莱钢130t RH冶炼超低碳钢工艺实践

根据RH真空脱碳机理,分析了提升气体流量、RH精炼炉进站碳氧质量分数、炉渣改质、吹氧制度对RH精炼炉真空脱碳速率的影响,确定了超低碳钢的冶炼操作工艺。     

RH-MFB生产超低碳钢的工艺优化

在RH脱碳静态模型的基础上对RH脱碳理论进行了分析,分析结果表明,涟钢RH的实际脱碳水平还有待提高.针对影响RH脱碳速率的主要因素进行分析,结果表明:为获得最佳脱碳效果,处理时应消除压降平台,全程真空度在400 Pa以下保持16 min以上,同时在钢水循环开始后的3~4 min控制吹氩流量为80~100 m3/h;真空度达8 kPa以后(即3 min左右时)为吹氧的最佳时机,此时应将氧枪高度控制在250~400 cm,氧气流量控制在1 200~1 600 m3/h.实践证明,通过这些优化措施,可使处理后碳质量分数稳定在0.003%以下.     

250 t钢包RH精炼脱碳动态控制实践

为了提高RH脱碳效果,缩短RH精炼周期,从热力学和动力学理论上对RH脱碳进行分析,从实践上对RH脱碳处理进行动态控制工艺优化。吹氧加铝升温工艺优化后,超低碳钢成品碳合格率从94%左右提高到100%,RH处理10 min即可把碳脱到0.002%左右,与工艺优化前对比,成品碳质量分数从0.001 5%～0.002%降低到0.001%～0.001 4%。研究了压降对脱碳速率的影响,结果表明,压降速度越快,脱碳速率越高,预抽真空可以提高脱碳效率和获得更低的终点碳含量。研究了脱碳结束时氧含量与脱碳终点碳含量的关系,结果表明,脱碳结束时氧质量分数在0.025%～0.035%范围内,能满足脱碳终点碳质量分数小于0.002%的要求。     

180t RH真空脱碳基本规律探索

探讨了江苏沙钢集团有限公司180 t RH真空脱碳的基本规律,分析了钢液初始条件、真空室内压力、提升气体流量和吹氧时机等工艺参数对脱碳过程的影响。结果表明,沙钢180 t RH脱碳过程分为3个阶段,阶段1和阶段3的脱碳速率常数非常小,阶段2的脱碳速率常数最大,是脱碳的关键阶段。降低钢水初始w(C)/w(O)和w(C)·w(O),有利于缩短阶段1、提高阶段2的脱碳速率常数。提高抽气速率,阶段2的脱碳速率常数增加;随着达到最高真空度的时间缩短,终点碳含量呈降低趋势。脱碳的中后期吹氧或者在处理7 min后将提升气体流量由113 m3/h提高到150 m3/h,对脱碳过程无明显的影响。     

RH MFB精炼过程脱碳数学模型及工艺研究

 为研究RH MFB精炼工艺对脱碳过程的影响，将脱碳机理确定为钢液本体脱碳与CO克服静压力上浮、氩气泡表面脱碳和飞溅液滴脱碳，根据脱碳反应动力学和质量守恒原理建立了RH MFB脱碳数学模型。计算结果表明：降低初始碳含量、增大初始氧含量可使脱碳终点碳含量降低；提高压降速率和吹氩流量、增大浸渍管内径使得脱碳速率增大；在固定氧气流量下，随着吹氧时间的延长，脱碳终点碳含量降低，但脱碳终点氧含量升高。     

RH精炼自然脱碳和TOP强制脱碳效果的对比研究

根据迁钢公司RH精炼生产数据,研究了自然脱碳和TOP强制脱碳RH精炼处理IF钢的脱碳过程、钢水氧含量、真空室压力、废气流量、废气成分和钢水温降的变化。根据表观脱碳速率常数的不同,2种精炼方式下脱碳过程分别呈现“两段式”和“三段式”变化规律,均可以在20min内稳定生产碳含量低于15×10^-6的IF钢;吹氧使得真空室压降平台处压力升高,平台持续时间延长,不利于提高脱碳速率,且吹氧过量导致脱碳终点氧含量大幅增加。采用RH—TOP吹氧时,CO二次燃烧产生的热补偿可以降低转炉出钢温度20—25℃。     

