¿Cuáles son los métodos de refinación del acero fundido?

1. Soplar argón en el acero fundido a través de ladrillos cerámicos respirables puede lograr el propósito de purificar el acero fundido. Se pueden instalar ladrillos transpirables en el fondo del cucharón. Sus ventajas son: además de la función de agitación, también tiene la función de dispersar pequeñas burbujas y desgasificar, lo que puede reducir el contenido de gas y las inclusiones; el rango de velocidad de suministro de gas es flexible; el material refractario en el fondo de la cuchara; rara vez se desgasta; la instalación es sencilla; cuando se interrumpe el soplado, el acero fundido no gotea. Cuando se utiliza la tecnología de pistola rociadora, se puede inyectar gas argón a través de una pistola rociadora instalada en la parte inferior o lateral del revestimiento del horno. Sus ventajas son que no hay riesgo de fugas del revestimiento refractario, todo el proceso se puede controlar de manera consistente, la capacidad de mezcla es fuerte y la tasa de suministro de aire es alta. Especialmente diseñado para permitir el proceso de recubrimiento en polvo. Las características de la purificación por soplado de argón en cuchara son que los elementos de aleación y los productos de la reacción de desoxidación se distribuyen uniformemente, la temperatura del líquido de la cuchara se distribuye uniformemente y tiene la función de eliminar gases e inclusiones. El proceso de purificación de argón debería promover la protección del argón de los hornos de inducción y la tecnología de protección del argón durante el vertido y el vertido. El horno de inducción LF-AOD y el proceso de refinación por descarburación con oxígeno y argón comenzarán una investigación experimental exploratoria sobre la producción de acero inoxidable con contenido ultra bajo de carbono y acero limpio. 2. Limpieza por inyección de alambre Los procesos de inyección como el alambre de Al y el alambre de Ca-Si también se denominan tecnología de inyección de alambre. Ver Figura 10. Se trata de un proceso de purificación fuera del horno desarrollado con éxito por Japón, Francia y Estados Unidos a principios de los años 1980. Se utilizan tiras finas de acero para recubrir aluminio, silicio cálcico y otras aleaciones para crear cables eléctricos. Los alimentadores de alambre y los conductos se insertan directamente en el acero fundido para su desoxidación, desulfuración y aleación. Su función es reducir el contenido de oxígeno y azufre en el acero fundido, cambiar la forma y composición de las inclusiones, mejorando así la pureza del acero fundido y la plasticidad y tenacidad del acero fundido, y tiene la función de ajustar y alear componentes traza de aleaciones. Puede controlar con precisión los contenidos de Al, Ti, B y Ca-Si en el acero y aumentar el rendimiento de la aleación. Generalmente, el rendimiento de Al puede ser tan alto como 60 ~ 80, mientras que el rendimiento de la operación de desoxidación final convencional que utiliza bloques de aluminio es solo entre 10 ~ 20, con grandes fluctuaciones. El rendimiento promedio de calcio mediante inyección de alambre de aleación de calcio-silicio está entre 65438 ± 00 y 20. La práctica ha demostrado que la línea de pulverización de Ca puede reducir los defectos de las piezas fundidas de acero en un promedio del 40 % y puede reducirse en más del 60 % en condiciones óptimas del proceso. Durante el proceso de alimentación del alambre, el diseño del conducto y la velocidad de alimentación del alambre están relacionados con factores como el diámetro del alambre con núcleo de aleación, el contenido de Ca, la profundidad de la cuchara, la temperatura y composición del acero fundido, la espesor y tipo de cubierta del alambre central, etc. La velocidad de la línea de alimentación es generalmente de 30 ~ 60 mm/min para garantizar la profundidad de inserción (que varía según la capacidad del paquete de acero). Se puede calcular aproximadamente utilizando la siguiente fórmula. En la fórmula (1), H——la profundidad de la línea de inyección de acero fundido (mm); d-diámetro del núcleo (mm); V——velocidad de inyección (mm/min); D——espesor de la piel de acero (mm); A ——Parámetros relacionados con la temperatura y el material de la piel de acero. La combinación del proceso de alimentación de alambre y el proceso de purificación por soplado de argón en cuchara puede hacer que el aluminio soluble en ácido se distribuya uniformemente en el acero y lograr mejores efectos de purificación (ver Figura 10). Figura 10 Purificación de gas argón y purificación de inyección de línea de calcio Figura 11 Proceso de refinación de AOD Los datos de producción del proceso de alimentación de cuchara de acero fundido de 10 t muestran que la fracción de masa de