LF精炼钢中氧化物夹杂的控制

理论总结分析LF精炼过程中氧化物夹杂的控制途径.从脱氧、炉渣精炼、底吹氩和钙处理等工艺研究分析钢中夹杂物的产生、去除与形态变化,来达到减少钢中夹杂物总量,改变夹杂物形态,减少夹杂物对钢的危害.     

210t RH浸渍管内钢液流动机理的水模型实验研究

采用1∶4的比例建立水力学模型模拟210 t多功能RH浸渍管内钢液流动装置,对钢液流态进行分析,并考察吹氩量、浸渍管插入深度及吹氩孔个数对钢液流场和混匀时间的影响.结果表明:钢包内存在一主回流和大量小回流,并且来自下降管的下降液流和其周围液体形成了液--液两相流,这种流动状态对钢包内的混合及传质起着决定性的作用;本文得到的关于RH钢包内液体的这种流动状态,否定了RH过程的早期研究中关于下降管和上升管间存在"短流"现象的结论.吹氩量、浸渍管插入深度、上层和下层吹氩孔个数对钢液混匀时间的影响都非常明显,其中吹氩量及下层吹氩孔个数的变化对钢液混匀时间的影响趋势较为强烈.     

钢液中气泡和夹杂物的去除

熔池中钢液的流动、气泡以及夹杂物的大小都影响着钢液中夹杂物的去除率.研究表明,向上流动的钢液有利于夹杂物的上浮,几乎所有的夹杂物都能在钢液上升流中上浮.向下流动的钢液对夹杂物和气泡的上浮有阻碍作用,当气泡的直径小于1mm时其在钢液中将无法上浮.在钢包精炼吹氩过程中,应使用较小的吹氩量,一方面避免产生过大的气泡而降低底吹气体的利用效率,另一方面减小熔池内的钢液流速,促进气泡和夹杂物的上浮.但吹氩量也不宜过小,必须使气泡保持一定的尺寸来保证其充分上浮.在钢包精炼过程中选择吹氩量时,应综合考虑钢液流速和气泡大小的影响.     

钢液精炼和连铸过程中物理去除夹杂物现状及展望

夹杂物去除是钢液精炼的重要任务之一。目前与去除夹杂物相关的工艺方法主要有:钢包-电磁搅拌和钢包底吹氩;RH及RH侧底复吹;中间包-控流装置、气幕挡墙和通道电磁感应加热;结晶器电磁搅拌与电磁制动和水口吹氩。本文总结了钢水精炼中各个反应器去除夹杂物的方法和机理,并分析了影响夹杂物去除效率的主要因素,为钢水二次精炼的夹杂物去除工艺优化提供理论依据和参考。     

透气砖在炉底位置与钢液吹氩行为的数值模拟

以精炼钢包为研究对象,在不同的透气砖位置的条件下,采用多相流模型计算了吹氩后钢包内钢液的流场,通过对流场数值的多元回归,计算了透气砖在钢包底部的最佳位置.结果表明:随着透气砖在钢包底部位置的变化,吹氩对钢液的搅拌效果也有很大的影响,当透气砖位置在钢包底部距中心位置为0.44R0～0.48R0之间时,底吹氩对钢液搅拌得更均匀.     

钢包底吹氩方式对LF精炼的影响

采用FLUENT大型商业软件和水模拟装置对某厂50tLF炉底吹氩喷嘴的布置方式进行了数值模拟和水模拟研究.分别讨论了单孔、双孔中心对称和双孔轴对称三种底吹氩喷嘴布置方式对钢液混匀时间的影响和钢液表面的卷渣情况.结果表明,在相同的吹氩量下,采用双孔轴对称底吹氩钢液混匀时间最短,在整个钢包内部及表面,钢液流动速度均匀而稳定,基本消除了搅拌死区,可以有效防止钢液卷渣,并为夹杂物的去除提供良好的动力学条件.     

描述底吹氩钢包内钢液混合效果的特征数方程

首先对钢包底吹氩气搅拌钢液系统进行分析,确定对搅拌效果有影响的诸多因素。采用量纲分析方法,得到描述底吹氩钢包内钢液混合效果的特征数方程模型。以某钢厂LF炉钢包为原型,应用广义相似原理进行水力学模拟实验研究。实验结果经逐步回归分析得出适用于描述与研究中几何相似的钢包炉内钢液受搅拌后混合效果的特征数方程。研究结果表明,本研究考虑的4个决定性特征数对被决定性特征数H0均有显著性影响,其中最为显著的是气液密度比πρ;进行钢包底吹氩搅拌钢液的水力学模拟研究时,若采用某种常规气体代替原型中的氩气,模型与原型间被决定性特征数的值会产生较大的差异。     

轴承钢脱氧特性

轴承钢一般采用铝、硅铁脱氧,根据己知的热力学数据,通过钢液与脱氧产物之间的化学平衡,用热力学方法计算钢液脱氧时可能析出的一次脱氧产物的平衡组成与钢液成分之间的关系,为夹杂物的形成、夹杂物的形态控制或去除提供理论依据。     

轴承钢脱氧特性

轴承钢一般采用铝、硅铁脱氧,根据己知的热力学数据,通过钢液与脱氧产物之间的化学平衡,用热力学方法计算钢液脱氧时可能析出的一次脱氧产物的平衡组成与钢液成分之间的关系,为夹杂物的形成、夹杂物的形态控制或去除提供理论依据.     

