中頻爐清潔鋼鐵生產(chǎn)簡(jiǎn)析

黃 亮

(遼寧省環(huán)境規(guī)劃院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

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中頻爐清潔鋼鐵生產(chǎn)簡(jiǎn)析

黃 亮

(遼寧省環(huán)境規(guī)劃院有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

摘要：指出了中頻爐作為清潔、低成本鋼鐵生產(chǎn)方式在國(guó)內(nèi)眾多鑄造、特鋼企業(yè)中得到了發(fā)展。介紹了中頻爐脫磷技術(shù)以及中頻爐→LF精煉爐→VD真空脫氣→模鑄特鋼生產(chǎn)工藝的發(fā)展情況，以及取得的實(shí)際效果，探討了中頻爐清潔生產(chǎn)方式的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：中頻爐；脫磷技術(shù)；生產(chǎn)工藝；清潔生產(chǎn)

1引言

鋼鐵主要生產(chǎn)流程有鐵礦石→高爐→轉(zhuǎn)爐→精煉設(shè)備；廢鋼→電爐→精煉設(shè)備；廢鋼→大型中頻爐→精煉設(shè)備。其中，高爐/轉(zhuǎn)爐屬于長(zhǎng)流程鋼鐵生產(chǎn)，以鐵礦石為基礎(chǔ)原料；其它為短流程鋼鐵生產(chǎn)，以廢鋼為基礎(chǔ)原料[1]。顯然，短流程生產(chǎn)更有利于減少?gòu)U氣、粉塵等污染物的排放，這與國(guó)家所提倡減少污染物、溫室氣體排放的鋼鐵清潔生產(chǎn)政策相一致[2]。在短流程生產(chǎn)中，與電弧爐相比，中頻爐除了污染環(huán)境更輕外，在合金鋼生產(chǎn)上還具有低成本生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)一些特鋼企業(yè)已開展中頻爐替代電弧爐熔煉相關(guān)特鋼生產(chǎn)工藝研究工作[3，4]。

在我國(guó)鑄造企業(yè)中，小噸位鑄件已廣泛采用中頻爐熔煉，而特鋼企業(yè)面臨近年來(lái)日趨激烈的生產(chǎn)成本壓力，部分也已開展中頻爐→LF精煉爐→VD真空脫氣→模鑄工藝生產(chǎn)。然而，在開展中頻爐生產(chǎn)工藝過(guò)程中，存在中頻爐熔煉鋼水不能實(shí)現(xiàn)脫磷操作以及中頻爐生產(chǎn)工藝中氣體、夾雜物含量高等問題，一直制約中頻爐在鑄造、特鋼行業(yè)中的快速發(fā)展。在本文中將詳細(xì)介紹最近中頻爐生產(chǎn)工藝發(fā)展情況，其中著重介紹中頻爐脫磷關(guān)鍵技術(shù)及中頻爐→LF精煉爐→VD真空脫氣→模鑄特鋼生產(chǎn)工藝所取得的實(shí)際效果，這些技術(shù)成果將助力鑄造、特鋼行業(yè)向清潔鋼鐵生產(chǎn)方向快速發(fā)展。

2中頻爐脫磷技術(shù)

鋼中的雜質(zhì)元素越低，鋼材的性能越好。雜質(zhì)元素磷常常偏聚在晶界，導(dǎo)致材料力學(xué)性能下降，因此要想制備優(yōu)質(zhì)鋼材，必須將雜質(zhì)元素磷降低。對(duì)于電弧爐來(lái)說(shuō)，熔池為“淺而寬”，耐火材料為比較結(jié)實(shí)的耐火磚，可以實(shí)現(xiàn)鋼水深脫磷，鋼水中的磷含量可達(dá)到0.003 %以下，滿足優(yōu)質(zhì)鋼材的生產(chǎn)。

由于中頻爐的熔池形貌及所選用的耐火材料樣式與電弧爐存在差異，深脫磷一直是中頻爐煉鋼難于逾越的技術(shù)瓶頸，制約著中頻爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所相關(guān)研究人員，基于脫磷原理，選取耐侵蝕、耐高溫的中頻爐爐襯，控制渣鋼關(guān)鍵反應(yīng)環(huán)節(jié)，形成中頻爐脫磷關(guān)鍵技術(shù)。10 t以上中頻爐實(shí)施效果如表1。

表1　脫磷前后鋼水成分對(duì)比　wt %

表1可知，經(jīng)脫磷后，磷含量由0.015 %降到0.006 %，脫磷率60 %，而鉻含量燒損較少。如果采用傳統(tǒng)電弧爐熔煉、脫磷，廢鋼中的鉻將大幅度燒損。

脫磷后鋼水磷含量由0.016 %降到0.002 %，脫磷率高達(dá)87.5 %，與電弧爐脫磷最好水平相當(dāng)。綜上所述，由中國(guó)科學(xué)院金屬研究所開發(fā)的中頻爐深脫磷關(guān)鍵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)中頻爐低磷鋼水的制備，滿足優(yōu)質(zhì)鋼材的生產(chǎn)(表2)。

