填充比對無縫鋼管用電渣錠質(zhì)量的影響

李 鑫,蘇雄杰,付建輝,胡茂會

(攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司,四川成都610303)

填充比對無縫鋼管用電渣錠質(zhì)量的影響

李 鑫,蘇雄杰,付建輝,胡茂會

(攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司,四川成都610303)

通過填充比的大小在無縫管用電渣錠冶煉過程對比,比較分析填充比對無縫管用電渣錠產(chǎn)生的氧含量、化學(xué)成分、表面質(zhì)量的影響,確定生產(chǎn)過程中適合的填充比大小,達(dá)到改進(jìn)無縫管用電渣錠質(zhì)量的目的。

電渣重熔;填充比;氧;成分變化

1 引言

自耗電極直徑與結(jié)晶器直徑比值即為填充比[1]。填充比是電渣重熔冶煉工藝的重要中參數(shù),填充比大小直接關(guān)系到電渣錠產(chǎn)品質(zhì)量,如填充比選取不合適,電渣錠表面分流打弧概率將增加,導(dǎo)致表面質(zhì)量不合、氣體氧含量增加、化學(xué)成分Al、C、Si等元素大幅減少。通過分析填充比大小與電渣錠質(zhì)量的相互關(guān)系,達(dá)到提高無縫鋼管用電渣錠產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

2 設(shè)備及參數(shù)

主要電渣設(shè)備有4臺3T電渣爐,主要設(shè)備參數(shù)見表1、表2,渣系配比見表3。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

表2 用電制度

表3 渣系配比(%)

3 原理分析

填充比對電渣錠質(zhì)量的影響主要分為表面質(zhì)量、氣體氧含量和化學(xué)成分。

填充比對無縫管用電渣錠表面質(zhì)量影響的原理是:在電渣錠冶煉過程中存在兩條電流流通路徑:①自耗電極→爐渣→金屬熔池→電渣錠→引錠板→底水箱;②自耗電極→爐渣→金屬熔池→電渣錠→結(jié)晶器壁→底水箱。正常的電渣冶煉過程大部分電流應(yīng)從路徑①通過,從路徑②通過的電流較少。如路徑②上的電流量增多,分流打弧的概率將增加。在路徑②/①上電流分配的比例與填充比大小存在正比例的關(guān)系。填充比超過0.6的電渣重熔,大部分電流將從路徑②通過,路徑②/①上電流分配的比例將超過1,分流打弧的概率將明顯增加[1]。

填充比對無縫管用電渣錠氣體氧含量和化學(xué)成分影響的原理是:電渣冶煉在很高的溫度下進(jìn)行,隨著冶煉時(shí)間的延長,爐內(nèi)溫度也在不斷的提高,最高溫度可達(dá)到1 900℃,通常情況也在1 700℃左右[2]。電渣冶煉過程如不采取惰性氣體或其他措施進(jìn)行保護(hù),熔化前電極表面和結(jié)晶器與自耗電極間的渣面將直接與大氣接觸。與大氣接觸的渣池上方大氣中的氧一直被看作是電渣重熔時(shí)金屬中氧的一個重要來源[3]。它通過熔化前電極表面氧化和直接滲過渣層這兩個途徑而轉(zhuǎn)入金屬熔池,再依靠渣中不穩(wěn)定的變價(jià)氧化物來實(shí)現(xiàn)[4]。反應(yīng)方程式為:

進(jìn)入鋼中的氧不僅使電渣錠中的氧含量增加,還能將鋼中的易氧化元素氧化進(jìn)入渣中,使鋼中的Al、C、Si等易氧化元素大幅減少(即燒損)。往往出現(xiàn)不能達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的情況,導(dǎo)致廢品。反應(yīng)方程式為:

提高填充比可以獲得氧含量更低的電渣錠,這是因?yàn)樵诮Y(jié)晶器平均橫截面積不變的情況下,提高填充比就是增大自耗電極橫截面積與側(cè)面積之比,也就是減少了自耗電極表面生成氧化鐵的量[5]。結(jié)晶器與自耗電極間的渣面也隨填充比的提高而減少,從大氣中傳遞到金屬熔池中的氧也減少。因此增大填充比可以降低電渣錠中的氧增量。進(jìn)入到金屬熔池中的氧也減少,鋼中的Al、C、Si等元素?zé)龘p量也將減少。

4 填充比對無縫管用電渣錠質(zhì)量影響的實(shí)

驗(yàn)對比結(jié)果

在4臺3t電渣爐用相同電壓,二元渣系,同規(guī)格結(jié)晶器,在未添加脫氧劑、氬氣保護(hù)的前提下生產(chǎn)相同錠型的同鋼種電渣錠,試驗(yàn)結(jié)果見表4、表5。

表4 不同大小的填充比對無縫管用P91電渣錠質(zhì)量影響的對比

表5 不同大小的填充比對無縫管用20系列電渣錠質(zhì)量影響的對比

從表4、5中可以分析出當(dāng)填充比在0.65以上時(shí),分流打弧的比例明顯增加,當(dāng)填充比為0.56以下時(shí),電渣錠不僅Al含量大幅減少,C、Si含量也出現(xiàn)大幅減少。因此,填充比對無縫管用電渣錠產(chǎn)品質(zhì)量是至關(guān)重要的,有適合的填充比,才能保證無縫管用電渣錠產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)語

(1)增大填充比,電渣錠生產(chǎn)過程分流打弧的機(jī)率增大。

(2)增大填充比,電渣錠上部氧含量及易氧化元素?zé)龘p量明顯減少。

(3)為了減少分流打弧的機(jī)率、同時(shí)降低電渣錠氧含量及易氧化元素?zé)龘p量,達(dá)到穩(wěn)定控制無縫鋼管用電渣錠的產(chǎn)品質(zhì)量,將填充比控制在0.56～0.65之間較為合適,能夠滿足無縫鋼管用電渣錠的產(chǎn)品質(zhì)量的要求。

[1] 李正邦.電渣冶金的理論與實(shí)踐[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2010:28-29.

[2] 楊勇.電渣重熔大充填比降低電耗的實(shí)驗(yàn)研究[J].鑄造,2006,(8):833-834.

[3] 史成斌.氣體保護(hù)電渣重熔過程氧傳遞的動力學(xué)研究[J].特殊鋼,2013(4).

[4] 耿鑫.電渣重熔過程氧含量控制[J].材料與冶金學(xué)報(bào),2009,(3):18-19.

[5] 劉勝國.高碳鉻軸承鋼電渣重熔過程中的氧及其控制[J].特殊鋼,1993(1):45-48.

Effect of Filling Ratio on the Quality of Electro Slag Ingot for Seamless Steel Tube

LI Xin,SU Xiong-jie,FU Jian-hui,HU Mao-hui

(Pangang Group Chengdu Iron&Steel Co.Ltd.Chengdu 610303,Sichuan,China)

Through in seamless tube electric slag ingot smelting process contrasting filling ratio, the comparative analysis of filling ratio on the effects of seamless tube electric slag ingot produced gas content,chemical composition,surface quality,determine the production process for the filling ratio to improve seamless tube electri slag ingot quality.

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1001-5108(2016)04-0018-03

TF748

A

李鑫,工程師,主要從事電渣重熔工藝研究。