LF炉智能吹氩的研究与应用.doc

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1、http://www.gtjia.comLF炉智能吹氩的研究与应用孙翠华(山东钢铁股份有限公司莱芜分公司炼钢厂，莱芜；271104)摘要：莱钢炼钢厂通过安装智能吹氩设备，建立LF炉智能吹氩标准，并对吹氩软件进行完善改进，实现了氩气流量的精确、稳定控制，提高了H型钢的铸坯质量，降低了能源消耗，提高了包衬寿命。关键词：LF精炼；炉钢；包智能吹氩0前言莱钢炼钢厂4号转炉—4号LF炉—4号连铸机主要配套生产中型H型钢。H型钢生产对钢水的洁净度要求较高。精炼工序担负着去气、去夹杂、净化钢水的任务。由于该生产线中的转炉冶炼及浇注周期只有25min左右，这就要求LF炉

2、在短时间内达到较好的冶炼效果，能够和炉—机匹配高效快速生产。而钢包底吹氩技术具有强搅拌力、成分及温度均匀的良好冶金特点，为此在4号LF炉中设计并安装了智能吹氩系统，并对吹氩工艺进行优化。根据精炼不同时间段的精炼目的，选择不同的吹氩模式，制定吹氩标准化操作，指导钢水吹氩操作，实现快速化渣、提温，加速钢渣循环，避免卷渣、二次氧化和吸气，降低耐材冲刷侵蚀、氩气消耗，延长电极寿命。1钢包底吹氩基本原理钢水进入钢包后，将氩气通过钢包底部的透气砖不断吹入钢液中，形成大量的小氩气泡，这些小气泡对于钢水中的有害气体N2、O2、H2等来说，相当于一个个小“真空室”，这些小

3、“真空室”内其他气体的分压力几乎为零，于是溶解在钢液中的其他气体不断向氩气泡中扩散；扩散过程中，氢和氮在氩气泡中的分压力随着气泡上升而增加，但气泡在钢液中受热膨胀，因而氢和氮的分压仍能保持较低的水平，故上浮过程中继续吸收氢和氮，最后随着氩气泡上浮而逸出钢液。另外，氩气上浮时引起的钢液搅动，提供了气相成核和夹杂颗粒碰撞的机会，有利于气体及夹杂的排除。2原底吹氩工艺现状炼钢厂老区尽管采用了双透气砖吹氩技术，增强了吹氩效果，但由于采用手动调节压力，仍存在很多缺陷：1)吹氩操作靠手动调节氩气压力阀门，流量控制精度低，流量调节反应滞后，不利于吹氩过程的稳定控制，氩

4、气浪费严重。2)无法精确控制软吹过程，致使钢水卷渣严重，影响铸坯质量。3)仅靠氩气压力表检测氩气流量(无流量计)，由于工作现场的恶劣环境，常常造成测量误差增大，吹氩效果控制较差。4)自动化程度低，吹氩过程靠肉眼观察判断钢水裸露面及透气砖透气性状况，可靠性差。5)靠压力阀门控制氩气流量，易造成流量失控，对透气砖耐材侵蚀冲刷较严重。3智能吹氩基本原理氩气由气源经管路首先进入手动球阀，在球阀后设调压阀，将氩气减压到所需压力。氩气从手动球阀出来后进入电磁阀。电磁阀的作用是控制氩气进入钢包。在电磁阀后设置气动薄膜调节阀，用来调节氩气的流量，由气动薄膜调节阀出来的氩

5、气进入流量计。流量计配有变送器将流量讯号转化为电流讯号，根据此讯号即可显示出氩气流量。在流量计后端设有压力变送器，压力变送器将此处的压力讯号转化为电流讯号，根据此电流讯号即可显示出进入钢包的氩气压力。精炼吹氩操作可在主控室内通过工控机控制，也可在炉前操作箱操作，氩气流量、压力由PLC根据冶炼工艺要求，不同的冶炼阶段采用不同的吹氩流量，且在每一阶段保证吹氩流量的恒定[1]。该系统设有一高压旁通支路，当钢包的透气砖堵塞时，接通次支路可将高压氩气直接吹至透气砖，消除透气砖的堵塞状态。http://www.gtjia.com4LF精炼吹氩工艺优化4．1不同冶炼目

6、的氩气流量控制1)在精炼过程中，底吹氩气靠动能推动使钢水循环流动，其动力主要考虑分散气泡所产生的膨胀功，得到氩气的搅拌功率ε(W/t)为：式中，T1——钢水温度，K；Tn—吹入氩气初始温度，K；P2——钢液面上的绝对压力，kPa；Q—氩气流量，L/min；M——钢水质量，50t；H——钢液深度包括渣厚，250cm。将数据代入式(1)得：ε=0．383Q不同精炼目的搅拌功率及氩气流量的控制，如表1所示。2)吹氩搅拌时，根据全浮力模型，得出吹氩搅拌时钢流的体积流量Vz与吹入气体流量Vg的关系为：式中：Z为液流高度。钢包吹氩搅拌的抽引比m为：m=VH/Vg(3

7、)式中：VH为Z=H时的最大提升钢液量，H为钢液的深度，此时VH=V1；V1为钢液体积。钢液在钢包中的循环周期为：τc=G／(V1／ρ1)(4)式中：G为钢包中钢液的质量；ρ1为钢液密度。混匀时间τ与循环周期τe的关系为：τ=3τe(5)将数据代入式(5)计算不同氩气流量下的混匀时间，如表2所示。可以看出，氩气在钢包内抽引提升金属液体的能力十分惊人，均匀成分和温度不需要很大的搅拌功和吹气流量，当氩气流量大于400NL／min时，钢水能在1min内混匀。http://www.gtjia.com3)精炼操作过程，需加入合金及增碳剂微调成分，为保证取样成分的均

8、匀有代表性，要求大流量搅拌混匀。钢包精炼炉中的钢包顶渣要比普通钢包的渣量大得多，