RH生产超低碳钢的脱碳速率及工艺优化

 通过RH超低碳钢脱碳工业试验,对RH精炼过程工艺参数进行全程跟踪。重点对表观脱碳速率常数Kc进行了测定和评价。结果表明,RH脱碳过程分为3个阶段：抽真空阶段、吹氧脱碳阶段和自然脱碳阶段。稳定生产碳含量小于0.002%(质量分数,下同)的超低碳钢的优化工艺参数为：进站碳含量0.05%~0.06%,氧含量0.04%~0.06%;吹氧期的起始真空度12~15kPa,吹氩强度0.015m3·t-1·min-1;自然脱碳时间大于15min,吹氩强度0.015m3·t-1·min-1,终脱氧前的氧含量＜0.035%。     

RH高效深度脱碳与协同脱氧关键技术

围绕IF钢RH精炼高效深度脱碳与协同脱氧目标，从RH精炼碳氧热力学入手，分析了RH脱碳与协同脱氧的可行性和策略；从脱碳反应动力学入手，分析了不同脱碳阶段高效脱碳策略。同时，研究了RH强制脱碳、吹氧流量与枪位控制等高效脱碳与控氧协同技术，以及真空压降控制、循环流量优化、真空罐内部吹氩强化脱碳等RH精炼高效脱碳关键技术和RH精炼脱碳终点氧含量控制、顶渣氧化性控制等控氧关键技术，进一步提出通过上述技术集成应用实现RH高效深度脱碳与脱氧的协同策略。     

极低碳钢RH生产工艺优化

结合理论和首钢股份公司迁安钢铁公司生产实践情况,根据RH脱碳原理和现场生产数据,将RH脱碳过程分为快速脱碳、慢速脱碳、脱碳基本停滞3个阶段,研究了真空压力、提升气体流量、吹氧及废钢合金加入时机、浸渍管插入深度、热弯管粘渣等因素对脱碳的影响,强调了RH真空设备功能精度管控的重要性,提出了预抽真空使用可大大提高脱碳速率,提升气体流量宜采用先低后高的控制模式,热弯管定期清渣可增加通道内径提高排气速率等。首钢股份公司迁安钢铁公司通过在极低碳钢生产过程中不断优化,极低碳钢的炼成率已从最初的不足50%提高到90%以上,平均RH结束钢水w(C)在0.001%以下。     

高海拔RH精炼装置真空脱碳工艺优化研究

针对位于海拔1 500 m左右的国内某厂RH真空脱碳过程中脱碳效果不佳喷溅严重的生产问题,借鉴转炉吹氧过程氧气射流与熔池相互作用规律,考虑到RH真空室内液面高度偏低的特点,通过水模型试验研究不同氧枪流量和枪位下氧气射流与熔池相互作用规律,并结合理论分析对RH真空吹氧脱碳工艺进行优化。水模型试验结果表明:RH真空吹氧脱碳过程中氧气射流与熔池的相互作用规律与转炉冶炼相似,可采用转炉冶炼过程中氧气射流与熔池相互作用研究对RH真空吹氧脱碳工艺进行优化。理论分析可知,当氧枪流量为1 500 m~3/h、枪位为5.5 m时,熔池冲击深度为0.173 m、冲击面积为2.435 m~2、穿透体积处于最大值为0.420 m~3,氧气射流冲击熔池效果最理想,有利于RH脱碳过程高效脱碳和喷溅控制。实施优化措施后,终点钢水平均w(C)由15.1×10~(-6)降至11.8×10~(-6),终点w(C)在20×10~(-6)以内比例提高至94.4%,优化工艺显著提高了RH快速深脱碳效果,同时有效控制了RH真空脱碳过程严重喷溅问题。     

Mathematical Modelling of Non‐equilibrium Decarburization Process during Vacuum Circulation Refining of Molten Steel: Application of the Model and Results (I) ‐ Decarburization Process and Influences of Some Technological Factors

