鋼液吹氬處理是一種簡易的鋼液脫氣和去除非金屬夾雜物的爐外精煉方法。這種方法工藝簡單，設備便宜，精煉效果顯著。鋼液吹氬處理又稱為鋼液吹惰性氣體處理。依據所需處理鋼液在常溫下的組織(如奧氏體、鐵素體等)以及處理目的的不同，吹入鋼液的氣體，可以選用氬氣、氮氣、一氧化碳、水蒸氣、空氣，或先吹入氮氣、一氧化碳、水蒸氣、空氣，然後再吹入氬氣。
基本介紹
- 中文名：鋼液吹氬處理
- 外文名：Liquid steel argon blowing treatment
- 範疇：學術用詞
- 發現時間：20世紀40
- 屬性：冶煉
- 學科：冶金工程
簡介,發展簡史,理論基礎,工藝過程,意義,
簡介
鋼液吹氬處理是一種簡易的鋼液脫氣和去除非金屬夾雜物的爐外精煉方法。這種方法工藝簡單，設備便宜，精煉效果顯著。鋼液吹氬處理又稱為鋼液吹惰性氣體處理。依據所需處理鋼液在常溫下的組織(如奧氏體、鐵素體等)以及處理目的的不同，吹入鋼液的氣體，可以選用氬氣、氮氣、一氧化碳、水蒸氣、空氣，或先吹入氮氣、一氧化碳、水蒸氣、空氣，然後再吹入氬氣。
發展簡史
早在20世紀40年代，理論分析已指明鋼液採用吹氬處理的可行性，由於當時工業技術水平的限制，無法提供大量氬氣。50年代初，在加拿大將氬氣通過安裝在盛鋼桶底部的多孔塞吹入鋼液，對鋼液進行攪拌，稱為蓋扎爾(Gazal)法。這種方法使鋼液與爐渣充分接觸，從而創造了良好的冶金反應條件，增強了脫硫和脫氧的冶金效果，但脫氫的效果差，Gazal法是鋼液吹氬的原始工藝。
1963年法國對Gazal法進行改進，在鋼包上裝上具有密封性能的真空包蓋，使這一處理工藝又具有了一定的脫氣效果，並稱這種方法為Gazid法。1963年美國Linde公司也對Gazal法進行改進，在鋼包上加蓋，控制渣面氣相的氧分壓，使鋼包空間氣相分壓以氬氣為主體也達到了脫氣效果。上述改進的裝置，同時引起了液面過多散熱的缺陷。為避免吹氬處理鋼液事先要求鋼液過熱而帶來的缺陷，而採用一系列將鋼包預熱到800～1100℃的技術措施，從而使這一簡易處理鋼液的技術日臻完善。
自70年代在冶金工業中已被正式採用，處理的鋼種有120多種，其中包括軸承鋼、結構鋼、電工鋼、不銹耐熱鋼，鋼管鋼，閥門鋼等。鋼液採用氬氣處理的同時，若採用合成渣處理或採用噴粉處理，則可更充分發揮各種爐外精煉技術處理鋼液的冶金效果。現代冶金工業常用的VAD爐、VOD爐、ASEA—SKF精煉爐、LF爐等爐外精煉工藝採用同時向鋼液吹氬已成為上述工藝過程不可分割的組成部分。
理論基礎
向鋼液中吹氫能去除鋼液中氫是依據西華特定律。鋼液中的氧，包括溶解的氧和氧化物夾雜，在向鋼液吹氫過程由於產生細小分散的氮氣泡與鋼液密切接觸，氫氣泡表面與非金屬氧化物夾雜有機會接觸，當氫氣泡中氧分壓趨於零時，氫氣泡表面與鋼液中氧化物非金屬夾雜間界面張力明顯減少，而被氮氣泡吸附並攜帶出鋼液，而表現出有脫氧——去除氧化物非金屬夾雜物的能力。
向鋼液吹氫，鋼液將要降溫。這是由於要使氫氣在鋼液中加熱到鋼液溫度，以及加速了鋼液散熱和鋼包散熱。
工藝過程
初煉鋼液經出鋼至鋼包中，氫氣經多孔的耐火塞吹入到包內的鋼液中，產生無數細小分散的氣泡流，在非真空設備條件下，氫氣泡上升若符合斯托克斯定律。氣泡上升過程長大到一定程度就要破碎。氣泡的上升與破碎，推動鋼液上下循環、攪動。
氫氣泡在鋼液內上浮過程內部總壓力逐步降低，達到鋼液表面時可以認為氨氣泡壓力，而初始吹入鋼液的氫氣泡都近似為零。氮氣是惰性氣體，不與鋼液中任何合金元素反應，所以每個小的氨氣泡都相當一個真空室，而具有真空處理的效果，吹入氫氣去除鋼液中的氫。
完善鋼液吹氫處理應掌握以下技術：吹氫用透氣塞的設計製造技術；確定在鋼包中安裝透氣塞位置的理論及技術；去除氨氣中含水的技術及裝置；鋼包內襯加熱到8800-1100℃的技術及裝置。鋼包加蓋及控制鋼包內氨氣壓力的技術和裝置以及供氨強度調整的技術等。
儘管掌握了上述這些技術，單純依靠向鋼液吹氫要達到去除鋼中氣體的冶金效果所耗用的氨氣是太多了。為此已注意到在向鋼液吹入的氫氣中加入含氯的氣體，在進入鋼液後分解出氯氣與鋼液中的氫反應，以達到增強脫氫的效果，從而減少氫氣耗量。
意義
鋼液吹氬處理有重要的冶金意義：
(1)降低鋼液中溶入氣體(如氫、氮、氧)的含量；
(3)使鋼液在澆注前成分、溫度均勻，可明顯降低澆注的開注溫度，實現連鑄工藝正常化，提高鋼材衝擊韌性等。
