RH精炼脱碳与夹杂物控制

为了提高RH精炼处理效率及钢水的洁净度,鞍钢股份有限公司炼钢总厂针对RH精炼装置脱碳、氧含量和夹杂物控制等相关工艺进行了研究和改进.通过控制转炉粗钢液中的碳氧含量、快速提高RH真空度、增加提升钢液的驱动气体氩气流量、吹氧强制脱碳、延长真空脱碳时间、增大插入管管径以及改善插入管形状维护等措施,保证了RH精炼的脱碳效果.通过控制钢包及浇注过程增碳,保证了成品碳稳定控制在20×10-6以下;同时优化了RH精炼升温工艺,并开发硅脱氧、镁脱氧及中间包改质工艺,显著降低了钢坯的全氧含量,降低了冷轧夹杂比率,从而确定了合理的RH冶炼超低碳钢工艺参数及RH精炼搬出后超低碳钢增碳的控制工艺.     

RH脱碳过程中极低氧钢水的碳氧反应机理

BOF+LF+RH+CC工艺路线生产IF钢,在RH脱碳前,钢水经脱氧和LF精炼后,钢中自由氧达到极低水平.根据表观脱碳速率常数的不同,这种极低氧钢水的RH脱碳可以划分为四个阶段.与传统三个阶段的RH脱碳不同的是在低速脱碳阶段和快速脱碳阶段存在一个脱碳速率介于两者之间的过渡阶段.在正规溶液模型的基础上,建立了能够准确预报钢液氧含量及顶渣FeO含量的RH脱碳模型.结果表明:在RH吹氧前,极低氧含量的钢液与顶渣之间基本不传氧;吹氧之后,钢液氧含量呈线性增加,当钢液氧势大于顶渣氧势后,钢液向顶渣传氧,渣中FeO含量上升;RH处理结束FeO含量较处理初始有所回升,但是仍处于极低水平,能够有效降低顶渣对钢液的二次氧化.     

超低碳钢RH冶炼脱碳过程的数学模型

在充分考虑RH平衡碳氧浓度的前提下，建立脱碳反应数学模型．以210t超低碳钢RH冶炼工艺为背景，详细给出数学模型的建立原则与过程．将模拟结果与实际测量数据进行对比发现，数学模型与实际测量数据有很好的吻合度．碳元素在钢液内存在一定的不均匀性，真空室自由液面下降管上方碳元素质量分数最小，钢渣界面处上升管右侧碳元素质量分数最大，循环20min后，二者相差0．0025％左右．     

RH真空精炼脱碳速率的物理模拟研究

以某钢厂210 t RH装置为研究对象,利用水力模型对现场生产过程进行物理模拟,研究驱动气体流量、顶吹气体流量、枪位、浸入深度和真空度对脱碳速率的影响.结果表明,随顶吹气体流量的增大,脱碳速率明显增大;随插入管浸入深度的增大,脱碳速率略有增大;随真空度的增大、枪位的减小,脱碳速率逐渐增大;驱动气体流量对脱碳速率的影响很小.真空度为3 616 Pa、枪位为40 mm、插入管浸入深度为125 mm、驱动气体流量为4.0 m3/h和顶吹气体流量为4.8 m3/h时,脱碳速率最大.     

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.     

无取向硅钢RH精炼过程中夹杂物行为研究

针对无取向硅钢RH精炼工艺各阶段现场取样,系统研究了钢中夹杂物数量、尺寸及成分的演变规律及钢水的洁净度变化。结果表明,钢中夹杂物主要是Al_2O_3及其复合夹杂,尺寸大部分集中在0～2μm,形状以球形和椭球形为主。从RH进站到RH出站,钢中夹杂物数量不断减少,共减少了9.63个/mm2,而尺寸小于1μm的夹杂物仅仅减少了0.85个/mm~2,可见细小夹杂物去除效果不明显。加Al脱氧一个循环时,夹杂物体积百分数下降最快,平均去除率为71.6%,钢中平均总氧含量下降了70%,钢液的洁净度明显提高。但铝脱氧后生成大量细小夹杂物,且随着加Al循环的进行有明显长大的趋势。适当延长铝脱氧的净循环时间,可能是促进细小夹杂物充分长大去除的有效途径。     

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.     