Al residual en el acero se controla en 0,025. En comparación con la operación de adición de Al convencional, la cantidad de. El Al utilizado para la desoxidación final se reduce entre 50 y 60 (para talleres de fundición de acero). Cuando se inyectan alambre de Al y alambre de Ca-Si durante el proceso compuesto, el [O] y el [S] en el acero se reducen aún más, las inclusiones de óxido y el nitruro de aluminio se reducen y la tenacidad y plasticidad del acero mejoran significativamente. La invención tiene las ventajas de un tiempo de procesamiento corto, menos enfriamiento del acero fundido, ausencia de contaminación ambiental, ausencia de gas portador y ausencia de salpicaduras de acero fundido. Al mismo tiempo, aumenta el rendimiento de elementos de aleación añadidos como calcio, titanio, aluminio, boro y tierras raras. 3. Proceso de refinación de AOD El proceso de refinación de AOD es una tecnología patentada inventada en los Estados Unidos, como se muestra en la Figura 11. El contenido limitado de la tecnología patentada es soplar el gas mezclado de oxígeno y gas inerte (argón) directamente en el baño fundido (debajo del nivel del líquido) desde el costado del cuerpo del horno a través de una pistola rociadora especial para refinación. El principio es esencialmente el efecto alternativo del calor de descarburación y la dinámica en el baño fundido, dependiendo de una mezcla de oxígeno y gases inertes para reemplazar el oxígeno puro. El método AOD es adecuado para refinar acero inoxidable con bajo contenido de carbono y ultrabajo carbono. El proceso consiste en simular el estado de vacío de las burbujas de gas argón y reducir la presión parcial del gas CO. A una determinada temperatura, tiene la capacidad de eliminar el carbono de un baño fundido con alto contenido de cromo sin promover la oxidación del cromo. Por lo tanto, se pueden utilizar las materias primas más baratas, como el ferrocromo con alto contenido de carbono y los retornos de chatarra de acero inoxidable. para producir acero inoxidable puro con contenido ultra bajo de carbono.

En la actualidad, más del 75% del acero inoxidable del mundo se produce mediante el método AOD. En 1973, la American ESCO Company fue la primera empresa en utilizar el proceso AOD en la producción de piezas fundidas. Hay más de 100 hornos de refinación AOD en el mundo, con capacidades que varían de 1 a 160 toneladas. La capacidad de los hornos AOD utilizados para la producción de piezas fundidas es generalmente inferior a 20 toneladas. El método AOD ahora no sólo se utiliza para refinar acero inoxidable, sino que también se extiende a la producción de acero para herramientas, acero al silicio, acero de baja aleación y acero al carbono. En 1978, ESCO solicitó AOD para producir acero fundido de baja aleación. No solo reduce el costo de producción del acero inoxidable, sino que también mejora la calidad del acero, elimina gases e inclusiones, mejora la pureza del acero fundido, mejora la fluidez y el llenado del molde, mejora las propiedades mecánicas del acero y reduce los defectos de fundición. El proceso de refinación AOD se basa en reacciones químicas para controlar la temperatura del acero fundido y no requiere fuentes de calor externas. Es muy adecuado para formar un proceso en tándem con hornos de inducción y hornos de arco eléctrico de pequeña y mediana capacidad en la industria de la fundición. A finales de 1997, 19 empresas de América del Norte tenían 26 hornos AOD (capacidad de 1 ~ 50 t), y China tenía 8 hornos AOD (capacidad de 2 ~ 8 t), utilizados para producir acero inoxidable y otras piezas fundidas de acero aleado. 4. Proceso de refinación al vacío (1) VOD (descarburación con oxígeno al vacío) y VODC (convertidor de descarburación con oxígeno al vacío) VOD es un proceso de refinación por descarburación con oxígeno al vacío. Ver Figura 12. Adecuado para refinar diversos aceros al carbono, aceros de baja aleación y aceros inoxidables. Porque en el vacío se puede refinar acero fundido con mayor pureza y menor contenido de gases e inclusiones. Este proceso requiere equipos de vacío, que tienen altos costos únicos de inversión y mantenimiento. Tiene sus limitaciones en términos de refinación de pequeña capacidad, velocidad y capacidad de descarburación, acero inoxidable con contenido ultra bajo de carbono, control de temperatura, etc. VODC es una combinación de tecnología de conversión y refinación de VOD. Tiene una función de agitación de argón y tiene una mayor capacidad de refinación y eficiencia de producción. Figura 12 Proceso de refinación al vacío VOD y VODC (2) LF (horno cuchara) es un horno de refinación cuchara que tiene tres funciones, a saber, vacío, agitación de argón en el fondo del horno y calentamiento de electrodos, como se