表2　脫磷前后鋼水成分對(duì)比　wt %

3中頻爐特鋼生產(chǎn)工藝實(shí)施效果

與電弧爐生產(chǎn)工藝相比，中頻爐沒有強(qiáng)烈氧化脫氣過(guò)程，熔煉過(guò)程中又可能裹入夾渣，因此中頻爐→LF精煉爐→VD真空脫氣→模鑄特鋼生產(chǎn)工藝一直受到質(zhì)疑，認(rèn)為該工藝很難實(shí)現(xiàn)低氧、低夾雜物等級(jí)鋼材的制備，很多優(yōu)質(zhì)鋼還是采用電弧爐→LF精煉爐→VD真空脫氣→模鑄特鋼生產(chǎn)工藝。

針對(duì)中頻爐生產(chǎn)特鋼氣體、夾雜物含量高這一控制難題，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所與某特鋼企業(yè)展開技術(shù)攻關(guān)。主要采用如下關(guān)鍵精煉技術(shù)手段：①根據(jù)中頻爐熔煉鋼水氧化鋁夾雜含量高這一特點(diǎn)，開發(fā)了一種具有較好的流動(dòng)性和粘度并且堿度大于3精煉渣，該渣系具有較強(qiáng)吸附氧化鋁夾雜能力；②LF精煉過(guò)程中，采用強(qiáng)氬氣攪拌，并控制精煉渣渣層厚度，形成快速脫除氧化鋁夾雜精煉操作工藝；③VD真空精煉處理中，通過(guò)控制真空處理強(qiáng)度，使鋼水中的有害氣體H、N大幅度降低，進(jìn)一步降低氧含量.

通過(guò)以上控制手段，中頻爐特鋼優(yōu)化工藝獲得如下實(shí)施效果,見表3、表4。

表3　原中頻爐工藝的夾雜物水平

注：T.O=30×10-6

表4　中頻爐優(yōu)化工藝

注：T.O=12×10-6

采用優(yōu)化工藝，全氧含量由原工藝30×10-6降到12×10-6，夾雜物等級(jí)也降到1級(jí)以下，大型球型夾雜物降到0.5級(jí)以下，鋼水純凈度大幅度提高，與電弧爐生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材的水平相當(dāng)。

4結(jié)論

(1)在鑄造、特鋼行業(yè)一些企業(yè)已采用中頻爐生產(chǎn)工藝，但鋼水不能脫磷及氣體、夾雜物含量高制約中頻爐生產(chǎn)工藝在鑄造及特鋼行業(yè)快速發(fā)展。

(2)中頻爐脫磷關(guān)鍵技術(shù)能夠?qū)撍辛缀拷档偷?.003 %以下，與電弧爐最好脫磷水平相當(dāng)。

(3)采用中頻爐優(yōu)化精煉工藝，大幅度降低了鋼水中夾雜物含量，提升了鋼水的純凈度。

(4)中頻爐脫磷關(guān)鍵技術(shù)及中頻爐優(yōu)化精煉工藝，突破了原中頻爐生產(chǎn)工藝技術(shù)瓶頸，將助力鑄造、特鋼行業(yè)向清潔鋼鐵生產(chǎn)方向快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐匡迪,洪新.電爐短流程回顧和發(fā)展中的若干問題[J].中國(guó)冶金,2005,15(7):1～8.

[2]溫宗國(guó).工業(yè)部門的碳減排潛力及發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國(guó)國(guó)情國(guó)力,2015(12):14～16.

[3]耿振偉,安杰,李忠偉.30t中頻爐的生產(chǎn)實(shí)踐[J].工業(yè)加熱,2014,43(5):63:65.

[4]顧金才,徐衛(wèi)明,褚耀.大型中頻感應(yīng)爐冶煉工藝的開發(fā)[J].冷熱工藝,2012(2):20～21.

收稿日期：2016-05-09

作者簡(jiǎn)介：黃亮(1981—)，男，工程師，主要從事大氣污染防治及管理工作。

中圖分類號(hào)：TG251

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)12-0205-02

Clean Steelmaking with Intermediate Frequency Furnace

Huang Liang

(LiaoningProvinceEnvironmentalPlanningCo.Ltd.,ShenyangLiaoning110000,China)

Abstract:Steelmaking with intermediate frequency furnace, as a mode of cleaner production and lower cost of production, has been widely used in a lots of casting and special steel enterprises. In the paper, important contents on development of technology of dephosphorization in intermediate frequency furnace and process of intermediate frequency furnace→LF→VD→ingots were introduced. Satisfactory practical effects furtherly showed that the clean production had a greater development prospects.

Key words:intermediate frequency furnace, technology of dephosphorization, process, clean production