
AOD爐是氬氧精煉法的精煉設(shè)備,以該法英文名的縮寫字母命名。
AOD法基本原理:利用氣體稀釋的方法,使一氧化碳分壓力降低,而不需要設(shè)備昂貴的真空設(shè)施。
AOD主要與電爐雙聯(lián)生產(chǎn)各種不銹鋼或耐磨鋼。
AOD爐用鎂鉻系磚:
爐帽:普通鎂鉻磚、高鋁可塑料、鎂質(zhì)澆注料等
爐襯:直接結(jié)合鎂鉻磚、再結(jié)合鎂鉻磚、半再結(jié)合鎂鉻磚
風(fēng)口磚:高純直接結(jié)合鎂鉻磚和再結(jié)合鎂鉻磚
AOD爐用鎂鈣系磚
爐帽:瀝青結(jié)合白云石磚
爐壁:白云石磚
爐底:鎂白云石磚
風(fēng)口區(qū):超高溫?zé)砂自剖u、電熔白云石磚
(1)AOD爐體安放在一個(gè)可以前后傾翻的托圈上,由銷釘固定。在爐子的底側(cè)部裝有向熔池水平方向吹入氣體的噴槍,噴槍的數(shù)量根據(jù)爐子的噸位而有所不同,一般為2~3支。噴槍延長(zhǎng)線的會(huì)合點(diǎn)與爐子的豎軸重合。噴槍由內(nèi)管(銅質(zhì))及外管(不銹鋼)兩層組成,內(nèi)管導(dǎo)入主吹煉氣體(由ArO2?;駻r-N2組成),內(nèi)管與外管之間的環(huán)形縫隙導(dǎo)入Ar、N2或空氣起冷卻作用以保護(hù)噴槍。噴槍是消耗式的,在筑爐時(shí)埋入耐火材料層,在冶煉過程中與爐襯同步燒損。吹入的氧氣主要是用于氧化碳升溫,吹入的氬氣主要是強(qiáng)對(duì)流攪拌,還有生產(chǎn)高氮合金時(shí)可以進(jìn)行吹氮進(jìn)行合金化,既是可以進(jìn)行沖氮,這對(duì)基本的生產(chǎn)21-4N類的鋼種中節(jié)省了很多金屬氮化物,如氮化絡(luò)的加入量,節(jié)省很多生產(chǎn)成本。
(2)VOD爐脫碳過程分兩個(gè)階段,即真空吹氧脫碳階段和真空脫碳階段。在吹氧脫碳的初期首先發(fā)生約2分鐘的脫硅,隨后開始脫碳,此時(shí)為了防止大的噴濺堵加料管等問題,可采取高槍位(≤900mm)、減少氬流量的措施。吹氧脫碳速度與供氧強(qiáng)度、吹氬強(qiáng)度、起始碳量和鋼水溫度有關(guān)。起始碳為0.27%,平均脫碳速度0.0125%∕min,0.41%時(shí)為0.0188%∕min。底吹氬強(qiáng)度達(dá)到0.01~0.02Nm3∕(t·min)的強(qiáng)攪拌不僅可以減少鉻的氧化,而且可以明顯地提高脫碳速度。當(dāng)鋼中的碳含量達(dá)到0.08%后應(yīng)進(jìn)行真空脫碳,要求的終點(diǎn)碳越低,真空度也越低,脫碳時(shí)間越長(zhǎng),一般為15~30min。
(1)AOD爐體用鎂鈣磚或者鉻鎂磚或富鎂白云石磚砌筑;噴槍周圍采用質(zhì)量更高的電熔鉻鎂磚砌筑,以承受高溫及鋼液沖刷??梢剖綘t帽用鉻鎂磚或鋁鎂磚砌筑,也可以用耐熱混凝土澆灌。爐膛的尺寸比例大致是:熔池深度:爐膛直徑:爐膛總高一1:2:3。爐子在前傾一定角度的情況下,由轉(zhuǎn)移鋼包倒入初煉鋼水,此時(shí)氣體噴槍處于鋼液面以上。爐子恢復(fù)到直立位置時(shí),噴槍沒入鋼水深處,開始吹氣精煉。精煉完成后,仍經(jīng)爐帽出鋼。
(2)由于VOD爐的脫碳是在真空缶中進(jìn)行的,因此VOD爐的操作必須采用自動(dòng)化控制。其中終點(diǎn)碳的控制對(duì)整個(gè)冶煉過程的順利進(jìn)行和成品碳含量的控制都是極其重要的。終點(diǎn)碳的判定主要有廢氣分析法和氣相定碳法。廢氣分析法是用紅外線分析儀分析廢氣中的CO、CO2及O2成分,并參考真空度的變化,以控制VOD的精煉過程。這種方法能準(zhǔn)確地確定停吹氧時(shí)間,而且不受設(shè)備具體條件的限制。氣相定碳法是測(cè)定廢氣總量及其CO、CO2的含量,用以計(jì)算出堿含量隨時(shí)間的降低曲線,達(dá)到終點(diǎn)碳后停吹氧。
1)風(fēng)口面
風(fēng)口面是風(fēng)口區(qū)的上部,該區(qū)域的爐襯損毀的非常嚴(yán)重,一方面是由于風(fēng)槍氣體在噴出后,氣體的流動(dòng)軌跡是一條類似拋物線的曲線,氣體首先沿風(fēng)口方向噴入熔池,當(dāng)接觸鐵水后,氣體由于阻力的原因開始回流,向風(fēng)口方向噴去,但是由于 AOD 爐采用的是側(cè)吹風(fēng)口,氣體在回流時(shí)會(huì)碰到爐襯造成沖刷,另一方面,由于風(fēng)槍吹入氧氣,風(fēng)口面是碳氧發(fā)生反應(yīng)的主要部位,局部溫度達(dá)到 1700-1800℃,而且風(fēng)口區(qū)在爐體底部,受到很大的機(jī)械壓力,所以腐蝕度很重。
2)渣線
爐體內(nèi)鐵水在高溫和吹入氣體的作用下,鐵水液面翻滾劇烈形成嚴(yán)重的沖刷,加快腐蝕。另外,在冶煉的最后階段,需要對(duì)鐵水采樣確定精煉程度以及鐵水出爐,這時(shí)會(huì)將爐體傾動(dòng)一定角度,致使?fàn)t膛內(nèi)的鐵水與爐渣上下波動(dòng),形成鐵水和爐渣對(duì)渣線交替浸泡的結(jié)果,造成侵蝕。被侵蝕的襯磚原有組成結(jié)構(gòu)遭到破壞,鐵水及爐渣在物理和化學(xué)作用下就會(huì)滲透到耐火磚內(nèi)部,進(jìn)一步加快侵蝕速度。
AOD爐常用耐火材料:普通鎂鉻磚、高鋁可塑料、鎂質(zhì)澆注料,直接結(jié)合鎂鉻磚、再結(jié)合鎂鉻磚、半再結(jié)合鎂鉻磚,高純直接結(jié)合鎂鉻磚和再結(jié)合鎂鉻磚,瀝青結(jié)合白云石磚,白云石磚,鎂白云石磚,超高溫?zé)砂自剖u、電熔白云石磚