BOF-LF-RH-CC流程钢液增氮控制研究

通过对25Mn2和36Mn2V转炉冶炼钢种氮含量取样分析,得出各工序氮含量变化的规律,研究各工序增氮机制及氮含量控制措施。结果表明,增氮量从大到小的工序依次为大包至中包的长水口段、LF精炼段、转炉出钢段,RH真空处理段钢水氮含量有所下降;采用适当的终点高拉碳工艺可降低终点氮含量;采用高碱度低熔点预熔渣覆盖钢液面和控制LF吹氩强度可减少精炼前期吸氮和避免钢水被吹裸而引起的吸氮;适当延长极限真空度保持时间有利于进一步降低钢水中的氮含量。     

中碳含硼钢氮含量的控制

采用氧氮分析仪分析湖南华菱涟源钢铁集团有限公司中碳含硼钢A36-LB在生产各工序中氮含量的变化,研究其吸氮原因。结果表明,转炉终点碳含量控制不稳定是造成该厂钢中氮含量波动的主要因素;虽然转炉终点碳含量高可以降低钢中的氮含量,但同时也会导致钢中磷含量增高;在LF精炼整个过程中钢水增氮约11×10-6,增氮较多,其中原材料增氮并不是主要原因,主要原因是电弧加热过程增氮较为严重;连铸工艺段增氮较少,保护浇铸较好。     

氮的溶解度及预处理过程脱氮的实验研究

在实验室1573～1673K条件下对铁水预处理过程进行了脱氮研究.结果表明,铁液中氧、硫和碳含量都在不同程度上影响氮在铁水中的溶解度,并用线形回归方法得到了氮溶解度与碳含量的关系式.预处理过程中初始碳含量对脱氮影响较为明显,在供氧强度相同的条件下,脱氮量随着铁水中碳含量的增加而增加.同时研究发现过程脱碳的同时能有效地脱氮,且脱碳量越大脱氮率越高.终点最低氮含量可达13×10-6,脱氮率超过50%,可满足超低氮钢对铁水中氮含量的要求.     

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.     

EBT-LF-VD-CC工艺冶炼GCr15轴承钢氧含量的控制

通过铁水预处理-EBT-吹氩-LF精炼-VD真空处理-连铸工艺生产轴承钢GCr15的实践,得出冶炼终点钢水碳含量为0.50~0.70%时,钢水氧含量在50×10-6~120×10-6之间,经出钢时脱氧、吹氩、LF精炼及VD真空处理后,中间包钢水中的全氧含量为(10～12)×10-6,铸坯中全氧<11×10-6。分析表明,加强熔池搅拌,使钢渣充分反应,控制终点碳含量和成品铝含量,采用高碱度渣精炼,VD真空处理,可使轴承钢中全氧进一步降低。     

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。     

基于废气分析的RH脱碳模型

为连续预测RH熔池内碳含量,实现对RH脱碳终点碳含量控制,以物质C平衡为基础,通过对某钢厂250 t RH废气分析系统分析的废气流量以及废气中CO、CO2含量进行连续监控,建立了基于废气分析的RH脱碳数学模型.该模型计算表明:对于冶炼成品中碳质量分数≤30×10-6的超低碳钢,模型计算RH脱碳终点碳质量分数误差都在±5×10-6之间;在RH脱碳后期,废气中CO+CO2质量分数低于5%时,熔池内脱碳速率低于10-6 min-1,此时可判定脱碳结束.同时结合现场工艺条件分析了压降平台以及吹氧操作对RH脱碳速率的影响.     

帘线钢生产过程中钛含量的影响因素及控制

为了有效控制钛夹杂对帘线钢盘条拉拔加工性能的不利影响,通过热力学理论计算结合现场实际生产数据,对铁水中的[Ti]-[Si]平衡、转炉脱钛以及精炼增钛过程进行了分析,提出了相应的钛质量分数控制措施.结果表明:铁水中钛和硅的质量分数存在较好的线性关系,将高炉铁水硅质量分数控制在较低水平,对降低铁水钛质量分数具有重要意义.转炉终点钢水钛质量分数受转炉终点钢水碳质量分数和温度的影响,其中温度的影响尤为明显.为了降低转炉终点钢水含钛量,必须做好转炉终点碳温控制.此外,为了尽量减少钢液精炼过程中的增钛量,必须严格控制转炉出钢下渣量和精炼渣料中的含钛量.     

转炉炼钢过程氮含量的控制

本文从入炉铁水比、转炉冶炼操作、转炉底吹、出钢操作等方面分析了转炉工序对钢水脱氮的影响因素入手,通过研究提出了提高铁水比、改善转炉操作,优化底吹模式,强化出钢口维护管理,优化脱氧制度等措施来提高转炉工序的脱氮效率。     

涟钢RH—MFB精炼过程氮的行为研究

通过对真空钢液脱氮的限制性环节进行分析,结合涟钢RH-MFB实际生产情况,以确定涟钢RH-MFB脱氮的控制性环节及脱氮模型方程,并对影响钢液脱氮的因素进行分析.结果表明,涟钢RH脱氮的控制性环节为氮在液相边界层中的扩散,反应为一级反应;在工作真空度(67 Pa)下保持必要的钢水循环时间,有助于钢液脱氮;在深脱氧之后,钢液中氧的含量对脱氮的影响较小,而钢液中硫的含量一直较低,对脱氮的影响不大;钢液中碳含量的急剧下降带动了脱氮反应的进行,导致脱氮速率较大,当钢液中碳含量稳定后,钢液内的界面反应和吹氩对脱氮起主要作用.     

