LF精炼过程的钢水温度控制
1前言：
近年来,随着洁净钢冶炼技术的发展,LF作为主要的炉外精炼手段,在洁净钢冶炼过程中得到
了广泛应用,其生产技术也在不断地完善和发展。
同电弧炉相比,LF的熔池要深得多,
为了保证连铸的生产顺行,LF冶炼过程的温度控制是其主要冶炼目标之一,因此其加热过程的温度控制显得非常重要。
本文在分析LF炉能量平衡的基础上,进行了LF精炼过程温度控制工业试验,对实现LF炉内钢液处理温度的合理控制有着重要意义。
2影响LF冶炼过程钢水温度变化的因素
2 .1由于LF化学反应热效应很小,可以忽略不计,因此为LF炉提供的能量只有从变压器输出的电能,即变压器的有功功率e。
变压器二次侧输出的电能,一部分功率被线路上存在的电阻消耗掉,称之为线路损失的功率r,另一部分转变为电弧热量即电弧功率arc。
由电弧产生的热能arc 一部分传给熔池(炉渣和钢水),另一部分损失掉,传递给包衬和水冷包盖ar。
而电弧电能传给熔池的比例主要取决于电弧埋入炉渣的深度。
进入熔池的热量ab又可分为三大去向。
第一部分用于钢水和炉渣的加热升温所需热量m和渣料及合金熔化升温所需热量ch,两者之和即为加热熔池的热量bath。
第二部分是指通过包衬损失的热量ls,其中又分成两部分,一部分热量成为包衬耐火材料的蓄热ln而使包衬温度升高,另一部分是由包壳与周围大气的热交换而损失的热量shell。
第三部分热量是通过渣面损失的热量sa,其中一部分是通过渣面的辐射和对流传热的热损sl,另一部分是由熔池内产生的高温气体通过渣面排走的热量g。
上述分析可以清楚地表LF炉能量的输入和输出及其分配关系。
在LF炉的操作过程中,由于上述因素相互作用、相互影响,因此,其实际的温度控制较为复杂。
3 LF炉温度控制试验3. 1试验内容为了实现LF炉稳定的温度控制,首先根据150tLF炉的供电系统特点及电阻与电抗值,结合电、热参数绘制出不同电压下“电热特性曲线”,根据理论计算确定的工作点,对Q235A钢种进行了LF炉冶炼试验,试验安排及结果见表1。
图21#电热特性曲线表1比较实验结果序号工作点钢液重量/t加热时间/min温升/℃升/℃温·速m 度in11)热率效2)注备1283224135.715151530232.0/1.75 11.53/1.340.3970.323化渣2282432156.5101010122 41.2/1.212.4/2.420.2920.521化渣3283224158.810 101012131.2/1.231.3/1.330.2700.322化渣4283224 160.810101017251.7/1.762.5/2.590.3750.590化渣528243215710779101.29/1.301.43/1.450.3000.3 16化渣6282432152.815151521301.4/1.382.0/1.970 .3260.424化渣7283224159.51010109100.9/0.931.0 /1.030.2110.239化渣注:1)分母为折合成155t钢水时的升温速度;2)因忽略炉渣吸收的热量,使此值小于实际LF炉热效率。
3.2试验结果分析从表2中可以看出,在化渣期结束后,由于在试验条件下LF炉没有采用造埋弧渣等提高LF炉热效率的措施,LF炉的升温效率较低,化渣后的升温速度波动在0.93～2.59℃/min之间,平均升温速度仅为1.6℃/min。
LF炉的平均热效率在0.36以上,此时钢包的热效率为0.40～0.4 5。
工作点24、28、32kA,单位时间消耗的电功率依次明显增加,但工作点在24,32 kA时的升温速度相当,即表2中7炉中有3炉比较接近,有4炉差距较大。
由于受操作过程多种因素的影响,如钢种、钢包烘烤、转炉出钢温度、钢液的运输以及精炼时间等影响,试验过程中工作点对升温速度的影响规律不明显。
因此,对冶炼温度的控制应不仅仅考虑供电制度的控制,还应考虑冶炼过程中其他因素对温度的影响加以综合控制。
LF精炼过程的钢水温度控制实验图3、图4分别为该厂150tLF进站钢水温度和出站温度分布
情况。
从图3中可以看出,LF进站温度主要分布在1550～1590℃
图4中可以看出,LF 出站温度84.1%的炉次分布在1560～1600
从进站和出站的平均温度差值看,LF精炼过程的平均升温幅度仅为5.2℃。
按上述试验结果, 平均升温速度为1.6℃/min计算,纯升温时间为3.25min。