muestra en la Figura 13. El proceso LF es adecuado para el refinado de acero fundido de gran capacidad en la industria de fabricación de maquinaria pesada. El sistema industrial de maquinaria pesada de China tiene más de 10 hornos LF con una capacidad de 30 a 170 toneladas, que se utilizan principalmente para refinar grandes lingotes para la ingeniería energética. El proceso LF está limitado por la capacidad de producción y la vida útil del revestimiento refractario. Generalmente, los hornos LF con una capacidad inferior a 30 o 40 t no son adecuados para el calentamiento con electrodos trifásicos. Además, la vida útil del revestimiento del horno LF es relativamente baja, generalmente menos de 10 veces. Especialmente la vida útil del revestimiento en la línea de escoria es más corta. Debido a problemas como el proceso de calentamiento, aún se está explorando si el LF de pequeña capacidad (menos de 40 t o 30 t) tiene valor de aplicación de producción industrial. (3) VILF (horno cuchara de inducción al vacío) es un horno cuchara de calentamiento por inducción al vacío. Este es un nuevo proceso de calentamiento para fundiciones que utilizan hornos LF de pequeña capacidad, como se muestra en la Figura 14. La empresa japonesa Datong Special Steel Company tiene un horno de 5tAOD y un horno de 5tVILF respectivamente. El horno AOD produce principalmente piezas fundidas puras de acero inoxidable, acero resistente al calor y sus aleaciones. VILF produce principalmente piezas fundidas de acero al carbono. La elección del proceso se basa en una combinación de coste y consumo de argón. Se analizaron y compararon los costos de calentar aluminio y ferrosilicio en hornos VILF entre el método de calentamiento eléctrico y el método AOD. Además, la empresa utiliza argón soplado con cuchara para enfriar y purificar para producir acero ultrapuro. Figura 13 Horno de cuchara de refinación LF Figura 14 Horno de cuchara de calentamiento por inducción al vacío VILF 5. Horno de refinación de cuchara de plasma PLF (horno de cuchara de plasma). Fue Maynard Steel Casting Company en los Estados Unidos la que introdujo por primera vez la producción de acero fundido en 1993, como se muestra en la Figura 15. El horno PLF de Maynard es un electrodo cilíndrico instalado en una cuchara de acero fundido de 4,5 toneladas. Tiene un sistema de boquilla especial con tres aberturas laterales. El electrodo del horno de refinación forma el arco junto con el baño de acero fundido. Se inyecta gas argón a través del orificio central del electrodo para crear un arco de plasma. Al mismo tiempo, se sopla gas argón al fondo del cucharón para agitarlo y desoxidarlo. El caudal de argón es variable. Se utiliza una velocidad de agitación alta para un calentamiento y desulfuración uniformes; se utiliza una velocidad de agitación baja para que las inclusiones de óxido floten en la escoria. La polaridad del arco de plasma también es variable. La polaridad negativa se utiliza para iniciar el calentamiento y la fusión del flujo, la polaridad positiva se utiliza para la desulfuración, desoxidación y reducción de aleaciones. Una combinación de tapas de cucharón selladas, purificación de gas argón y ajuste de polaridad del plasma produce acero ultrapuro. La empresa utiliza hornos PLF para producir acero fundido con un contenido extremadamente bajo de oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. 6. Fundición de electroescoria. Es fundición de refinación de electroescoria, como se muestra en la Figura 16.

Dado que el acero fundido siempre está protegido por la capa de escoria y el proceso de solidificación está bajo control, la refundición por electroescoria puede evitar la oxidación del flujo de acero y la formación de inclusiones durante el proceso de vertido, así como cavidades de contracción, poros subcutáneos y segregación. que acompañan al proceso de solidificación y otros defectos, a menudo utilizados en piezas fundidas importantes con altos requisitos de calidad y rendimiento, como cuerpos de válvulas, tuberías, piezas fundidas especiales para centrales nucleares, etc. El Instituto de Investigación de Fundición de Shenyang utiliza el proceso ESC para producir paletas guía de acero inoxidable para unidades hidroeléctricas y ya se ha puesto en producción comercial. Figura 15 Horno de refinación de cuchara de plasma PLF Figura 16 La refundición por electroescoria de acero fundido puro y el correspondiente proceso de refinación son procesos de fabricación avanzados para obtener piezas fundidas de acero de alta resistencia, tenacidad y alta pureza. Adecuado para refinar y proteger diversas aleaciones de fundición, incluidas aleaciones de acero fundido, hierro fundido y aluminio fundido.

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