A novel three‐dimensional mathematical model proposed and developed for the non‐equilibrium decarburization process during the vacuum circulation (RH) refining of molten steel has been applied to the refining process of molten steel in a 90‐t multifunction RH degasser. The decarburization processes of molten steel in the degasser under the conditions of RH and RH‐KTB operations have been modelled and analysed, respectively, using the model. The results demonstrate that the changes in the carbon and oxygen contents of liquid steel with the treatment time during the RH and RH‐KTB refining processes can be precisely modelled and predicted by use of the model. The distribution patterns of the carbon and oxygen concentrations in the steel are governed by the flow characteristics of molten steel in the whole degasser. When the initial carbon concentration in the steel is higher than 400 · 10⁻⁴ mass%, the top oxygen blowing (KTB) operation can supply the oxygen lacking for the decarburization process, and accelerate the carbon removal, thus reaching a specified carbon level in a shorter time. Moreover, a lower oxygen content is attained at the decarburization endpoint. The average contributions at the up‐snorkel zone, the bath bulk and the free surface with the droplets in the vacuum vessel in the refining process are about 11, 46 and 42% of the overall amount of decarburization, respectively. The decarburization roles at the gas bubble‐molten steel interface in the up‐snorkel and the droplets in the vacuum vessel should not be ignored for the RH and RH‐KTB refining processes. For the refining process in the 90‐t RH degasser, a better efficiency of decarburization can be obtained using an argon blow rate of 417 I(STP)/min, and a further increase in the argon blowing rate cannot obviously improve the effectiveness in the RH refining process of molten steel under the conditions of the present work.     

超低碳钢210 t RH脱碳精炼工艺的优化

分析和确定了RH精炼的初始碳含量、提升气体流量和转炉终点氧含量,并进行生产实践。结果表明,RH进站初始碳含量应控制在250×10^-6~400×10^-6,转炉出钢时终点氧含量应控制在250×10^-6~400×10^-6。实际生产数据统计表明,在PH处理初期（0~3 min）,各炉次脱碳速率最大值可达到98×10^-6/min,在脱碳终点时,碳含量在12×10^-6左右。     

RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果分析

西昌钢钒厂由于转炉热量不足而以转炉—LF精炼—RH精炼—连铸工艺生产IF钢,为探究RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果,采用生产数据统计、氧氮分析、夹杂物自动扫描、扫描电镜和能谱分析等手段,对不同脱碳工艺对顶渣氧化性以及钢的洁净度影响进行了详细研究。结果表明:（1）与自然脱碳工艺炉次相比,采用强制脱碳工艺的炉次在转炉结束与RH进站钢中的平均[O]含量更低;（2）两种工艺脱碳结束钢中的[O]含量基本在同一水平;（3）强制脱碳工艺的炉次在RH结束时渣中平均T.Fe的质量分数降低了1.3%。在能满足RH脱碳效果的前提下,尽量提高转炉终点钢液碳含量、降低钢液氧含量,后续在RH精炼时采用强制吹氧脱碳工艺,适当增大吹氧量来弥补钢中氧,可显著降低IF钢顶渣氧化性。自然脱碳工艺与强制脱碳工艺控制热轧板T.O含量均比较理想;与自然脱碳工艺相比,强制脱碳工艺可有效降低IF钢[N]含量,这与强制脱碳工艺真空室内碳氧反应更剧烈所导致的CO气泡更多和气液反应面积更大有关。脱碳工艺对IF钢热轧板中夹杂物类型、尺寸及数量没有明显影响,夹杂物主要由Al₂O₃夹杂、Al₂O₃–TiO_x夹杂与其他类夹杂物组成,以夹杂物的等效圆直径表示夹杂物尺寸,以上三类夹杂物平均尺寸分别为4.5、4.4和6.5 μm,且钢中尺寸在8 μm以下的夹杂物数量占比高于75%。在RH精炼过程中,尽量降低RH脱碳结束钢中[O]含量,有利于提高钢液洁净度。      

