爐外精煉技術在鑄鋼生產中的應用

鑄造生產要經過十分復雜的工藝過程。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”。鋼液質量與鑄件的質量密切相關。本文中，主要論述如何通過爐外精煉技術為鑄造生產提供優質的鋼液。

1.爐外精煉技術簡介

20世紀煉鋼技術中的革新，主要是純氧頂吹轉爐煉鋼法和連續鑄鋼法。由于這些實用技術的采用，煉鋼生產率飛速提高。爐外精煉技術是設置在轉爐和連續鑄鋼間的連接工序，這一技術的實用化，大大提高并完善亨利貝塞麥發明的液態煉鋼法。要提高鑄鋼生產的質量和產量，同樣離不開冶金冶煉技術的發展。爐外精煉技術就是鑄件生產中的適用技術之一。

1.1爐外精煉技術的功能

①脫氫、②脫氧、③脫碳、④脫硫、⑤非金屬夾雜物的形態控制、⑥成分調整(添加合金)、⑦鋼液成分及溫度的微調及均勻化、⑧脫氮、⑨脫磷。針對上述功能，衍生出LF法、VD法、VOD法、RH法、SKF’法等爐外精煉設備。但對于各生產廠家具體使用哪種精煉設備，他們會綜合考慮冶煉的鋼種、生產量、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工藝法簡介

目前，電弧爐煉鋼是鑄鋼件生產中最廣泛的煉鋼方法之一。這種方法是利用電弧產生的高溫和熱能熔化固體爐料，實現冶煉的目的。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，經過冶金工作者多年努力，摸索出雙聯工藝法方案。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量，提高生產率的目的。下面是雙聯工藝法的工藝流程：電爐加料——熔化——氧化——升溫——出鋼——LF爐接鋼液——精煉還原——微調成分，調整溫度——出鋼——喂絲——鋼液測溫——鋼液澆注。

1.3雙聯工藝法的產品質量

對幾個采用雙聯工藝法的鑄鋼廠產品質量跟蹤：①氣體含量：[H]<3.5ppm，[O]<40ppm，[N]<80ppm；②雜質含量：[P]<0.015%，[s]<0.0l%，si、Mn可控制在0.02%內，Ni、Mo、Cu可控制在0.0l%內。

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，分布形態多呈不連續狀。

2.爐外精煉技術經濟效益分析

幾家鑄鋼廠使用鋼包精煉爐設備后，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爐設備后，需配套增大水循環系統，除塵系統及其他投資，使得鋼液冶煉成本增加。但鋼液化學成分控制穩定，合金成分控制準確，鋼液成分均勻。無偏析現象，鋼液中氣體、夾雜物控制較高，力學性能優良，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的優點

①用鋼包精煉爐技術后，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境的適應性。②氬氣的攪拌作用加速了鋼／渣之間的化學反應，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與普通電弧爐聯合冶煉，加快了生產周期，提高了合金回收率。④設備簡單、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。