CAS 法是一种在钢包中进行高温密封吹氩、成分微调的精炼方法,就好比给钢水来一场精细的“调理”。1975 年由日本新日铁八番厂率先推出,1976 年还取得了美国专利呢。之后又发展出了 CAS—OB 法以及 IR—UT 法。
在 CAS 法处理钢水时,通过钢包底部的透气砖吹氩气,在钢水液面弄出一个没渣的区域,再把隔离罩插进去罩住这个区域。这样一来,加入的合金和炉渣就和大气隔开啦,能减少合金损失,让合金收得率更高更稳定。
CAS 精炼法有不少厉害的功能,能让钢水温度和成分均匀,微调钢水成分,提高合金收得率,还能净化钢水、除掉夹杂物。
CAS—OB 呢,就是在隔离罩里加了氧枪吹氧的精炼装置,加入的金属铝或硅铁跟氧反应放出的热量能直接给钢水加热,补偿温度下降。这设备投资不多,处理钢水灵活,在我国宝钢、武钢都有引进。鞍钢第三炼钢厂和东北大学还一起开发了类似的 ANS—OB。
CAS/CAS—OB 装置由合金料仓、电磁震动给料器、电子秤、皮带输送机、中间料斗、溜槽、测温取样系统、隔离罩及升降装置、氧枪、底吹氩砖等组成。要用耐火材料的地方有隔离罩、氧枪、底吹氩透气砖还有钢包。
在 CAS/CAS-OB 精炼法处理钢水时,特别是那种带吹氧升温功能的 CAS—OB 法,因为升温幅度大,钢水热循环量大,会让隔离罩和钢包被钢液、合成渣强烈冲刷和化学侵蚀,还得承受高温。隔离罩一部分泡在钢水和熔渣里,上面露在大气中,材料内部会受到热应力影响。上面的氧枪使用时得经受高温钢水的“烤验”。停炉间歇的时候,钢包、隔离罩和氧枪都会遭到强烈的热震冲击。所以这就要求所用的耐火材料得高温强度高、抗热震性好,能抗住高温钢水和熔渣的侵蚀。
CAS—OB 精炼装置的隔离罩分成上下两部分,用的都是浇注料。上部浇注料在欧洲国家常采用添加 Cr2O3 的高铝低水泥浇注料,咱们国家多采用低膨胀的 Al2O3—SiO2 系浇注料,使用寿命都能达到 100 炉次以上。
下部浇注料在欧洲多采用添加 SiC 和 C 的电熔刚玉低水泥浇注料,咱们国家多采用电熔刚玉添加 MgO 超细粉来提高抗渣渗透性和耐蚀性,使用寿命也能达到 100 炉次以上。
因为 CAS—OB 精炼装置的下部在精炼时,一般要插进钢水 300mm 左右,同时底部透气砖一直吹氩气,带动钢包内的钢水和熔渣流动,会侵蚀包衬和浸入的 CAS 装置隔离罩下部,所以这部分耐火材料损坏得厉害。为了延长装置寿命、节约成本,企业大多采用喷补的方式维护,用的喷补料多是镁铝质喷补料。就拿宝钢来说,宝钢的保护罩一开始用含 Al2O3 90%以上的刚玉质耐火浇注料,后来改成细粉凝聚结合的刚玉—尖晶石耐火浇注料,平均寿命 104 次。