填充比对无缝钢管用电渣锭质量的影响

李 鑫,苏雄杰,付建辉,胡茂会

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都610303)

填充比对无缝钢管用电渣锭质量的影响

李 鑫,苏雄杰,付建辉,胡茂会

(攀钢集团成都钢钒有限公司,四川成都610303)

通过填充比的大小在无缝管用电渣锭冶炼过程对比,比较分析填充比对无缝管用电渣锭产生的氧含量、化学成分、表面质量的影响,确定生产过程中适合的填充比大小,达到改进无缝管用电渣锭质量的目的。

电渣重熔;填充比;氧;成分变化

1 引言

自耗电极直径与结晶器直径比值即为填充比[1]。填充比是电渣重熔冶炼工艺的重要中参数,填充比大小直接关系到电渣锭产品质量,如填充比选取不合适,电渣锭表面分流打弧概率将增加,导致表面质量不合、气体氧含量增加、化学成分Al、C、Si等元素大幅减少。通过分析填充比大小与电渣锭质量的相互关系,达到提高无缝钢管用电渣锭产品质量的目的。

2 设备及参数

主要电渣设备有4台3T电渣炉,主要设备参数见表1、表2,渣系配比见表3。

表1 主要设备参数

表2 用电制度

表3 渣系配比(%)

3 原理分析

填充比对电渣锭质量的影响主要分为表面质量、气体氧含量和化学成分。

填充比对无缝管用电渣锭表面质量影响的原理是:在电渣锭冶炼过程中存在两条电流流通路径:①自耗电极→炉渣→金属熔池→电渣锭→引锭板→底水箱;②自耗电极→炉渣→金属熔池→电渣锭→结晶器壁→底水箱。正常的电渣冶炼过程大部分电流应从路径①通过,从路径②通过的电流较少。如路径②上的电流量增多,分流打弧的概率将增加。在路径②/①上电流分配的比例与填充比大小存在正比例的关系。填充比超过0.6的电渣重熔,大部分电流将从路径②通过,路径②/①上电流分配的比例将超过1,分流打弧的概率将明显增加[1]。

填充比对无缝管用电渣锭气体氧含量和化学成分影响的原理是:电渣冶炼在很高的温度下进行,随着冶炼时间的延长,炉内温度也在不断的提高,最高温度可达到1 900℃,通常情况也在1 700℃左右[2]。电渣冶炼过程如不采取惰性气体或其他措施进行保护,熔化前电极表面和结晶器与自耗电极间的渣面将直接与大气接触。与大气接触的渣池上方大气中的氧一直被看作是电渣重熔时金属中氧的一个重要来源[3]。它通过熔化前电极表面氧化和直接渗过渣层这两个途径而转入金属熔池,再依靠渣中不稳定的变价氧化物来实现[4]。反应方程式为:

进入钢中的氧不仅使电渣锭中的氧含量增加,还能将钢中的易氧化元素氧化进入渣中,使钢中的Al、C、Si等易氧化元素大幅减少(即烧损)。往往出现不能达到产品标准要求的情况,导致废品。反应方程式为:

提高填充比可以获得氧含量更低的电渣锭,这是因为在结晶器平均横截面积不变的情况下,提高填充比就是增大自耗电极横截面积与侧面积之比,也就是减少了自耗电极表面生成氧化铁的量[5]。结晶器与自耗电极间的渣面也随填充比的提高而减少,从大气中传递到金属熔池中的氧也减少。因此增大填充比可以降低电渣锭中的氧增量。进入到金属熔池中的氧也减少,钢中的Al、C、Si等元素烧损量也将减少。

4 填充比对无缝管用电渣锭质量影响的实

验对比结果

在4台3t电渣炉用相同电压,二元渣系,同规格结晶器,在未添加脱氧剂、氩气保护的前提下生产相同锭型的同钢种电渣锭,试验结果见表4、表5。

表4 不同大小的填充比对无缝管用P91电渣锭质量影响的对比

表5 不同大小的填充比对无缝管用20系列电渣锭质量影响的对比

从表4、5中可以分析出当填充比在0.65以上时,分流打弧的比例明显增加,当填充比为0.56以下时,电渣锭不仅Al含量大幅减少,C、Si含量也出现大幅减少。因此,填充比对无缝管用电渣锭产品质量是至关重要的,有适合的填充比,才能保证无缝管用电渣锭产品质量。

5 结语

(1)增大填充比,电渣锭生产过程分流打弧的机率增大。

(2)增大填充比,电渣锭上部氧含量及易氧化元素烧损量明显减少。

(3)为了减少分流打弧的机率、同时降低电渣锭氧含量及易氧化元素烧损量,达到稳定控制无缝钢管用电渣锭的产品质量,将填充比控制在0.56～0.65之间较为合适,能够满足无缝钢管用电渣锭的产品质量的要求。

[1] 李正邦.电渣冶金的理论与实践[M].北京:冶金工业出版社,2010:28-29.

[2] 杨勇.电渣重熔大充填比降低电耗的实验研究[J].铸造,2006,(8):833-834.

[3] 史成斌.气体保护电渣重熔过程氧传递的动力学研究[J].特殊钢,2013(4).

[4] 耿鑫.电渣重熔过程氧含量控制[J].材料与冶金学报,2009,(3):18-19.

[5] 刘胜国.高碳铬轴承钢电渣重熔过程中的氧及其控制[J].特殊钢,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.

electri slag remelting,filling ratio,oxygen composition change

1001-5108(2016)04-0018-03

TF748

A

李鑫,工程师,主要从事电渣重熔工艺研究。