Coordinated control of carbon and oxygen for ultra-low-carbon interstitial-free steel in a smelting process

Low residual-free-oxygen before final de-oxidation was beneficial to improving the cleanness of ultra-low-carbon steel. For ul-tra-low-carbon steel production, the coordinated control of carbon and oxygen is a precondition for achieving low residual oxygen during the Ruhrstahl Heraeus (RH) decarburization process. In this work, we studied the coordinated control of carbon and oxygen for ultra-low-carbon steel during the basic oxygen furnace (BOF) endpoint and RH process using data statistics, multiple linear regressions, and thermodynamics computations. The results showed that the aluminum yield decreased linearly with increasing residual oxygen in liquid steel. When the mass ratio of free oxygen and carbon ([O]/[C]) in liquid steel before RH decarburization was maintained between 1.5 and 2.0 and the carbon range was from 0.030wt%to 0.040wt%, the residual oxygen after RH natural decarburization was low and easily controlled. To satisfy the re-quirement for RH decarburization, the carbon and free oxygen at the BOF endpoint should be controlled to be between 297 × 10?6 and 400 × 10?6 and between 574 × 10?6 and 775 × 10?6, respectively, with a temperature of 1695 to 1715°C and a furnace campaign of 1000 to 5000 heats.     

LF钢包精炼过程中的脱氧

研究了钢包精炼过程中钢水流动现象及吹氩对钢液中固脱氧产物去除行为的影响和不同脱氧条件下吹氩过程对钢中溶解氧的去除规律,指出合理的吹氩制度对钢液中固相脱氧产物的去除至关重要。当钢液不用铝脱氧时,吹氩过程对钢液中溶解氧的去除具有十分重要的意义。     

侧底复吹RH真空精炼脱碳过程研究

基于RH内流场,结合冶金反应热力学及动力学,通过建立数学模型研究了侧底复吹RH真空脱碳过程.数值结果表明计算结果与试验结果符合良好.在总吹气量相同条件下,侧底复吹RH前20 min的脱碳速率高于传统RH的脱碳速率.对于传统RH脱碳,前3 s以熔池内CO本体脱碳为主,3~1 000 s以氩气泡表面脱碳为主;对于侧底复吹RH脱碳,前1 000s以氩气泡表面脱碳为主,并且氩气泡表面脱碳速率约为熔池内CO本体脱碳速率的两倍;提高RH处理后期的脱碳速率可提高超低碳钢生产效率.     

基于氧气脱碳效率预测的转炉炼钢吹氧量计算模型

为精确计算转炉炼钢生产过程中需要吹入的氧气量,提出了基于氧气脱碳效率预测的转炉炼钢静态和动态吹氧量计算模型.首先,采用独立成分分析方法对静态模型输入进行预处理;然后,建立基于支持向量机的氧气脱碳效率预测模型;最后,利用预测得到的氧气脱碳效率结合机理公式计算两阶段吹氧量.利用一座150t转炉的实际生产数据进行仿真计算,结果显示该模型对氧气脱碳效率的预报精度较高,所提方法是有效的.     

增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物

为了进一步完善增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物技术，研究了真空处理时间、充氮压力、气体类型等因素对钢中全氧和显微非金属夹杂物的影响.结果表明：减压处理过程中，钢液中非金属夹杂物可为过饱和气体氮气形成气泡提供非均相形核核心；增氮析氮法可有效地降低钢中全氧，去除钢中显微非金属夹杂物；真空处理时间越长，钢中全氧和显微非金属夹杂物数量越低，当真空处理时间为30 min时钢中全氧去除率达到了81.6%，而且全氧质量分数最低达到7×10-6.     

钙处理过程夹杂物演变及热力学分析

通过检测分析钙处理前后钢中夹杂物的形貌和成分的变化,探讨钢液钙处理过程中夹杂物演变规律.利用热力学计算,优化钙处理工艺.结果表明,钙处理可以将钢液中不规则固态夹杂物改性为球形液态夹杂物;1873 K下,当[ Al ]为0.030%时,[O]控制在5×10-6~17×10-6,[Ca]控制在0.7×10-6~30×10-6,钢中夹杂物变性效果良好;当[Al]为0.030%时,[ S]控制在6×10-6~19×10-6,既能使钢中Al2 O3夹杂生成液态铝酸钙夹杂物,同时又可以减少CaS生成.     

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.     

密封罩吹氩喷粉过程钢液脱氮模型

通过理论计算和试验，建立了密封罩吹氩喷粉过程钢液脱氮模型，模型计算与实测值符合较好。结果表明，影响钢液含氮量的主要因素为钢液面氮分压及吹氩量，密封罩喷粉工艺可以较好地解决喷粉过程钢液的增氮问题。     

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。     

A process model for BOF process based on bath mixing degree

The process model for BOF process can be applied to predict the liquid steel composition and bath temperature during the whole steelmaking process. On the basis of the traditional three-stage decarburization theory, the concept of mixing degree was put forward, which was used to indicate the effect of oxygen jet on decarburization. Furthermore, a more practical process model for BOF steelmaking was developed by analyzing the effect of silicon, manganese, oxygen injection rate, oxygen lance height, and bath temperature on decarburization. Process verification and end-point verification for the process model have been carried out, and the verification results show that the prediction accuracy of carbon content reaches 82.6% (the range of carbon content at the end-point is less than 0.1wt%) and 85.7% (the range of carbon content at end-point is 0.1wt%–0.7wt%) when the absolute error is less than 0.02wt% and 0.05wt%, respectively.