但是,实际LF操作过程并非如此,由于影响LF 炉钢液温度的因素较多,且LF进站温度波动范围较大,最高和最低温度的差值接近100℃,造成各炉次间的升温时间差别很大,其纯升温时间通常达到15min以上,甚至达到30min以上。
而对于深脱硫钢种,其整个冶炼周期经常达到50min以上,这是远远满足不了多炉连浇要求的,对LF炉稳定的工艺控制也是非常不利的。
图3LF进站温度图4 LF出站温度该LF炉的设计最大升温速度为4℃/min,而目前的平均升温速度仅为 1.6℃/min,与设计值存在较大差距,因此可见,对该工艺过程的优化还有很大的潜力。
LF 装置热效率由0.36提高到0.4,使加热速率提高15%,将进一步缩短加热时间、降低电耗。
5结论
(1 ) 通过分析LF冶炼过程的能量平衡系统图,得到了LF炉能量的输入和输出及其分配关系。
(2 ) 通过对计算LF装置的电阻与电抗值,结合电、热参数绘制出不同电压下电热特性曲线,对于L F炉供电制度的制定有着重要的指导意义。
(3) 进行LF温度控制试验,得到150tLF炉平均升温速度为1.6℃/min,平均热效率在0.36以上,钢包本体热效率为0.40～0. 45。
(4) 单纯考虑供电制度,无法满足LF的温度控制要求,建议采取诸如加强钢包衬的绝热、充分烤包、减少LF炉的散热以及造好泡沫渣等措施,提高LF冶炼过程的温度控制效率。
LF精炼过程的钢水温度控制
参考：
@张慧书$东北大学材料与冶金学院!辽宁沈阳110004
@战东平$东北大学材料与冶金学院!辽宁沈阳110004
@姜周华$东北大学材料与冶金学院!辽宁沈阳110004LF;;精炼;;温度;;炼钢在对L F能量平衡分析的基础上,进行150tLF温度控制试验。
试验结果表明,单纯考虑供电制度的选择无法满足LF的温度控制要求,必须进行综合控制研究。
<1>傅杰.发展我国钢的二次精炼技术的建议.特殊钢,1999,20(增刊):23-25.
<2>万真雅.LF炉精炼GCr15轴承钢的温度制度.华东冶金学院学报,1992,(9):7-12.
<3>李晶.钢包精炼过程中钢水成分微调及温度.预报钢铁研究学报,1999,11(2):6-8.
<4>武拥军,姜周华,姜茂发.LF炉精炼过程钢水温度预报技术.东北大学学报(自然科学版),2002,23(3):247-250.
<5>OLIKA B BO B.Prediction of Steel Temperature in Ladle Through Time/Temperature Simulation.Scand JMetallurgy,1993,(22):219-231.
<6>TOMAZIN C E,UPTON E A,WALLIS R A.The Effect of Ladle Refractories and Practice on Steel Temperature Control.Steelmaking Proceedings,1986,(69):223-230.
<7>唐东.LF炉热效率和电极消耗的研究.沈阳:东北大学,2002.17-22.F 装置的电阻与电抗值,结合电、热参数绘制出不同电压下电热特性曲线,对于LF炉供电制度的制定有着重要的指导意义。
(3)进行LF温度控制试验,得到150tLF炉平均升温速度为1. 6℃/min,平均热效率在0.36以上,钢包本体热效率为0.40～0.45。
(4)单纯考虑供电制度,无法满足LF的温度控制要求,建议采取诸如加强钢包衬的绝热、充分烤包、减少LF炉的散热以及造好泡沫渣等措施,提高LF冶炼过程的温度控制效率。
LF精炼过程的钢水温度控制@张慧书$东北大学材料与冶金学院!辽宁沈阳110004
@战东平$东北大学材料与冶金学院!辽宁沈阳110004
@姜周华$东北大学材料与冶金学院!辽宁沈阳110004LF;;精炼;;温度;;炼钢在对L F能量平衡分析
的基础上,进行150tLF温度控制试验。
试验结果表明,单纯考虑供电制度的选择无法满足LF的温度控制要求,必须进行综合控制研究。
<1>傅杰.发展我国钢的二次精炼技术的建议.特殊钢,1999,20(增刊):23-25.
<2>万真雅.LF炉精炼GCr15轴承钢的温度制度.华东冶金学院学报,1992,(9):7-12.
<3>李晶.钢包精炼过程中钢水成分微调及温度.预报钢铁研究学报,1999,11(2):6-8.
<4>武拥军,姜周华,姜茂发.LF炉精炼过程钢水温度预报技术.东北大学学报(自然科学版),2002,23(3):247-250.。