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。     

冶金工业废渣所配制LF炉精炼渣的脱硫试验研究

以3种冶金工业废渣为主要原料配制LF炉精炼渣,并在某钢铁厂LF炉精炼生产中进行脱硫试验,分析新配制的LF炉精炼渣在冶炼过程中的脱硫效果及其影响因素。结果表明,与原用渣相比,新配制的精炼渣在出钢过程中的平均脱硫率明显提高,其中配加铝渣后的精炼渣脱硫效果最优,出钢过程的平均脱硫率可达57.6%,平均冶炼时间缩短20.7 min;铝渣中的铝能还原渣中的FeO,降低渣的氧化性;当精炼渣的碱度(R)为2.3、渣指数(MI)值在0.28~0.5范围内以及渣中w(FeO)0.65%时,可使渣钢间硫的分配系数LS100,从而取得良好的脱硫效果。     

低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化

针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点,提出了采用CaO-Al2O3的LF炉精炼渣系.为兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求,可选取(质量分数)CaO=55%～60%,SiO2=4%-7%,Al2O3=28%～32%,MgO=4%～8%,CaO/Al2O3=1.7～1.9作为LF炉精炼终渣组成.出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式,结合足够的软吹Ar时间,对16MnR进行精炼,得到了脱硫率为61.8%,铸坯T[O]为22×10-6,铸坯中大型夹杂总量为15.68mg/10kg钢的良好冶金效果.     

汽车板用钢Si含量控制技术研究

为解决国产汽车板用钢在冶炼过程中因钢水增硅导致的钢板性能下降的问题,本文对钢板冶炼各阶段Si含量的产生及变化情况进行了研究。影响各阶段钢水增硅的原因主要包括钢包渣碱度、钢水Al含量、中包渣和中包绝热板的材质等,通过选用Si质量分数小于1.5%的脱氧剂、采用钢包渣改质剂提高钢包渣的渣碱度、选用全碱性中间包或不含硅的大包保护渣等控制措施,能够将精炼-连铸过程中钢液增硅质量分数控制在0.01%以下。     

转炉冶炼船板钢渣洗工艺的开发研究

为了通过改进转炉渣洗精炼工艺而减缓LF炉的作业压力,本文对转炉渣洗工艺进行了系统的理论阐述及工业实验.在工业实验中,采用铁水脱硫—转炉冶炼—出钢渣洗—氩站处理—连铸机浇注的生产工艺,在转炉出钢过程中投掷脱氧剂进行渣料造渣,通过吹氩搅拌为出钢过程创造良好的反应动力学条件以脱氧和脱硫,将氧的质量分数控制在2×10-5以内,过程脱硫率达到了45%～65%.而且因该工艺处理时间短,与普通LF工艺相比其回磷量更低.另外,由于熔渣的保温作用,使得中间包温降达到与LF温降相当的程度.     

转炉铁水预处理脱磷实验研究

首钢京唐公司采用转炉铁水预处理脱磷工艺作为洁净钢生产平台,通过前期58炉冶炼实验,摸索出一套适和京唐公司生产实际的操作工艺,并在造渣制度、吹炼模式、温度控制等方面取得了重大突破,实现了稳定、高效生产低磷钢、超低磷钢的目标.脱磷炉终点磷的质量分数平均为0.017%,碳的质量分数为3.69%,脱磷炉终点平均温度为1350℃,并有10炉钢的脱磷炉终点磷的质量分数小于0.015%,最低为0.008%,达到了生产超低磷钢的预脱磷要求.对实验中影响脱磷效果的因素,如铁水硅含量,脱磷炉终点温度、终点碳含量、终渣碱度和氧化性等,进行了深入研究.分析表明当铁水硅的质量分数小于0.45%时,可以达到比较好的脱磷效果;脱磷炉的脱磷效果随终点温度的升高而逐渐变差,但为保证脱碳炉有足够的热量,脱磷炉终点温度控制范围为1350～1380℃;脱磷炉合理的碳含量范围应该在3.3%～3.8%之间;碱度控制在1.8～2.2即可满足脱磷炉的脱磷效果;通过增加矿石加入量,保持较高枪位可以提高冶炼过程渣中(FeO)含量,提高脱磷炉的脱磷效率.     

