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电渣重熔中的脱氧制度和渣系成分的研究

发布时间:2018/3/20

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  在电渣重熔过程中伴随着电极表面氧化、渣—气接触传氧,初渣中的不稳定氧化物以及渣系设计的不合理等,导致 Si、Mn 等易氧化元素的烧损,使得电渣锭的成分难以控制,严重时超出钢种成分上下限使得电渣锭报废。目前,关于电渣重熔中的脱氧机理以及渣系的合理设计的报道很少,脱氧制度和渣系往往依靠现场生产经验,不同企业的脱氧制度有很大区别,尚没有严谨的理论报道。因此,成分均匀性作为产品质量的基本要求,对电渣重熔中的脱氧制度和渣系成分的研究显得尤为重要。

  本文以炉渣分子离子共存理论为基础,Al 为脱氧剂,根据 Al 的添加量对 Cr5 钢的金属—熔渣中各物质的平衡质量分数进行了计算,建立了脱氧热力学模型。分析了各物质的平衡质量分数随 Al 添加量的变化规律,并根据目标钢种的成分要求对脱氧剂的添加量以及渣系的设计提供了理论指导。
 
  电渣重熔作为一个多相冶金反应体系,大部分的反应发生在电极端部且动力学条件良好。为提出这个模型,我们做如下假设:①金属—渣之间的反应动力学良好,达到热力学平衡;②渣系在某一时间段内为稳定渣系;③金属—熔渣界面反应的温度变化很小;④在金属和熔渣两相内,各反应物的浓度分布均匀。
  目标钢种及渣系成分:目标钢种为 Cr5 钢,考虑到生产中渣—气传氧和电极氧化,为使计算条件与实际相符,设渣系中 FeO 的质量分数为 0.5%,,其中 SiO2 的含量根据熔炼初期的脱氧制度而定,将在下面进行分析。由于自耗电极在熔化中伴随着表面氧化,以及熔渣传氧等,设渣中 FeO 的增量关系为:吨钢渣中的 FeO 增量为 2%。

  经实践我们可以对电渣重熔中的脱氧制度和渣系成分相互关系总结如下:

  1)应用炉渣离子分子共存理论建立了电渣重熔初期的脱氧热力学和渣系设计模型,渣金平衡试验结果表明,本模型计算结果与试验值符合较好,渣中 SiO2 的最佳设计量为 5%。

  2)电渣重熔中,随 Al 添加量的增大,Si、Al、Mn、Al2O3 的平衡质量分数均呈上升趋势,渣中FeO、SiO2 和 MnO 的平衡质量分数呈下降趋势。
  3)根据 Si、Al、Mn 的平衡质量分数随加铝量的变化曲线,以及 Cr5 钢的 Si、Al、Mn 的成分要求,得到 Al 的加入量不超过 0.19%/吨钢。但脱氧剂 Al 的加入量不能过少,否则发生易氧化元素的烧损。

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