用超塑性预处理原理细化低碳钢晶粒的研究

利用超塑性预处理细化晶粒原理 ,在低碳钢中加入不同体积分数的第二相粒子ZrC和ZrO2 ,研究了ZrC和ZrO2 粒子体积分数及轧后不同冷却方式对低碳钢组织和力学性能的影响。研究结果表明 ,轧制变形量为 84 %时 ,加入 0 .8%的ZrC粒子 ,采用轧后水冷方式可获得超细组织 ,晶粒尺寸可达到 9.8μm ;加入 0 .2 %的ZrO2 粒子时 ,晶粒尺寸可达 7.8μm。轧后水冷比轧后空冷方式能获得更为细小的晶粒     

用超塑性预处理原理细化低碳钢晶粒的研究

利用超塑性预处理细化晶粒原理。在低碳钢中加入不同体积分数的第二相粒子ZrC和ZrO2，研究了ZrC和ZrO2粒子体积分数及轧后不同冷却方式对低碳钢组织和力学性能的影响。研究结果表明；轧制变形量为84%时，加入0.8%的ZrC粒子，采用轧后水冷方式可获得超细组织，晶粒尺寸可达到9.8μm；加入0.2%的ZrO2粒子时，晶粒尺寸可达7.8μm，轧后水冷比轧后空冷方式能获得更为细小的晶粒。     

RH精炼过程中IF钢洁净度控制

为了优化RH处理工艺、提高RH精炼后的IF钢水洁净度,通过分析T[O]含量的变化研究了RH纯循环时间、镇静时间、钢包顶渣氧化性对IF钢洁净度的影响.实验结果表明:适当延长纯循环时间有利于钢液洁净度的提高,加TiFe后保证纯循环时间6～8min以上可使RH真空处理结束后钢液T[O]降至30×10-6以下;随着RH真空处理结束后镇静时间的延长,中间包钢水T[O]含量总体呈下降趋势,镇静时间大于30 min的炉次,T[O]可控制在35×10-6以下;RH结束后渣中T.Fe每提高1%,平均Al、Ti总损失会增加1.05×10-6 min-1,其中Al损失率0.40×10-6 min-1,Ti损失率0.65×10-6 min-1.     

低碳低硅SPHC钢精炼渣优化研究

为改善SPHC钢LF精炼效果,本研究首先利用FactSage热力学计算软件,分析了SPHC钢LF精炼渣系的理化特性,提出相应的精炼渣优化方案,并进行了工业实验验证.研究结果显示,通过对LF精炼渣系的优化,出站时钢中全氧T[ O]由优化前的24×10-6下降至优化后的20×10-6,显微夹杂物总数去除率由优化前的56.57%增加至优化后的71.54%,大型夹杂物数量也由原来的85.42 mg/10 kg下降至42.45 mg/10 kg.     

Cu对超低碳贝氏体钢耐腐蚀性能的影响

借助透射电镜和电化学测试系统,对含铜超低碳贝氏体钢(ULCB)经不同工艺热处理后的微观组织及在0.01mol/LNa2SO4 0.01mol/LNaCl溶液中的腐蚀行为进行研究,并分析了Cu对ULCB钢耐腐蚀性能的影响.结果表明,高铜试样(wCu≥1.0%)经淬火后形成均匀的过饱和固溶体,具有较好的耐腐蚀性能.试样经低温400℃时效处理后,ε-Cu相析出很少,基体组织中的缺陷大大减少,耐腐蚀性能得到改善.当时效温度升至600℃时,析出的ε-Cu颗粒粗化且数量增多,与基体组织形成腐蚀微电池,导致腐蚀电流增加,试样耐腐蚀性下降.     

Decarburization mechanism of RH-MFB refining process

The overall decarburization mechanism can be divided into the decarburization in bulk molten steel and floating of CO against static pressure, the decarburization on the surface of argon bubbles and splashing particles. On the basis of each conception the RH-MFB decarburization mathematical model has been built according to the thermodynamic and mass conservation principle, and contributions of every decarburization mechanism were discussed and analyzed.     

