不锈钢电弧炉泡沫渣冶炼

不锈钢电弧炉泡沫渣冶炼用电弧炉冶炼碳素钢时，早就采用了泡沫渣，对电弧炉生产的经 济性起了革命化作用，然而泡沫渣的优点一直未能成功地应用于不锈 钢生产。SMS Demag公司研发中心和炼钢连铸技术部开发了一种将泡沫渣 的优点应用于电弧炉生产不锈钢的新工艺，并改变了电弧炉生产特殊 钢的经济性。冶炼过程电弧炉炼钢是从熔化期开始的，将一至三筐废钢加入电弧炉，大 部分被熔化成液态。电弧炉炼钢有煤气喷枪支撑，由于喷枪的安装位 置适当 ，可以将热能最佳地传递到开始位置还很高的废钢柱上。接 着是平池期，钢水被加热到出钢温度。这一阶段的时间长短对出钢周 期有很大影响，也就是对每天的炼钢炉数有很大影响。为了达到高产， 有必要将大量电能在短时间内送入钢水。碳素钢用泡沫渣的实践为了尽量理想地支持这一过程，浮在钢水表面的渣用一氧化碳起 泡。在生产碳素钢时，用专门的喷枪将碳和氧喷入电弧炉，两者反应 生成一氧化碳。通过吹入的气泡，渣的体积就增大好几倍。厚层泡沫渣的优点 电弧被泡沫渣完全包围，水冷炉壁部件和耐火材料砌体的热负荷以及噪声便降低。 电极和钢水之间的距离可选得更大，这意味着电弧更长，变 压器级别可设定得更高，使更多的电能送入钢水。 带有封闭气泡的厚层泡沫渣构成了绝热层，能减少钢水的热 量损失。 电功率消耗很均匀，因此可增加变压器的寿命和降低电极消 耗。电能的最佳送入能缩短冶炼时间、提高炉子作业率以及节省材 料，这些最终体现在生产成本的降低上。不锈钢用泡沫渣的实践由于化学反应，上述方法不能用于高合金钢和不锈钢的冶炼。吹 入的氧会优先与铬之类的元素起反应，使昂贵的合金料从钢水跑入渣 中，并使渣层产生不良性能。渣的黏度是一个决定性参数，黏度必须控制在使气泡在渣中逗留 一定时间，便于生成一个稳定牢固的渣层。简单的方法为了将泡沫渣的优点应用到不锈钢生产中，SMS Demag开发了一种工艺并已申请专利。这一工艺简单易行，而且效果显著。在平池期，从炉盖漏斗口加入主要由氧化铁皮（Fe203）、石墨 或焦炭和石灰石（CaC03）组成的球团，释放所需的C0/C02，从而产 生泡沫渣。在球团中添加铬铁或精废钢之类，可调节球团密度，使球团停留 在钢水和渣之间的分解层上。这样，气泡会在最理想的地方释放，形 成具有最佳性能的泡沫渣。加球团可通过自动装料装置或助熔剂操作系统实现，装送量和装 送速度可由相应的过程模型控制，以便使泡沫渣保持在必要的厚度。 另外，用户可以在自己厂内用氧化皮、过滤器粉尘和石灰石借助相应 的球团机生产所需的球团。冶金学的精密调整 通过理论和实践，新的泡沫渣工艺得到进一步地优化。借助数字 模拟，计算了最佳的球团成分，以保证必要的密度和氧与碳的恰当比 例。后来在波兰克拉科夫冶金矿山研究院（AGH）的实验室试验中算 出了球团的最佳成分、大小和形状。最后在一个试验电弧炉中用AISI 304不锈钢和工业渣进行了试 验，计算上述参数对泡沫渣的高度和稳定性的影响，并对实验结果进 行分析，对实际生产条件下应用时最佳球团的性能加以优化。此外， 确定了合适的渣碱度和黏度等方面的性能。成功的实际应用在 ArcelorMittal Inox Brasil 的 Timoteo 不锈钢厂进行了相应 的试验。用改良泡沫渣工艺，在一台35t电弧炉中生产各种奥氏体和 铁素体不锈钢。用合金料漏斗加球团，加料速度和加料量是可调节的。 加球团后2min,泡沫渣的高度已能完全包围电弧。随着泡沫渣的升 高，便可用更长的电弧，变压器可用最高等级。这一等级只用在开始 的熔化期，否则在没有泡沫渣包围的情况下，电弧的强大放热会使炉 壁部件的负荷很高。以前的加热速率（用传统的渣工艺）为37 K/min,通过用泡 沫渣工艺可提高到1214 K/min,翻了一倍以上。渣中Cr203的平 均含量为 4.2%。由于送入钢水的热能翻倍,所以平池期的时间缩短了很多,提高 了产量,改善了电弧炉生产奥氏体和铁素体不锈钢的成本效益。结论泡沫渣产生工艺用于电弧炉冶炼不锈钢引起业界关注。生产实践 证明,为此所必须的球团也可在现有的钢厂用很低的成本制得。因此 众所周知的碳素钢生产所用的工艺体现出的优点也完全适用于不锈 钢生产,并且得到了证实。目前在印度 Jindal 不锈钢有限公司的 Hisar 工厂以及 SiegenBGH 不锈钢有限公司正进行试验。