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【钢铁冶金】LF 钢包炉全解:从原理、特点到工作条件和炉衬损毁原因

日期:2024-11-14 浏览:122

LF 钢包炉全解:从原理、特点到工作条件和炉衬损毁原因

一、什么是 LF 钢包炉?

LF 钢包炉是一种很厉害的精炼设备哦,它用的是电弧加热技术。就像是把在普通炼钢炉里初步炼好的钢水,放到专门的钢包里面再进一步精炼呢。LF 炉有个特别的地方,是用 3 个电极进行埋弧加热。这时候呀,一方面可以通过电极加热来制造高碱度的还原渣,就像给钢水创造一个特殊的“净化环境”;另一方面呢,它还能进行脱氧、脱硫,还能调整钢水的成分哦。为了让钢水和炉渣能充分接触,让精炼反应更好地进行,还要让钢水温度均匀,会在钢包底部吹入一种叫氩气的惰性气体来搅拌钢水,这样一来,加到钢包里的合金就能在钢水里面混合得更均匀啦。

二、LF 精炼炉有哪些特点?

LF 炉可是个好东西呢!它投资少、设备简单,精炼技术搭配得也很合理,冶炼工艺特别灵活。经过它精炼后的钢水呀,里面的气体含量少,那些有害杂质也少了,夹杂物大幅下降,成分稳定,温度还均匀呢!它和高功率电炉、连铸配合起来,那就是最棒的冶金流程啦。为啥这么说呢?因为 LF 炉冶炼的时候有好多优点。它冶炼出来的钢水温度能满足连铸工艺的要求,处理时间也能满足多炉连浇的需求,成分微调能保证产品成分合格,还能实现成本最低化呢,钢水纯净度也能满足产品质量要求。

三、LF 精炼炉的结构是怎样的?

LF 精炼炉是由好多部分组成的哦。有电极加热系统,就像给钢水加热的“小太阳”;合金与渣料加料系统,负责添加各种材料;底透气砖吹氩搅拌系统,就是我们前面说的给钢水搅拌的部分;还有测温取样系统、喂丝系统、炉盖冷却系统、除尘系统和控制系统呢。在这些结构里,有一些地方会用到耐火材料,像 LF 精炼炉的炉顶(炉盖)、精炼钢包、底吹气透气砖还有中间包滑板这些部位。

四、LF 炉的工作条件是怎样的?

LF 工作的时候可不容易呢!它精炼时间长,温度还特别高,有 1700℃,热点地方甚至能达到 2000℃以上呢!而且冶炼时间长,熔渣的侵蚀就很严重,这些熔渣大多是碱性渣,碱度波动范围大,有时候能达到 5 呢。LF 工作的时候,因为底部透气砖吹氩搅拌,钢水流动得可剧烈啦,就像湍急的河流一样,对炉衬的冲刷侵蚀特别厉害。在精炼的时候,加入还原剂后,炉内是还原气氛,这可能会让还原剂和炉衬材料发生反应,把炉衬给侵蚀了。LF 在真空下冶炼时间也长,平均每炉要 30 分钟以上呢,在极限真空度下还要保持 15 分钟。LF 炉还是间歇操作,热震可频繁啦。

五、LF 炉衬的损毁原因主要有哪些?

  1. 1. 化学反应和熔蚀 在高温的时候呀,钢水和熔渣就像调皮的小精灵,会往耐火材料里面钻,同时还会搞破坏,这就是熔蚀啦。熔渣和砖表面接触时间可长了,有时候能达到 90 分钟呢!渣里面的 CaO、SiO₂还有 CaF₂会和砖发生化学反应,在砖表面形成溶渣渗透层,就像给砖穿上了一层奇怪的“外衣”,基质还会被硅酸盐填充,颗粒边缘会形成一些低熔点的硅酸盐,像 C2S(熔点 2130℃)、CMS(熔点 1450℃)和黄长石固溶体这些,这样就会让内衬不连续地损毁啦。

  2. 2. 高温真空下耐火材料的挥发作用 这里有个有趣的发现哦,镁钙质的白云石在真空条件下挥发速度是最小的呢。

  3. 3. 熔渣和钢水的侵蚀 精炼的时候,里面有渗透能力很强的 CaO 和 CaF₂,在高温下,渣里的 CaO 和 SiO₂会沿着砖基质部分的气孔、裂隙还有杂质形成的通道跑到凝固点,形成以硅酸盐为主的低熔点矿相,这就改变了砖的组织结构,产生了变质层,温度突然变化的时候,就会像墙皮脱落一样形成结构剥落。要是精炼渣里 CaO 含量高,炉渣的材质可以选择和炉渣组分相适应的镁钙质耐火材料,这样就能增强抗渣蚀性和耐用性啦。

  4. 4. 热冲击和机械冲刷 LF(V)炉底部吹氩搅拌可强啦,平均每炉吹氩时间很长,氩气流量也不小,单位搅拌能力强。三相电弧加热的时候,电极离包壁很近,所以耐火材料在高温下会受到强烈的冲刷和热冲击,就像在暴风雨里的小树苗一样。

  5. 5. 间歇操作带来的热震冲击 间歇操作会让砖坯表面被渣侵蚀后发生结构剥落,就像老房子的墙皮一块块掉下来,这样材料损毁就更严重啦。


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