重轨钢采用RH和VD精炼的对比研究

在其他工艺相同条件下,对钢中全氧、Al含量、H含量、夹杂物成分、炉渣等进行了对比分析。在真空时间相同的情况下,RH脱氢能力优于VD,VD脱氧能力优于RH,但VD精炼后钢中Al含量偏高,炉渣碱度偏大,夹杂物易偏离塑性区。 RH精炼后渣中MgO含量明显升高,夹杂物成分也比较分散,可能是耐火材料尤其是插入管喷补料脱落导致外来夹杂物增多,而VD精炼后渣中MgO含量变化不大,夹杂物成分相对集中。建议采用RH精炼时,应提高耐火材料质量,减少插入管喷补次数,采用VD精炼时,应适当减少石灰加入量,降低渣中碱度并延长真空处理时间。     

Optimum process of RH-MFB refining for ultra-low carbon steel

A mathematical model was established and applied to simulatethe decarburization of RH-MFB process in Pansteel Company. Study of the effects of w_[c], w_[o], Ar flowrate, evacuation rate and MFB lance blowing parameters on the decarburization process was carried out. The results showed that this model could give the quantitative understanding of the process, especially the behavior of MFB lance blowing. This model has realized the optimum process of RH-MFB refining for ultra-low carbonsteels in Pansteel.     

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.     

RH冶炼超低碳钢的最优工艺研究

建立了RH碳氧反应模型,计算值和实际测量值吻合较好,可以模拟实际RH精炼过程中的碳氧反应.在一定的初始碳含量范围内,初始碳含量对RH脱碳结束的碳含量基本没有影响,同时,RH脱碳反应达到14min后其脱碳速度小于1.5×10-6min-1,脱碳反应接近平衡.随着钢包渣TFe含量的增高,RH脱碳反应降低的氧含量和碳含量的比值在降低.当钢包渣TFe含量为8%时,实际计算的碳氧线和理论的碳氧线接近.     

BOF-LF-CSP工艺低碳铝镇静钢精炼过程的夹杂物变化

对BOF-LF-CSP工艺生产低碳铝镇静钢精炼过程连续密集取样,运用ASPEX扫描电镜统计分析了夹杂物成分、尺寸分布和数量变化.发现喂铝线后夹杂物数密度和面积分数都急剧增加.精炼20 min至钙处理前软吹期间,夹杂物数密度变化不大,但夹杂物面积分数却明显下降.精炼结束时主要为含有少量CaO的MgO-Al2O3尖晶石类夹杂.钙处理后,夹杂物数密度和面积分数都有增加,主要为钙铝酸盐和由于喂入过量钙生成的CaS夹杂.     

RH精炼过程钢液流动数值模拟和应用

结合某钢厂RH精炼装置,运用数值模拟的方法对脱气时的流场进行了计算,得出了该型号RH装置在该厂操作条件下的流场,并成功解释了操作中遇到的一些现象.利用实践生产中的经验公式与数据对模拟结果进行了验证,结果表明模拟结果可靠.最后利用该模型计算了RH内钢液的湍动能耗散情况以及钢液循环流量与吹Ar量的关系,并给出了最佳吹Ar量的控制范围.     

RH精炼添加钙合金去除硅钢夹杂物研究

采用RH精炼添加钙合金方式对硅钢进行钙处理。结果表明,钙合金添加量为0.67、1.00、1.67kg/t钢时,钢中钙含量分别为0、2×10-6、4×10-6;随着钙合金添加量增大,钢中夹杂物粒度逐渐由0～2μm向2～4、4～6μm偏移;不同钙处理条件下,钢中均存在粒径小于1μm和粒径为1～5μm的MnS、CuxS夹杂物,后者或单独存在,或同AlN、CaS夹杂复合;粒径为5～10μm区间,钢中的夹杂物基本以钙的氧、硫化物为主。与钙处理前相比,钙合金添加量为0.67、1.00、1.67kg/t钢时,粒径小于1.0μm的微细夹杂物减少幅度分别为68.06%、87.50%、94.94%。钙合金添加量为1.67kg/t钢时,可以去除钢中绝大部分的微细夹杂物。