基本介紹
- 中文名：餵線法
- 外文名：wirefeecling
- 設備：餵線機等
- 組成：夾輥組和導向管等
- 學科：冶金工程
- 類別：爐外精煉
餵線機,工藝原理,簡史,鋁線餵線法,包芯線餵線法,
餵線機
餵線機通常由線材貯存捲筒，夾輥組和導向管三個主要部分組成。工作時夾輥組將線材從貯存捲筒上拉出並通過導向管將其投入鋼水中。根據同時可餵線數的不同，餵線機可分為單線餵線機，雙線餵線機，三線餵線機和四線餵線機。典型的餵線工藝如圖1所示。它主要用於添加劑用量少的爐外精煉。與塊狀物料投入法相比，它具有收得率高，精煉命中率高，適用於鋼中合金元素的微量調節等特點；與噴粉法相比，它具有鋼水溫度降低少，鋼中氣體含量低且設備簡單，操作容易，投資少等特點。根據所套用的精煉反應器的不同，餵線法可分為鋼包餵線法，中間罐餵線法和中注管餵線法等。
工藝原理
如圖1所示，鋼包餵線法是在鋼水從煉鋼爐出鋼後把作為精煉劑的線材餵入鋼包中；中間罐是餵入連鑄軋鋼中間罐內，而中注管餵線法是餵入模鑄錠模的中注管中。與鋼包餵線相比，後兩者的特點是在澆鑄的同時餵線，敵不需要額外的餵線時間。根據精煉目的的不同，餵線法又有脫氧餵線、脫硫餵線、夾雜物控制餵線以及合金t匕餵線等，不同的餵線法餵入由不同的精煉劑做成的線材。根據構成線材的精煉劑的不同，常用的主要是鋁線餵線法和包芯線餵線法。
圖1 餵線工藝示意圖簡史
鋁線餵線法是日本在20世紀70年代初開發的，包芯線餵線法是法國AFFIVAL公司於70年代末至80年代初開發成功的。此後不僅在餵線機方面進行了不斷改進，各種包芯線的製作也得到大力發展，使餵線法在鋼水精煉中的套用不斷擴大。如今世界各主要產鋼國都有鋼鐵企業在使用該技術。中國的主要鋼鐵企業也已採用餵線技術對某些鋼水進行精煉且餵線機和芯線的生產也已基本國產化。
鋁線餵線法
該法產生的背景是低碳鋁鎮靜鋼生產的迫切需要。低碳鋁鎮靜鋼對鋁含量的要求比較苛刻。鋁含量過低，降低鋼的非時效性，使鋼的塑性下降，衝壓性能差；鋁含量過高，則又會在鋼中形成大量簇狀的Al2O3夾雜，使鋼板表面質量變壞，加工困難，且鋼水中高的Al2O3夾雜還會引起澆鑄水口的堵塞。採用傳統的加鋁方法，如鋁塊法、鋁鐵法、鋁箱法等，鋁的收得率低，更重要的是成品鋼中溶解鋁含量的命中率太低，不能滿足深沖鋼生產的要求。採用餵線法加鋁，通過控制鋁線直徑和投射速度，可精確地控制加鋁量。同時，選擇適當的鋁線餵入位置和深度，使鋁線在鋼液深處攪拌強烈的部位熔化，可減少鋁的氧化損失，使鋁的收得率提高且重現性好，從而可以精確控制鋼中鋁含量。
餵線時鋼包底吹氬位置
小鋼包(50t以下)一般採用中心吹氬，大鋼包(75t以上)一般採用位於1/2半徑外側(r/R>0．5)的偏心吹氬。由於氣液兩相區內動能最大，餵入鋁線在鋼包內的均勻混合時間最短。如有兩個或三個部位的透氣磚偏心吹氬，應儘量使用兩線或三線餵線機同時向吹氬位置餵線；只能單線餵線時，則應選任一吹氬位置餵線。
餵線深度與餵線速度
為了儘可能地提高鋁的收得率，同時考慮保護鋼包包底和可操作性，餵鋁線深度一般取鋼包內鋼水高度的0．6～0．75，小鋼包取下限，大鋼包取上限。鋼水出鋼後包內溫度一般為1600～1700℃，高於其熔點的過熱約為80～150℃。鋁線餵入瞬間(考慮摩擦加熱和環境對其加熱)的實際溫度約為100℃左右。進入鋼液後，巨大的溫差將使餵入的鋁線表面凝結一層鋼殼，迅速將被包裹的鋁線加熱並熔化(鋁線的熔點為660℃左右)。因此，鋁線前端的熔散過程是一種周期性過程，其熔散區基本穩定在一個深度範圍內。常用的餵鋁線速度參見表1。
餵線前後的吹氬
