[發明專利]防止氬氧精煉鉻鐵合金過程中發生噴濺的控制方法

無效

• 申請號: 201010139873.2
• 申請日: 2010-04-07
• 公開（公告）號: CN101818231A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 尤文;韓順杰;馬海濤;王淮
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: C21C7/068
• 分類號: C21C7/068;G05B19/05
• 代理公司: 長春市四環專利事務所 22103
• 代理人: 張建成

技術領域

本發明涉及一種用AOD爐精煉中低碳鉻鐵合金的生產工藝過程，特別涉及一種防止氬氧精煉鉻鐵合金過程中發生噴濺的控制方法。

背景技術

低碳鉻鐵合金是冶煉特種鋼和超低碳結構鋼的重要原料，它的碳含量越低和鉻含量越高，其經濟價值和使用價值就越高。目前冶煉低碳鉻鐵合金的方法主要為三步法和“波倫法”(Perrin)，其主要步驟為先生產碳含量(wt.％)大于8％的高碳鉻鐵合金，再以這種高碳鉻鐵合金為原料生產硅鉻合金，再以硅鉻合金為原料生產低碳鉻鐵合金，由此可獲得碳含量(wt.％)低于0.5％的低碳鉻鐵合金。這類方法的缺點是工序長，電耗高，鉻損失大。

近年研究嘗試將碳含量(wt.％)大于8％、鉻含量(wt.％)為60％～65％的高碳鉻鐵合金熔體，直接采用精煉不銹鋼的AOD法進行頂、底復吹氬(氮)/氧混合氣的方法來精煉獲得低碳鉻鐵合金，習慣上稱為一步半法。該方法以氧代電，可大大簡化生產工序和降低生產成本，但到目前為止仍存在工藝不穩定、降碳困難、鉻損失大和噴濺等問題。噴濺在轉爐、AOD爐及電爐生產過程中時有發生，據有關文獻統計噴濺事故占冶金行業事故的60.7％，噴濺發生率在11.6％-20％之間，而鉻鐵合金生產由于比煉鋼溫度高、爐容比小和原料中含S等雜質高等原因，其噴濺發生率更高，因而有效抑制噴濺發生，既是穩定氬氧精煉鉻鐵合金工藝的必然，也是保證設備和人身安全的需要。

在吹煉過程中由于氧氣流股對熔池的沖擊及脫碳反應產生的CO氣體逸出，造成爐渣及金屬液的飛濺是難以避免的，通常這種飛濺高度不會超過爐口，但?因某種條件具備時，會因金屬液與渣液兩相間發生劇烈的氧化反應，爐膛內產生大量的CO氣體并夾帶著爐渣和金屬液瞬間從爐口噴出，被稱之為噴濺。噴濺可分為爆發性噴濺、金屬噴濺和泡沫性噴濺(習慣上稱為大噴、小噴和微噴)。轉爐和AOD爐冶煉的前、中、后期如果操作不當均會出現噴濺。噴濺不僅干擾冶煉設備正常工作(擾亂冶煉過程的物料平衡、氧平衡與熱平衡，因噴出大量熔渣使脫硫、脫磷效果不佳，也限制了供氧強度)、降低鋼鐵的收得率(大噴時金屬損失率高達3.6％，小噴時1.2％，微噴時也有0.5％)、損失熱量、污染環境、噴濺因沖刷爐壁內襯導致爐齡降低、造成粘槍、燒槍、爐口和煙罩掛渣、嚴重時損壞設備，危及生命安全(噴濺導致的燙傷事故占爐前燙傷事故的80％以上)。

采用氬氧精煉方法冶煉中、低碳鉻鐵合金當前遇到的主要困難是：大量吹氧會與碳發生劇烈的氧化反應，產生大量反應氣體易使粘度較大的鉻鐵合金熔體沸騰而導致其熔體和渣液迅速膨脹，發生“噴濺”事故。而降低吹氧量和降低吹氧壓力雖可以避免和減輕其“飛濺”，但卻難以沖入粘度較大的渣液和鉻鐵合金熔體中，使降碳變得困難。因而，在實現脫碳保鉻的前提下，如何避免噴濺的發生，對保證產品質量、提高金屬收益率、環保降耗及設備和人身安全都具有重要的現實意義。

熔池內碳氧反應不均衡發展，瞬時產生大量的CO氣體，這是發生噴濺的根本原因。在轉爐和AOD爐煉鋼過程中，直接供氧反應1：C+O→CO和間接供氧反應2：[C]+(FeO)＝{CO}+[Fe]是兩種主要脫碳反應，前者為放熱反應，后者為吸熱反應，其反應速度受供氧量、熔池碳含量、CO含量、渣中(FeO)含量和溫度的共同影響。如果冶煉過程中控制不當(比如加料)，熔池驟然受到冷卻，抑制了正在激烈進行的碳氧反應2，供入的氧氣生成了大量(FeO)并聚積；當熔池溫度?再度升高到一定程度(一般在1470℃以上)，(FeO)聚積到20％以上時，碳氧反應2重新以更猛烈的速度進行，在碳氧反應1和碳氧反應2的共同作用下，瞬間產生大量的CO氣體，又由于此時FeO含量較高，渣液張力較小、渣液泡沫化程度較高和渣層較厚，導致CO逸出困難，當CO氣體積集到較大能量后，就會從爐口奪路而出，同時還挾帶著一定量的鐵水和熔渣，形成較大的噴濺。可見，爐渣中FeO含量多少是影響噴濺發生的主要原因。此外，鐵水成分(主要是硅、硫、磷的含量)、鐵水溫度、爐子狀況(是新爐還是老爐，是否補爐)、渣量和爐容比也是影響噴濺的原因。