中频炉冶炼不锈钢用吹氩透气砖的研制与应用.pdf

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中频炉冶炼不锈钢用吹透气砖的研制与应用
Development of Purging Plugs Used for Stainless Steel in MF Induction Furnace
李天清王锋刚贺中央董玉银左起秀
濮阳濮耐高溫材料(集团)股份有限公司,河南省濮阳市457100)
摘要:针对目前中频炉缺少精炼功能、不锈钢铸件中夹杂物含量经常超标的特点,开发出适用于中频炉冶
炼不锈钢用吹氩透气砖,使中频炉实现精炼功能。工业应用表明,透气砖的使用寿命能够与中频炉炉衬寿命同
步,中频炉通过向炉内吹氩气泡,可大幅度降低不锈钢钢液中气体和氧化物夹杂物的含量,有效提高钢液质
量,最终提高铸件等级。
关键词:中频感应炉,不锈钢,透气砖
中图分类号:TG232.2;文献标识码:A;文章编号:1006-9658(2008)02-2
1前言
2.1中频炉对透气砖的使用要求
不锈钢铸件中碳化物、气体夹杂和氧化物夹杂
中频感应炉对透气砖的要求主要有三点
物的存在是造成其力学性能和耐腐蚀性能差的主要
①良好的安全性
原因,而不锈钢铸件中各种夹杂物的含量与中频
②稳定的气体流量;
所熔化钢液的纯净度密切相关。AOD、VOD等精炼设
③足够的使用寿命。
备的效果虽好,但投资和运行成本极高,不适合数量2.2透气砖的材料研究
众多的中小不锈钢铸造厂家和中小型轧钢厂。
研制的产品主要用于冶炼不锈钢的中频炉,使
目前中频炉生产不锈钢的工艺大多采用重熔用温度较高、炉均吹氩时间和总吹氩时间都此较长,
法,无精炼功能,对重熔过程中带入的各种夹杂物无因此透气砖材料应具备良好的抗钢液和渣的渗透性
法去除,钢液质量得不到有效保障,造成铸件等级及良好的高温强度
低。如何高效低成本地降低不锈钢铸件在重熔过程
由于中频炉熔炼不锈钢温度较高,且不锈钢钢
中产生的各种夹杂物含量,成为中频炉生产不锈钢液粘度低、渗透能力强,采用普通透气砖材料时,钢
铸件制造商迫切需要解决的课题。
液中的合金成分容易与透气砖工作面材料起化学反
向钢液中吹氩搅拌去除各种类型的夹杂物的工应,堵塞透气通道,使透气砖丧失透气功能。因此,透
艺已经成为大型钢铁企业生产高质量高附加值品种气砖材料以文献[2?]中所述的配方为基础,对其中的
钢工艺的必备环节。通过吹氩精炼,可以使钢液达到某些原材料进行优化调整,以适应不锈钢的熔炼。
脱气、脱碳和去除氧化物夹杂等目的,更有意义的2.2.1原材料
是,向含铬钢液中吹氩时,在脱碳的同时钢液的含铬
主要原材料为板刚玉(6-0mm)、电熔白刚玉(3
量不会变化。
omm)、活性氧化铝微粉、富铝尖晶石粉、氧化错粉和
根据市场的迫切需求,开发出适用于中频炉熔纯铝酸钙水泥等。
炼不锈钢铸件的吹透气砖,可低成本、高效率降低
表1原材料的化学组成(wt%)
中频炉嫆烁不锈钢过程中各种夹杂物的含量,提高铸
件等级,使不锈钢铸件制造商获得良好的经济效益。
原料名称Al1O、SO2TO31 Mgo Fe 0, Cao Zro2
板状刚玉T6099.40.07
2透气砖的材料及结构研究
电熔白刊玉
99.440.09
0.04
收稿日期:2007-10-2
氧化锴粉
0.320.48{0.12
0.03
文章编号:2007-160
富铝尖晶石粉90.20.05
9.10.0610.13
作者简介:李天清(1976-),男,硕士研究生,主要从事铸造行业用耐火
纯铝酸钙水泥69.2
30.
材料的开发
FMT中国铸造装备与技术2/2008
35
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2.2.2减液剂的优化
表3透气砖试验的条件及结果
在本次试验中,对文献[]中提供的配方使用的
试验厂家
A厂
B厂
C厂
减液剂进行了调整,采用FS10和FW10复合方式,
者比例为17:3。在保证足够流动值和成型时间的
中频感应炉容量/kgy
750
前提下,成功地使加水量降低了0.3%,提高浇注料治炼钢种
ICR17NI7 Ocr!7NI4CU4NB 17-4PH
的致密度,为进一步提高浇注料的性能奠定了基础。每炉吹时间/min
2.2.3透气砖材料的理化性能
试验砖原高/mm
200
220
250
表2透气砖用刚玉尖晶石浇注料的性能
试验砖寿命/炉
牌
PN--TC3
试验砖残高/mm
l60
Al20)
忖寿命有所降低。
化学成分(%
7.9
检测报告表明,与不采用吹氬相比,采用吹氬工
艺时钢液中[、[N和[田的含量均有显著的降低。同
0.4
时,检测报告还指出,钢液中的非球形夹杂物含量低
体积密度/gcm
500℃x3h
于锻造标准,球形氧化夹杂物含量达到了0.5A标
抗折强度/MPa
1500℃x×3h
准。此结果表明,中频感应炉应用透气砖吹氩工艺可
耐压强度/MPa
1500℃x3h
有效地改善钢液质量,提高铸件等级。
高温抗折强度/MPa
1500CxO.5h
2.8
此外,还对冶炼不锈钢所用炉料的档次比例进
2.3透气砖的结构研究
行了试验。在无吹氟处理的条件下,高档不锈钢炉料
2.3.1整体结构
和普通不锈钢炉料的最低比例为64时,钢液质量才
透气砖的损毁大部分是由气流和钢液流动冲刷能满足生产要求,但是,在吹氩处理的条件下,该比
引起的。中频感应炉中,由于炉内容积小、钢液量少
例可降低到5:5,甚至4:6,即采用吹氩处理工艺可以
熔炼所需的气体量远小于钢包,这就意味着在材料消化更多低档次的不锈钢金属炉料。在当前高档不
确定的情况下,透气砖在中炉内可望拥有比在钢钢炉料价格持续高攀的情况下,中频炉生产不锈
包中更长的寿命,同时,基于安全性考虑,中频炉内钢铸件采用吹氩工艺可降低金属炉料的采购成本,
底吹透气砖设置为整体透气砖,即将透气砖芯和座提高不锈钢铸件的市场竞争力,创造良好的经济效
砖成型为一个整体后使用。
益
2.3.2透气量设定
根据透气砖在钢包上的使用经验,考虑中频4结论
容积和钢液液面高度,透气砖流量设定为0.3MPa下
(1)以高性能浇注料为基础,通过优化材料和改
2-5NM /h
进结构研制成功适用于中频感应炉熔炼不锈钢的底
吹氟透气砖,并验证了其工业应用的可行性。
3工业应用试验
(2)中频感应炉熔炼不锈钢采用透气砖吹氩工
透气砖在中频炉中的安装非常简单,不需要对艺可有效降低钢液中{、N和田等元素及氧化物夹
中频炉的结构进行大的改造、只需要在炉底的石棉杂含量,改善钢液质量,提高铸件等级。
板或预制块上凿40~60mm的孔以引导透气砖的吹
(3)