超低碳铝镇静钢方坯连铸工艺

为了对超低碳铝镇静钢的生产工艺进行优化研究,结合某钢铁厂的现有工艺装备和条件,经过大量试验研究,确立了转炉—LF—RH—连铸机的工艺路线,并实施转炉初炼钢水质量控制、钢包顶渣改制及成分控制、RH工艺优化及钙处理等工艺优化措施.工艺流程优化后,控制转炉初炼钢水出钢氧的质量分数为0.04%～0.08%,终点碳0.03%～0.05%%,钢包顶渣改制后FeO+MnO<3%,钙处理钢中Ca的质量分数达到0.002%～0.003%,解决了方坯连铸中包水口絮流的技术难题,实现了超低碳铝镇静钢方坯顺利浇铸,连浇炉数达到8炉以上,达到了成品碳含量[C]<50×10-6,全氧含量≤30×10-6的较好质量水平.     

120 t LF精炼炉生产工艺优化

120 t LF精炼炉自投产以来,存在精炼周期长、升温速度慢、钢水质量不稳定等诸多问题.经现场调研发现,进站钢水渣量大、温度及成分波动大,精炼渣成分配比及吹Ar制度不合理.因此,通过改进精炼造渣工艺、控制过程温度、优化吹氩工艺,提高了钢水的可浇性,同时使得平均冶炼周期缩短40％,耗电量降低23％,显著降低了生产成本.     

京唐公司转炉双联冶炼工艺及技术指标

阐述了京唐公司转炉双联工艺及其优势,重点就转炉双联法与常规冶炼主要技术指标进行了对比分析,分析结果显示：采用转炉双联冶炼法时脱磷率为92.86%,采用常规冶炼法转炉脱磷率为88.4%,转炉双联工艺脱磷效果明显。脱磷炉终渣中平均TFe含量是8.27%,脱碳炉终渣中平均TFe含量是18.92%,常规转炉终渣中平均TFe含量是18.98%,转炉双联冶炼过程不仅铁损低,而且金属料消耗少。辅原料消耗上转炉双联法白灰和轻烧白云石的用量比传统冶炼法分别减少9.7 g/t钢、9.3 g/t钢。转炉双联法和常规冶炼法终点钢水平均碳氧积分别为0.0023和0.0024,控制水平较好。     

洁净钢生产中硫的控制

针对攀钢高硫铁水冶炼现状,结合不同生产工艺路线,论述了攀钢近年来为实现洁净钢生产,在铁水预处理、转炉冶炼、钢水精炼过程中硫控制技术的开发与应用,形成了提高钢的纯净度和控制钢中非金属夹杂物的数量和形态的洁净钢生产工艺技术,实现了350 km.h-1高速铁路用钢轨、电工钢等洁净钢的生产.高速轨成品[S]的质量分数≤0.008%的合格率达到95%以上,钢轨T[O]的质量分数降至0.001 5%以下,夹杂物的分布形态得到有效控制;低硫电工钢RH脱硫率可达到20%左右,成品[S]控制在0.006%左右.     

