后，鋼液中的有害元素和有害氣體降到了一個較低的含量水平，使鋼中不易形成對鑄件材質(zhì)有嚴重破壞的非金屬夾雜物，從而提高了鑄件的低溫性能和鑄件對使用環(huán)境的適應(yīng)性。②氬氣的攪拌作用加速了鋼／渣之間的化學(xué)反應(yīng)，有利于鋼液的脫硫、脫氧，促進鋼液中非金屬雜物的上浮和去除，提高了鋼液溫度和成分的均勻性。③與普通電弧爐聯(lián)合冶煉，加快了生產(chǎn)周期，提高了合金回收率。④設(shè)備簡單、投資較低。
4.使用鋼包精煉爐還需解決如下問題
①鋼液溫度下降。由于鋼包精煉爐與普通電弧爐相連操作，在普通電弧爐鋼液氧化完畢向精煉爐出鋼時，鋼液溫度下降，爐子越小，溫降越大。這樣精煉爐需進行提溫操作，會少許增加電耗。②鋼液倒包會增加氣體含量，鋼液進行爐外精煉后，其鋼液中各類氣體含量均有降低。但在鋼液倒包過程中，易使鋼液吸氣，造成鋼液氣體含量些許增加，目前已有解決辦法。