餵線期間吹氬攪拌是為了保持鋼水流動，使餵入鋼包的鋁能迅速在鋼水中達到均勻混合。餵線前吹氬的目的是事先創造鋼水流動狀態，而餵線舌吹氬則是對鋼水進行淨化。
冶金效果
與傳統的鋁錠投入法相比，鋼包餵鋁線法最主要的冶金效果是提高鋁的收得率和鋼中溶解鋁的命中率。此外，對鋼中夾雜，氣體含量等指標也有一定改善。日本鋼管公司採用餵鋁線法對深沖鋼的溶解鋁進行控制，成品鋼中溶鰓鋁的標準差從0．011%降到0．008%；。德國赫斯鋼廠生產深沖鋼，鋼中溶解鋁的目標值為0．03%～0．05%。鋁錠投入法的命中率為55%，不做中間取樣的餵線法的命中率為65%，配合中間取樣的餵線法的命中率可達90%。中國攀枝花鋼鐵公司採用預脫氧餵線工藝，與原鋁錠投入法相比，高碳鋼的鋁收得率由27．7%提高到96．1%；低碳鋼的鋁收得率由7．7%提高到40．8%。重軌鋼氧化物夾雜的含量由(80～250)×10-4%降至(80～160)×10-4%；低碳鋼氧化物夾雜的含量由(150～350)×10-4%降至(100～250)×10-4%；Al2O3夾雜的減少尤為明顯，重軌鋼由(45～88．5)×10-4%(平均69.3×10-4%)降至(33～61)×10-4%(平均45×10-4%)。馬鞍山鋼鐵公司第三煉鋼廠生產的ZL18A鋼，用鋼包餵鋁線工藝代替向鋼中投擲鋁塊的方法進行鋼的脫氧合金化，鋁的收得率提高0．92倍，而且鋁的收得率波動小，殘溶鋁命中率達100%。同時，鋼中含氮量降低約20×10-4%。
包芯線餵線法
包芯線又稱包覆線，也稱合金芯線。它是針對某些精煉添加劑無法直接做成線材用餵線法加入鋼水中這一問題而產生的。將Si、Ca、C、CaSi、CaSiAl等精煉粉劑作為芯，外包一層薄而軟的鋼皮成為包芯線。外包的鋼皮一般是由0．2～0．5mm厚的鋼帶製成的圓形或矩形鋼管，縫口或焊結，或咬合，或內襯箔帶密封，以防止漏粉和吸潮。包芯線的規格參數舉例如表2和表3。
包芯線的餵線深度和餵線速度
與鋼皮厚度和材質以及芯料的成分有關。對某一特定的包芯線而言，確定其餵入深度和餵入速度時需同時考慮鋼皮的熔化和芯料的熔化或氣化進行具體計算，計算原理和餵鋁線相同。以矽鈣包芯線為例，其餵入深度的下限是確保鋼液靜壓力超過精煉溫度下鈣的蒸氣壓，即最淺的餵入深度為0.8m。為了儘可能地提高合金元素的利用率，同時考慮鋼包包底和可操作性，餵入深度一般取鋼水深度H的0.65～0.75，小包取下限，大包取上限。
冶金效果
在包芯餵線法中，矽鈣包芯線是最常用的。同時，矽鈣粉又可以用噴粉的方法加到鋼水中。以生產車輪輪箍鋼為例，與噴粉相比，餵線法的冶金效果如下：脫硫率低於噴粉法，如表4所示，這是因為噴入鋼水的矽鈣粉可迅速彌散在鋼液中，而以包芯線形式餵入的矽鈣粉則需要更長的時間才能達到均勻混合。夾雜物的高倍檢驗評級如表5所示。與噴粉法相比，餵線法的條狀氧化物和硫化物評級略高一些。其中，條狀氧化物0.5級的包次占總數的比例，餵線法為68.42%，噴粉法為75.27%;條狀氧化物不合格包次的比例，餵線法為1.75%，噴粉法為1.13%。就改變夾雜物形態而言，餵線法比噴粉法效果較差一些。原因是餵入鋼水的矽鈣粉比噴入的矽鈣粉更難以迅速混合於鋼液中。與噴粉法相比，餵線法的點狀氧化物和不變形矽酸鹽的級別低於噴粉法，這是因為餵線過程中發生在鋼渣界面的卷渣比噴粉少。餵線法鋼水的溫降小於噴粉法，61包次餵線試驗與65包次噴粉試驗對比，每包次的平均總溫降前者為114℃，後者為124℃。餵線法鋼包磚襯耐火材料侵蝕比噴粉法明顯減少，這是因為餵線過程中鋼液和頂渣比較平穩，鋼包磚襯所收的沖刷明顯減少。