Experimental study on sulfur removal from ladle furnace refining slag in hot state by blowing air

In view of the present problem of sulfur enrichment in the metallurgical recycling process of ladle furnace (LF) refining slag, a simple and efficient method of removing sulfur from this slag was proposed. The proposed method is compatible with current steelmaking processes. Sulfur removal from LF refining slag for SPHC steel (manufactured at a certain steel plant in China) by blowing air in the hot state was studied by using hot-state experiments in a laboratory. The FactSage software, a carbon/sulfur analyzer, and scanning electron microscopy in conjunction with energy-dispersive X-ray spectroscopy were used to test and analyze the sulfur removal effect and to investigate factors influencing sulfur removal rate. The results show that sulfur ions in LF refining slag can be oxidized into SO₂ by O₂ at high temperature by blowing air into molten slag; SO₂ production was observed to reach a maximum with a small amount of blown O₂ when the temperature exceeded 1350℃. At 1370℃ and 1400℃, experimental LF refining slag is in the liquid state and exhibits good fluidity; under these conditions, the sulfur removal effect by blowing air is greater than 90wt% after 60 min. High temperature and large air flow rate are beneficial for removing sulfur from LF refining slag; compared with air flow rate, temperature has a greater strongly influences on the sulfur removal.     

线性电磁搅拌下钢包炉内卷渣临界速度的模拟研究

在钢包精炼炉旁配备了电磁搅拌系统,并利用多普勒超声波测速仪对线性电磁搅拌方式下金属液与模拟熔渣的界面流速分布状况进行了测定及分析;确定了卷渣临界流速等重要冶金参数,并根据相似原理对实际钢包精炼炉的对应参数进行了分析.研究发现,电磁搅拌可以有效促进金属液的内部流动,从而显著改善金属液内部的动力学条件,是提高钢包精炼效率的有效手段.在生产中,可以卷渣临界流速为依据,针对不同的精炼工艺要求采用不同的电磁搅拌强度.     

含锰钢液在真空有渣精炼过程中的锰蒸发和脱氮行为研究

Considering the precise composition control on the vacuum refining of high-Mn steel, the behaviors of both Mn evaporation and nitrogen removal from molten Mn steel were investigated via vacuum slag refining in a vacuum induction furnace. It was found that the reaction interfaces of denitrification and Mn evaporation tend to migrate from the surface of slag layer to the surface of molten steel with the gradual exposure of molten steel during the vacuum slag refining process. Significantly, compared with the experimental group without slag addition, the addition of slag into steel can result in a lower Mn evaporation rate constant of 0.0192 cm·min?1 at 370 Pa, while the denitrification rate is almost not affected. Besides, the slag has a stronger inhibitory effect on Mn evaporation than the reduced vacuum pressure. Moreover, the inhibitory effect of the slag layer on Mn evaporation can be weakened with the increase of the initial Mn content in molten steel. The slag layer can work as an inhibitory layer to reduce the Mn evaporation from molten steel, the evaporation reaction of Mn mainly proceeds on the surface of the molten steel. This may be attributed to the Mn mass transfer coefficient for one of reaction at steel/slag interface, mass transfer in molten slag, and evaporation reaction at slag/gas interface is lower than that of evaporation reaction at steel/gas interface. The introduction of slag is proposed for both denitrification and manganese control during the vacuum refining process of Mn steels.     

钢包在线底吹氩及夹杂去除的物理模拟研究

采用物理模拟的方法,研究钢包在线底吹氩时,钢包内钢液量、渣层厚度、底吹气体流量等参数对钢包顶部钢液裸露面积的影响,以及钢包在线底吹氩工艺对钢液中夹杂去除率的影响。结果表明,钢包临界卷渣底吹气体流量随着浇铸的进行而逐渐减小;在钢液量相同时,钢包顶部钢液裸露面积随着底吹气体流量的增加而逐渐增大;在底吹气体流量相同时,钢包顶部钢液裸露面积随着钢液液面高度的下降而逐渐减小;渣层越厚,钢液裸露面积越小;在底吹气体流量较小时,透气砖无堵塞与堵塞50%时造成的钢液裸露面积大小相近,但随着底吹气体流量的增加,透气砖堵塞50%时较无堵塞时造成的钢液裸露面积大;钢包在线底吹氩可以提高钢液中夹杂物的去除率。     

