EAF-LF和EAF-LF-VD工藝對比分析

來源：2018′第四屆鋼錠與鍛件生產新工藝、新技術峰會論文集|瀏覽：次|評論：0條 [收藏] [評論]

EAF-LF和EAF-LF-VD工藝對比分析黃明汪艷鋒（唐山鋼鐵集團重機裝備有限公司；河北鋼鐵集團唐鋼公司，河北唐山 063300）摘要：本文通過對唐山鋼鐵集團重機裝備有限公司的EAF-LF和EAF-LF…

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EAF-LF和EAF-LF-VD工藝對比分析

黃明汪艷鋒

（唐山鋼鐵集團重機裝備有限公司；河北鋼鐵集團唐鋼公司，河北唐山 063300）

摘要：本文通過對唐山鋼鐵集團重機裝備有限公司的EAF-LF和EAF-LF-VD兩種工藝生產實際進行統計，從工藝角度對統計數據進行分析對比，得出兩種工藝之間的差別。

關鍵詞：EAF-LF；EAF-LF-VD；工藝；對比

The comparison and analysis between EAF-LF Process and EAF-LF-VD Process

HUANG Ming，WANG Yanfeng

（Tang Shan Iron and steel Group Heavy Machinery & Equipment Co.Ltd.；HBIS Group Tangsteel Company ，Tangshan 063300）

Abstract: This articles mainly through statistic the two kinds of production actual data between EAF-LF Process and EAF-LF-VD Process for Tang Shan Iron and steel Group Heavy Machinery & Equipment Co.Ltd., from Process view to compare and analyze, then obtain the differences between these two kinds of Processes.

The key word: EAF-LF EAF-LF-VD Process Comparison

1 前言

唐鋼重機公司冶煉設備主要有：一座45噸高功率電弧爐，額定容量40T，平均出鋼量45T，爐殼直徑4600mm，爐殼高度3000mm，主變壓器容量16000KVA；一座45噸LF精煉爐，變壓器額定容量6300KVA，氬氣耗量300L/min；一座45噸VOD精煉爐，氬氣耗量260L/min，蒸汽耗量8.3t/h。其設備主要用于生產鑄件和鋼錠，本文主要通過統計公司現行的兩種工藝流程（EAF-LF和EAF-LF-VD）在鋼錠生產中的數據來對比分析兩種工藝生產間的工藝效果差別。

2 工藝分析

通過對生產實踐過程中的跟蹤記錄唐鋼重機部分生產數據來分析兩種工藝流程下純凈度及合金吸收率的影響情況，進而比較出EAF-LF工藝流程和EAF-LF-VD工藝流程之間的差異。

2.1 純凈度分析

目前，我國鋼鐵生產總量已經是世界第一，已經成為世界產鋼大國，但與一些世界主要發達產鋼國家相比,在品種結構、產品質量等方面還有不小的差距, 從主要依賴進口解決的產品分析,其使用性能不能滿足要求的主要問題集中在鋼的純凈度上。

高純凈鋼要求鋼水有超高的潔凈度（低全氧量、低夾雜）、超低的夾雜元素（S、P、H、N）。因此本文通過對生產實踐過程中的跟蹤記錄來分析精煉各個工藝階段對純凈度各個要求的影響情況，比較出電爐-LF工藝流程和電爐-LF-VD工藝流程之間的差異，得出提高鋼水純凈度精煉工藝。

2.1.1 鋼水潔凈度分析

潔凈鋼是指對鋼中非金屬夾雜物(主要是氧化物、硫化物)進行嚴格控制的鋼種,這主要包括:鋼中總氧含量低,非金屬夾雜物數量少、尺寸小、分布均勻、脆性夾雜物少以及合適的夾雜物形狀。以下就從全氧和夾雜物含量兩方面來分析鋼水的潔凈度。

2.1.1.1 全氧分析

鋼中全氧含量^[1]包括自由氧和化合氧，自由氧是指溶解于鋼液中的氧,化合氧是指存在于鋼中各種氧化物中的氧，而全氧的提高有利于鋼種機械性能的提高。從跟蹤記錄發現，各工藝階段總氧T[O]如表1所示：

表1 各工藝階段總氧T[O]變化情況 %

LF處理前	LF處理后	LF前→后脫氧率	VD處理后	LF→VD脫氧率
58×10^-6	44×10^-6	24.14	15×10^-6	65.91

由上表可以看出，LF、VD對全氧的脫除效果比較明顯，VD相對LF脫氧效率高出許多，并把全氧量控制在一個較低的范圍內，這對鋼水的潔凈度非常重要。

2.1.1.2 鋼水夾雜物分析

鋼水非金屬夾雜物也是影響鋼水潔凈度的因素之一，有資料表明^[2]:氧在鋼中的主要有害作用是通過夾雜物的行為表現出來的。夾雜物的減少有利于提高鋼的機械性能、減少易使鋼在壓延過程產生裂紋和鋼材產生各向異性、提高鋼的疲勞壽命。通過對跟蹤爐次各階段試樣進行分析，統計得出圖1所示的各工序鋼中顯微夾雜物的數量和尺寸分布：