RH真空精炼用顶枪枪头扩张角的浅析

RH真空室是RH真空精炼冶金反应的熔池,RH真空精炼脱碳反应的反应速度与RH真空精炼用顸枪枪头参数的设定有密切关系。借助商业软件GRAFTOOL3．0对R．H真空精炼用顶枪扩张角大小进行流场数值模拟,分析了不同扩张角角度下的射流状态,对R．H吹氧脱碳提供了重要科学依据,验证了最佳扩张角角度。     

100t RH顶吹氧去除真空室内壁冷钢的数值模拟和应用

对钢厂100 t RH将原天然气烘烤改为顶吹氧去除真空室内壁冷钢工艺改造进行了研究。对5.5~7.5m氧枪位置及750~1300m³/h氧气流量下的速度场进行了数值模拟,根据计算确定了在枪位为5.5~6.5m,氧气流量为900~1200m³/h时RH顶吹氧去除冷钢是可行的。工业生产应用结果表明,采用该顶吹氧去除冷钢工艺,明显提高了RH的连续处理能力,RH月处理能力由不到28.5%提高到36.0%左右,单月RH处理能力最高比例达到48.8%。     

RH精炼过程中吹氧量对IF钢洁净度的影响

无间隙原子钢（IF钢）主要用于汽车、家电等行业,除需要极低的C、N含量外,对最终产品的表面质量也有严格要求。钢中O含量和夹杂物对产品的表面质量影响很大。快速降低钢中C含量、同时保证钢的高洁净度是非常重要的。为此,通过在Ruhrstahl Hereaeus（RH）精炼?连铸过程密集取样,采用ASPEX扫描电镜详细研究了RH吹氧强制脱碳工艺下吹氧量对IF钢洁净度的影响。结果表明,本实验条件下,吹氧量对精炼?连铸过程中夹杂物的类型和形貌没有影响。吹氧量对RH精炼前期（加Al后4 min内）钢液洁净度影响较大,而对后期生产过程中钢液的洁净度影响不大;精炼前期,吹氧量高,钢液中总氧（T.O）含量和夹杂物的量增加。簇群状夹杂物主要出现在RH破空之前,真空精炼结束后钢液中很难发现簇群状夹杂物。中间包钢液洁净度与RH吹氧量相关性不大,而与加Al脱氧前钢液中O含量相关性很大,加Al脱氧前钢液中O含量高,中间包钢液洁净度差;为提高中间包钢液的洁净度,应尽量减少加Al脱氧前钢液中的O含量。随着生产的进行,钢液中T.O含量、夹杂物的量呈下降趋势,洁净度逐渐提高。      

120 t RH-LF生产低碳钢QD08的工艺实践

介绍了芜湖新兴铸管有限责任公司炼钢厂采用RH-LF精炼法生产低碳钢QD08的工艺实践。通过对转炉出站钢水初始条件,RH真空脱碳原理和过程控制,后续LF冶炼3个方面的分析研究,结果表明,初始钢水控制条件为[C] 0.04%～0.10%,[0]>300×10^-6,转炉终点出钢温度T≥1 650℃。随真空处理时间延长,真空度降低,真空室内PCO减少,碳氧浓度积呈降低的趋势,真空室内因发生碳氧反应进行脱碳,RH真空脱碳满足热力学条件;脱碳速率的变化规律为先增大后减小,脱碳速率有一定的规律;RH真空处理后的钢水需在LF完成脱硫、升温、合金化等操作,并且需保证终渣量20～23 kg/t,终渣（FeO）+（MnO）<1.2%,碱度R≥3.5等工艺条件。     

废气分析在RH脱碳过程中的应用

根据RH废气分析系统对废气流量及其中CO、CO2气体含量的测量,建立了废气分析脱碳数学模型。经验证,模型计算值与实际测量值吻合较好。对于成品碳的质量分数小于等于20×10-6的超低碳钢,模型计算的RH自然脱碳终点碳的质量分数误差在±3×10-6之间。废气流量修正系数δ采用分段取值更能符合实际情况,RH精炼开始3 min内,δ为0.35,3 min后δ为0.6。在RH自然脱碳后期,当废气中CO的质量分数由峰值降低到5%时,钢水中碳的质量分数的平均值达到13×10-6,已经低于RH终点碳含量的要求值,可以判定RH脱碳过程结束。