精炼渣成分与轴承钢夹杂物类型关系热力学分析

针对轴承钢中钙铝酸盐大型夹杂物的控制问题,通过计算GCr15轴承钢中尖晶石MgO·Al2 O3、钙的铝酸盐CaO·6Al2 O3夹杂物生成热力学,分析精炼渣成分与夹杂物类型之间的定量关系.结果表明：当钢水中含有质量分数0.10×10-6的溶解钙[Ca]时,只要溶解镁[Mg]质量分数小于10×10-6,MgO·Al2O3就会被[Ca]还原成 CaO·6Al2O3;当精炼渣碱度为7.04,(MgO)质量分数为1.38%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低56%,夹杂物以尺寸大于10μm的CaO-Al2O3系复合夹杂为主;当精炼渣碱度为3.75,(MgO)质量分数3.14%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低14%,夹杂物以尺寸小于8μm的MnS包裹MgO·Al2 O3复合夹杂为主;当精炼渣钙铝比C/A为1.8~2.0时,控制精炼渣碱度R为4.5~5.5,(MgO)质量分数为3%~5%,即能使钢中MgO·Al2O3保持稳定而不转变为CaO·6Al2O3.     

超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响

为探究降低顶渣氧化性对改善超低碳钢钢液洁净度的影响,在转炉终点至中间包过程中,在多位置取炉渣和钢水试样,分别进行炉渣氧化性、钢液成分和夹杂物分析.实验结果表明:转炉出钢后通过对顶渣改质,渣中T.Fe由转炉终点的19.18％降至RH进站时的4.68％,顶渣氧化性降低明显.渣中T.Fe降低导致钢中[O]的降低,T.Fe较低的炉次平均吹氧量较大,使得铝脱氧前钢中[O]较高.RH结束渣T.Fe与夹杂物数量呈线性关系,T.Fe越低夹杂物数量越少,同时RH结束后夹杂物数量与铝脱氧前钢中[O]无必然关系.顶渣(CaO)/(Al2O3)会影响其吸收Al2O3夹杂物的能力,(CaO)/(Al2 O3)控制不合理的炉次,其夹杂物数量也较多.通过降低顶渣氧化性,热轧板卷缺陷率得到明显降低.     

京唐公司管线钢KR法脱硫

研究了京唐公司采用KR法进行铁水预处理生产管线钢时的脱硫率及其影响因素。结果表明：随着初始硫含量的升高,脱硫剂用量增加,铁水预处理的脱硫率越大;在硫含量相同的情况下,铁水初始温度越高,喷吹速度增加,脱硫率越高。对京唐公司采用KR法进行铁水预处理操作时的生产数据分析知,处理后铁水中硫含量小于0.002%的炉次占总处理炉次的95%以上,可满足生产需求。     

钢包浇注过程汇流旋涡的物理实验

为了减小钢包浇注后期旋涡卷渣对钢材带来的危害,对某钢厂现有60 t钢包进行了水力学模拟实验,研究了静置时间、初始液位、水口直径、水口偏心率等因素对旋涡的影响.结果表明:静置时间为0时,产生的旋涡方向不能确定,但随着静置时间的延长,旋涡方向变为逆时针;随着初始液位的升高,旋涡趋向于逆时针;水口直径对旋涡方向的影响不大;随着水口偏心率的增大,旋涡产生位置偏于水口正上方,且方向变得不明确;在没有外界因素干扰时,科氏力是引起流体旋涡的主要原因.     

超低硫钢精炼工艺

在感应炉上进行了一系列对比实验,研究结果表明：顶渣＋喂线工艺比完全顶渣工艺具有更快的脱硫效果,含ＢａＯ精炼渣系比传统的ＣａＯ－ＣａＦ２渣系具有更强的脱硫能力;当钢中氧和硫都很低时,ＣａＳｉ合金能起到显著的深脱硫作用,由研究结果得出超低硫钢（ｗｓ〈０．００１０％）钢液精炼的主要工艺参数。