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氩氧精炼炉培训教材
目录
AOD发展史
不锈钢基础知识
不锈钢冶炼理论基础
AOD炉的设备
AOD炉冶炼工艺
AOD炉的耐火材料
AOD炉操作教程
AOD安全操作教程
第一章 AOD发展史
一、AOD法的诞生
美国的联合碳化物公司(UnionCarbideCorp)是一个大量生产铬铁的公司,曾集中不少研究工作者,致力于Fe-Cr-C系的研究,在铬铁合金的固态与液态脱碳方面取得了许多专利。五十年代,Hilty曾在那里进行过关于不锈钢吹氧脱碳时温度和铬、碳之间关系等有深远影响的研究工作。Krivsky在该公司从事研究工作时于1954年提出了用混合气体降低CO分压来脱碳的设想,其研究成果分别于1956年和1960年获得了专利。他认为,一般的吹氧脱碳,其可能的温升范围受到各种限制,而其他的高效率脱碳手段是真空熔炼(注:当时还无真空处理中吹氧脱碳),但其成本又非常高。因此,他提出了一种比较简单而又经济的生产低碳铬钢的方法,即依靠O2-Ar混合气体来降低CO分压的脱碳方法。但在当时,他的这个观点并未被一些知名的不锈钢生产厂所接受,只有一个很小的Joslyn厂对此感到兴趣。1967年在实验工厂完成了预备试验,次年4月在土8吨的氩氧精炼炉上开始了工业性生产,其间整整经历了十年。试验之所以持续了这么长久,,怕AOD法的顺利发展将不可避免地导致对高价的低碳铬铁需求的减少,因而对此法没有热情。此外从技术上看,关于Ar-O2混合气的吹入方法、风口等问题的研究,大致也经历了十年时间,这些也是AOD法诞生的技术基础。
二、AOD法的发展
最早的Joslyn厂的AOD炉,%C、18%Cr的钢水,%C、%Cr,然后用硅铁将已氧化的铬回收一半左右,总铬回收率达到96~97%。由于AOD法不但可提高铬的回收率,还可提高生产率和钢质量,因而Soslyn厂的AOD炉从1969年7月起,由间歇式操作改为连续作业。在此同时, AOD炉很快遍及世界各地,特别是1972年以后,AOD炉发展更为迅速。但初期的AOD法存在两大问题,即当时氩气的价格高及风口周围易熔损,造成耐火材料使用寿命低。
AOD过程通常分三个时期,在钢中含碳量高的第一期,O2:Ar=3:1,第二期为2:1,到钢液中含碳低的第三期为1:2。为了降低铬的损耗,:1,第三期中用1:3的。一般来说,AOD钢中[N]要比电弧炉的低,因而在冶炼含氮不锈钢时,可用氮气取代昂贵的氩气,其取代率可达20~40%,也有达20~50%的[55],~。Joslyn厂申请用N2取代Ar的专利中,有用O2 、 [56]。另外在Terni厂有用O219标米3/吨、Ar12标米3/吨、Ns7标米3/吨的报告。。
耐火材料最初用的是镁砖、铬镁砖,最近使用高温烧成的铬镁砖或镁白云石砖,据说效果很好。AOD炉炉龄的提高,主要是由于对耐火材料的侵蚀机构进行了研究,提出采用局部组合炉衬和改善操作的方针。目前炉龄已由最初的20~30次提高到160~170次,日本最近甚至达到500次以上。
AOD法冶炼的不锈钢,钢中气体的含量达到了接近真空脱碳法的水平和传统的电弧炉法比较,
[H]由4~,[N]由200~400ppm降低至140~200ppm,[O]由45~110ppm降低到40~80ppm。另外,通过还原渣下吹氩气激烈搅拌,脱硫率也可达到40~60%。
三、AOD法的特点
随着科学技术和工业生产的发展,使用部门对不锈钢的产量和质量提出了越来越高的要求。为了适应这一需要,不锈钢的冶炼工艺发生了较大的变化,从原来单一的电炉精炼,逐渐发展成包括各种形式的二次精炼的双联式生产工艺,如电炉—真空吹氧脱碳法(EF--VOD,EF-ASEA-SKF),转炉—真空脱气吹氧法(LD-RH-OB),电炉—氩氧脱碳法(EF-AOD),电炉—乌德霍尔姆法(EF-CLU)等。
不锈钢冶炼工艺改革的显著标志是AOD法的广泛采用,它使不锈钢的原料适应性增加,成本降低,质量改进,产量提高。
此外,AOD法冶炼的品种也在不断扩大。开始时AOD法主要用来生产各类不锈钢,以后扩大到生产镍基高温合金、耐蚀合金,最近更发展到用它来冶炼各种低合金钢、硅钢和铸件用碳钢。美国的一些铸钢厂,已采用AOD法来生产不锈钢及其它低合金钢铸件,因为AOD炉的成品钢水化学成分和温度均匀,流动性良好,可使浇注温度降低,从而可大大改