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圖1 各工序鋼中顯微夾雜物的數量和尺寸分布

則由上述的數據可以結論：電爐-LF過程中顯微夾雜物的降低比較明顯，LF-VD過程中夾雜物的數量基本保持穩定，VD后稍微有所降低。

由以上兩種分析可以得出， EAF-LF-VD相對EAF-LF全氧明顯降低，夾雜物的總數略有降低，其中大顆粒夾雜物降低明顯，小顆粒夾雜物有所升高。在總量相同的情況下，鋼中的大顆粒夾雜物相對于小顆粒夾雜物對鋼的危害較大。因此，可以說在經過VD精煉后，鋼種的潔凈度得到了提高。

2.1.2 脫氫^[3]效率分析

氫對鋼有著氫致裂缺陷危害,即鋼中[H]引起鋼材開裂的現象，廣義上的氫致裂還包括氫引起鋼材的各種損傷及對鋼材性能的惡化。可見降低鋼中氫含量有利于鋼種的質量的提高，通過現場采集數據，對電爐-LF-VD工藝流程中VD工藝前后氫含量的變化進行測定，總結不同含碳量典型鋼種脫氣前后的氫含量及其脫氫率如表2所示：

表2 不同含碳量典型鋼種VD脫氣前后的氫含量及其脫氫率

鋼種	真空前的氫含量 ( ×10^-6)	真空后的氫含量 ( ×10^-6)	脫氫率( %)
鋼種	真空前的氫含量 ( ×10^-6)	真空后的氫含量 ( ×10^-6)	脫氫率( %)
高碳	7.6	1.5	80.26
中碳	7.3	1.6	78.08
低碳	6.93	1.6	76.91
平均值	7.28	1.57	78.42

從上表所示可以看出，通過VD的真空精煉，氫含量明顯下降。隨碳含量下降的，脫氫率有所下降，但最低值仍然保持76.91%。因此，通過VD的真空精煉，大大減少了氫對鋼種的危害。同時，對于對氫含量要求比較嚴格的鋼種，VD精煉重要性顯得更為突出。

2.1.3 脫硫效率分析

硫在通常情況下是有害元素，會導致鋼材晶間開裂,即產生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。對焊接性能不利，它不但導致焊縫產生熱裂,而且在焊接過程中容易后成SO₂氣體,使焊縫產生氣孔和疏松。它還降低鋼材耐腐蝕性。因此，對于一般鋼材而言降低硫含量，有利于鋼種質量的提高。

在生產實踐中，通過對LF出站和VD進站含硫量分析，得出了如表3所示的結果：

表3　真空脫硫試驗結果

鋼種(爐數)	真空前硫含量(%)	真空后硫含量(%)	真空脫硫率(%)
42CrMo(8)	0.010～0.034/0.018	0.005～0.020/0.010	13.04～61.54/42.58
45(7)	0.013～0.036/0.021	0.005～0.018/0.010	30.43～77.27/54.44
37SiMn2MoV	0.017	0.006	64.71
16Mn	0.012	0.004	66.67
SSW-QIR	0.020	0.007	65
42CrMoS4	0.022	0.007	68.18
35	0.018	0.009	50.00
20CrMnMo	0.016	0.010	37.50
C45	0.020	0.005	75.00
平均	0.018	0.009	50.00

則由表可以看出，經過VD精煉，含硫量降低值在29-46%之間，表明VD精煉有著進行深脫硫，進一步凈化鋼水的作用。

2.2 合金元素回收率分析

電爐冶煉鋼種中大部分為合金鋼，合金料的加入量非常大，原料價格非常高。提高合金料的吸收率來減少合金料的加入量，降低生產成本，顯得現實可行，也非常有必要。因此，通過生產實踐過程中對LF、VD各階段一些合金料的回收情況進行統計，得出了LF-VD精煉過程的合金元素回收率如表4所示：

表4 LF-VD精煉過程的合金元素回收率

精煉過程	硅的回收率/%	錳的回收率/%	鉬的回收率/%	高碳鉻的回收率/%	低碳鉻的回收率/%
LF	71.5	92.12	93.68	91.62	95.6
VD過程中	71.87	92.64	96.36	94.05	95.9
VD后	96.55	94.46	96.60	95.25	92.7