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 电炉冶炼不锈钢的泡沫渣技术主要包含了喷吹法、直接加入法,其目的是采用额外的技术手段创造更多的用来推动渣发泡的气源并改善渣的发泡性能。
喷吹法主要是在吹氧的同时喷吹氧化铁皮、碳粉、硅粉或发泡剂粉。喷吹氧化铁皮可起到一定的快速溶解石灰作用,渣中含一定量的氧化铁可改善渣的流动性以提高其发泡性能。喷吹碳粉到渣层可促使其与氧化物反应以释放渣发泡需要的气体。喷吹硅粉可促进渣中氧化铬的预还原,避免渣中Cr2O3过高而导致渣过黏。
瑞典的Avesta Sheffield AB公司采用喷吹法在试验过程中取得成功,采用向渣面喷吹氧气和碳粉的同时,喷吹氧化铁皮来提高渣中FeO含量,通过控制合适渣的成分来造不锈钢泡沫渣,冶炼周期缩短了10%-16%,成本大大降低。
德国一家钢铁公司通过向渣面喷吹硝酸钙(Ca(NO3)2·4H2O)和碳粉来制造N2、CO和H2O气源,在冶炼13%Cr不锈钢的过程中造出了良好的泡沫渣。考虑到石灰石或白云石可以分解出CO2,德国汉堡公司通过喷吹白云石造不锈钢泡沫渣,意大利的ILVA钢厂通过喷吹石灰石造不锈钢泡沫渣,主要利用这些碳酸盐的分解释放用于推动渣发泡的气体。
喷吹法的缺点是喷吹的物料很难均匀弥散在渣层中,同时生成的CO气泡过多集中在渣层的上部,不能整体推动渣发泡,另外,喷吹的射流有一定的熄泡效应,不利于泡沫的稳定。
直接加入法是通过料仓或专有的加入设备向冶炼熔池加入发泡剂或发泡球。上海大学采用添加以石灰石、白云石和焦炭为主要原料的发泡剂,进行了实验室和生产试验,试验研究了不同渣系对渣发泡性能的影响,在实验室和生产中造出良好的泡沫渣,然而,石灰石及白云石本身难以溶解,会使得起泡时间推迟,采用直接加入法不如喷吹法有利于发泡剂快速分解。
最近德国SMS DEMAG公司与波兰克拉克科技大学联合开发了一种新的造不锈钢泡沫渣的方法,通过制作密度介于钢液和渣之间的发泡球,发泡球加入熔池后会停留在钢渣之间,如图3所示。发泡球由铁粉、FeO、C及石灰石等物质构成,在熔化过程中可释放CO和CO2气体作为发泡气源,此种方法的发泡球可下沉到渣底部,则不干扰渣的发泡性能,同时气泡可从渣层底部推动渣发泡,发泡效果良好。此项技术在巴西Timoteo钢铁公司3号电炉冶炼不锈钢的应用过程中,可以将原先的电弧升温速率6-7K/min提高到11-12K/min,在实际应用过程中是连续加入的,需要有额外的加料设备,这也从某种程度上制约了此项技术的推广。

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