不同钢包吹氩工艺对夹杂物去除效果的比较

通过对新钢改进钢包吹氩工艺后的钢样电解分析发现,改进后的钢包吹氩工艺对大型夹杂物平均去除率达到了34.3%,特别是对于直径大于300μm的大型夹杂物去除率达到100%.利用扫描电镜对所取金相试样进行了夹杂物分析,确定了钢液中夹杂物的类型主要有:硅酸盐和硫化锰.利用金相显微镜对金相样中的显微夹杂物进行统计分析发现,改进吹氩方案下各个粒径范围的显微夹杂物都有一定减少,由此表明改进吹氩方案对显微夹杂物的去除有显著效果.吹氩的合理与否将直接决定钢液中的大型夹杂物和显微夹杂物的去除率.     

新型Al基复合脱氧剂脱氧效果研究

Al作为炼钢脱氧剂单独脱氧时易烧损,导致利用率较低;同时,其脱氧产物Al2 O3熔点高,形状不规则,不易在脱氧过程中上浮排出,造成水口堵塞,恶化钢材质量。为了提高铝的脱氧效率,同时使脱氧产物Al2 O3能快速从钢液中上浮排出,本文研究了一种以金属铝为有效脱氧组分,低熔点氧化物渣系为载体的新型复合脱氧剂。实验表明,使用该脱氧剂不仅可以保证钢液中溶解氧的质量分数在10×10-6以下,而且脱氧后钢中Al2 O3夹杂物与纯Al脱氧相比尺寸更小、数量更少,较显著地提高了钢材的纯净度,具有良好的脱氧效果。     

超低氧钢熔炼过程中炉衬与钢液的相互作用

研究高温下耐火材料的相对稳定性及在真空熔炼超低氧钢过程中炉衬材料向钢液供氧的热力学条件和动力学规律。结果表明，在真空感应熔炼过程中，通过透气砖向熔池吹氩，可以实现在较低的真空度下熔炼超低氧钢，以及有效去除钢中的氧化物夹杂物颗粒。     

板坯连铸结晶器吹氩工艺参数优化

采用流体体积(VOF)方法和拉格朗日离散模型建立了反映230mm×1100mm板坯连铸结晶器吹氩过程中钢液、熔渣和氩气气泡流动行为的数学模型,通过数值模拟方法研究吹氩量、拉坯速度和水口浸入深度等工艺参数对结晶器内钢/渣界面行为特征的影响规律。结果表明,吹氩会明显加剧水口附近的钢/渣界面波动,选择合适的拉坯速度能有效降低该处的界面波动幅度,同时吹氩有利于减缓结晶器弯月面处的液面波动,可在一定程度上达到稳定钢/渣界面的目的。从16种工艺配置方案中优化出该结晶器的最佳吹氩工艺参数为:拉坯速度1.2m/min,吹氩量9L/min,水口浸入深度120mm。     

150t LF炉单孔底吹氩搅拌特性研究

针对包钢150tLF炉精炼过程中单孔吹氩搅拌钢液问题,按1:4比例搭建水模型试验平台,选取吹气量、加料位置和吹气孔布置作为试验因素,以混匀时间作为评价指标,根据现场条件确定各因素下的水平数进行全面试验研究;运用计算流体力学原理,以Fortran语言作为编程工具,采用全浮力模型对多个工况下钢液的流动进行模拟研究。研究表明:单孔吹气条件下,吹气量、加料位置和吹气孔布置对钢液的混匀过程均有一定影响;吹气孔距离钢包轴心越远,越有利于钢液的成分和温度均匀;加料位置应在钢液表面流动的活跃区加入。     

超低碳铝镇静钢冶炼过程氮含量的控制

针对企业冶炼超低碳铝镇静钢过程中增氮量高、波动大及控制不稳定的问题,采用工艺数据统计和现场取样的手段,系统梳理了冶炼过程钢液脱氮和增氮的主要环节和影响因素.转炉脱碳期和真空处理是脱氮的主要环节,碳氧期的总脱碳量高则终点氮含量低;转炉底吹N2/Ar切换点在吹炼70%以前对终点氮含量影响不大;VD在无氧条件下脱氮有利,RH则在有氧条件下脱氮有利.控制钢中溶解氧>200×10-6则出钢过程增氮可控制在5×10-6以下;炉料的氮带入是真空精炼环节增氮的重要因素,最高达11×10-6;采用密封垫+吹Ar的保护方式,增氮量最低为1×10-6.     

Mathematical model of deoxidization with post stirring in a combined blowing converter

Dissolved oxygen in the steel at the terminal of the converter smelting process is the main cause for the formation of oxide inclusions, and the high terminal oxygen content worsens the steel cleanness. However, post stirring in a combined blowing converter can promote the carbon-oxygen reaction in the liquid steel and reduce the dissolved oxygen content at the terminal of the converter smelting process. Thus, the mathematical model of deoxidization in the post stirring process was obtained, and the rationality of which was further verified by industrial tests. Finally, it is concluded that the product of dissolved carbon and oxygen, i.e. w_[C]·w_[O], decreases obviously after adopting the new technique of post stirring in the combined blowing converter.     

超低硫钢生产工艺的实践

在济钢生产X80、X100管线钢为平台的超低硫钢的工艺基础上,对LF深脱硫控制技术进行了分析研究,结果表明LF深脱硫主要取决于精炼渣系配比、钢包底吹氩工艺、钢水温度和钢水中[Als]含量。通过工艺调整,使生产X80、X100管线钢时LF炉终点w[S]可稳定控制在15ppm以内,平均控制在10ppm。