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2022

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AOD炉不锈钢氩氧吹炼的原理

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  钢液的氩氧吹炼简称AOD法(argon oxygen decarburization,氩气-氧气一脱碳),主要用于不锈钢的炉外冶炼上。1968年,史菜特钢公司建成投产了世界上第一台15A0D炉。1983年9月,太原钢铁公司建成了我国第一台181国产AOD炉。1987年又投产了第二台AOD炉。到2007年,世界上不锈钢总产量中有70%以上由AOD法生产。

  AOD法是利用氩、氧气体对钢液进行吹炼,一般多是以混合气体的形式从炉底侧面向熔池中吹入,但也有分别同时吹人的。在吹炼过程中,1mol氧气与钢中的碳反应生成2mol CO,但1mol氩气通过熔池后没有变化,仍然作为1mol气体逸出,从而使熔池上部CO的分压力降低。由于CO分压力被氩气稀释而降低,这样就大大有利于冶炼不锈钢时的脱碳保铬。氩氧吹炼的基本原理与在真空下的脱碳相似,一个是利用真空条件使脱碳产物CO的分压降低,而氩氧吹炼是利用气体稀释的方法使CO分压降低,因此也就不需要装配昂贵的真空设备,所以有人把它称为简化真空法。

  1.AOD炉的设备结构

  AOD炉设备主要由AOD炉本体、炉体倾动机构、活动烟罩系统、供气及合金上料系统等组成。氩氧精炼炉由于没有外加热源,精炼时间又较短,所以必须配备快速化学分析及温度测量等仪表。但它的工艺参数比较稳定,可以使用电子计算机来自动控制精炼操作。

  AOD炉体的形状近似于转炉,也可用转炉进行改装,它是安放在一个与倾动驱动轴连接的旋转支撑轴圈内,容器可以变速向前旋转180°,往后旋转180°,炉内衬用特制的耐火制品砌筑,尺寸大约为:熔池深度:内径:高度=1:2:3。炉体下部设计成具有20°倾角的圆锥体,目的是使送进的气体能离开炉壁上升,避免侵蚀风口上部的炉壁。炉底的侧部安有2个或2个以上的风口(也称风眼或风嘴),以备向熔池中吹入气体。当装料或出钢时,炉体前倾应保证风口露在钢液面以上,而当正常吹炼时,风口却能埋入熔池深部。炉帽一般呈对称圆锥形,并多用耐热混凝土捣制或用砖砌筑,且用螺栓连接在炉体上。炉帽除了防止喷溅以外,还可作为装料和出钢的漏斗。

  目前,氩氧吹炼炉均使用带有冷却的双层或三向层结构的风枪(喷枪)向熔池供气,风枪的铜质内管用于吹入氩氧混合气体进行脱碳,外管常为不锈钢质,从缝隙间吹入冷却剂,一般的冷却剂在吹炼时采用氩气,而在出炉或装料的空隙时间改为压缩空气或氮气,也可以使用家庭燃料油,以减少氩气消耗及提高冷却效果。喷枪的数量一般为2支或3~5支,但喷枪数量的增多将会降低炉衬的使用寿命。

  AOD炉的控制系统,除了一般的机械倾动、除尘装置外,还有气源调节控制系统。AOD炉上部的除尘罩采用旋转式;AOD炉用气源调节控制系统来控制、混合和测量所使图3-22 AOD炉及风枪用的氩、氧、氮等气体,通过流量计、调节阀等系列使得氩氧炉能够得到所希望的流量和氩氧比例。使得在非吹炼的空隙时间内自动转换成压缩空气或氮气。由于吹氧吹炼时间短,且又没有辅助加热源,因此必须配备快速的光谱分析和连续测温仪等。AOD炉的铁合金、石灰和冷却材料等的添加系统和转炉上使用的相同,主要有加料器、称量料斗、运送设备等。

  一般AOD法多与电弧炉组成“电弧炉-AOD炉”进行双联生产,有时初炼也可以为转炉。电弧炉炉料以不锈钢、车屑和高碳铬铁为主。其生产过程是电炉熔炼废钢、高碳铬铁等原料,熔化后的母液兑入AOD进行精炼。进入AOD转炉的电炉母液,通过吹入氩氧混合气体,以非常接近C-Cr-T-Pco平衡的条件进行精炼。

  氩氧吹炼有以下主要优点:

  (1)成本较低,钢液的氩氧吹炼可利用廉价的原料,如高碳铬铁、不锈钢车屑等。

  (2)氩氧吹炼炉和电炉双联能提高电炉的生产能力,即一台电炉加上一台AOD炉,相当于两台电炉。

  (3)氩氧吹炼炉设备简单、基建投资和维护费用低。设备投资比VOD法少一半以上。

  (4)氩氧吹炼炉操作简便,冶炼不锈钢时,铬的回收率高,约达97%。

  (5)钢液经氩氧吹炼,由于氩气的强搅拌作用,钢中的硫含量低,可生产w[S]≤0.001%超低硫不锈钢。

  (6)钢液经氩氧吹炼后,钢中的平均氧含量比单用电炉冶炼的低40%,因此不仅节省脱氧剂,而且减少钢中非金属夹杂物的污染度,氢含量比单用电炉法冶炼低25%~65%,氮含量低30%~50%,钢的质量优于单用电炉冶炼的钢液。

  AOD的缺点是氩气消耗量大。其成本约占AOD生产不锈钢成本的20%以上。AOD法炼普通不锈钢氩气消耗约11-12立方/t,炼超低碳不锈钢时为18-23立方/t,用量巨大.此外,AOD炉衬寿命低,一般只有几十炉,国内好的也只有一两百炉。

  西安秦东冶金设备制造有限责任公司成立于2009年1月23日,公司位于中国陕西西安,主导业务为冶金设备设计制造、环保除尘技术设计、冶炼原料处理和先进冶炼工艺技术开发,公司的愿景是成为能够为用户提供先进适用的成套冶炼技术解决方案的服务型主导企业,公司矢志将“秦东冶金”打造成电炉行业的优秀品牌。公司致力于EAF炼钢电弧炉,LF钢包精炼炉,DC直流电弧炉,VOD,AOD精炼炉,铁合金电弧精炼炉,的设计制造销售以及安装和服务。咨询电话:13389219118 / 13630250959

钢液,氩氧,AOD