RH真空深脱碳工艺的优化

<正>RH如今已经发展成为一个集深度脱碳、脱硫、脱气、脱磷、脱氧去除夹杂物以及温度补偿于一体的多功能炉外精炼设备在现代钢铁冶金企业中,占据举足轻重的地位。2009年,江苏沙钢集团有限公司开始尝试并且成功利用RH真空脱碳技术生产超低碳钢。随着产品的逐渐升级,RH的脱碳工艺遇到瓶颈期,RH脱碳过程中,出现顶吹氧频率高、脱碳终点碳含量较高且不稳定、处理时间长、脱碳终点氧高等问题。江苏省沙钢研究院的学者通过对RH到站钢液的初始条件、吹氧时机、真空室抽气制度和提升气体模式等的优化,开发了180tRH真空炉的快速高效脱碳工艺。控制RH到站w(C)=(250~500)×10-6,w(O)=(300~650)×10-6;适当快速降低真     

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。     

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。     

IF钢210 t RH精炼过程中调钛时机对洁净度的影响

通过在210 t RH精炼IF钢3个浇次的试验,采用扫描电镜详细研究了RH精炼过程中调Ti时机对IF钢洁净度的影响。结果表明,加Al后2、4、6 min调Ti,RH结束时钢液中的N含量平均分别为26.7×10^-6、23.6×10^-6、27.4×10^-6。当吹氧升温所耗氧气量在30~40 m³,RH到站氧平均为579×10^-6时,RH结束T［O］为70.3×10^-6,当吹氧升温氧耗量在75~90 m³,RH到站氧平均为669×10^-6时,RH结束T［O］为109.2×10^-6。随着加Al前氧活度增加,RH结束时T［O］总体呈增加趋势。加Al后6 min调Ti钢中5 μm当量直径夹杂物数量密度最低为9.32个/mm²,夹杂物数量密度最低。     

常规RH和RH-TOP工艺精炼IF钢试验研究

利用工业试验,研究了常规RH和RH-TOP精炼处理IF钢的脱碳过程、钢水氧含量、真空室压力、废气流量及成分、钢水温降的变化。根据表观脱碳速率常数的不同,两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20 min内稳定生产碳质量分数低于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升高。采用RH-TOP吹氧时,CO的二次燃烧产生的热补偿可以降低转炉出钢温度20~30℃。     

RH-KTB深脱氮工艺试验研究

武钢第二炼钢厂使用RH-KTB设备主要生产w(C)很低(w(C)≤15×10-6)的冷轧薄板钢.为了同时把有害元素w(N)降至15×10-6以下,进行了125炉次的深脱氮工艺试验.试验结果表明,RH-KTB法可以同时深脱氮,平均初始w(N)为24×10-6,经过约25 min精炼,最终钢液中w(N)可以稳定控制在15×10-6以下,成功率达80%.同时发现,脱氮反应主要发生在吹氧快速脱碳阶段,脱氮随着脱碳速率增大而加快,6～8 min脱碳减弱后,靠提高真空度、增大吹氩量和循环量等措施,还能继续深脱氮,可以脱去脱氧合金化时合金带入的增氮量.     

CSP流程生产超低碳钢的RH工艺优化

论述了马鞍山钢铁股份公司CSP流程生产超低碳钢工艺中RH真空脱碳技术的优化,通过对转炉终点的控制、RH-MFB吹氧工艺的优化、提升气体流量的优化实现了在同样RH处理周期的条件下,RH终点平均w(C)达到15×10-6,为CSP流程批量生产超低碳钢提供了技术保障。     

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.     

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&#215;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℃。     

不同RH冶炼工艺对低碳铝镇静钢洁净度的影响

对比分析了生产低碳铝镇静钢采用RH两种不同处理模式的工艺特点和洁净度差异,结果表明:工艺路线1的RH到站渣中w(T.Fe+Mn O)=5%~12%,而工艺路线2的RH到站渣中w(T.Fe+Mn O)稳定控制在2%以内,工艺路线1精炼过程中w(Als)损失较工艺路线2高约54×10-6;工艺2夹杂物有效去除时间平均为64 min高于工艺路线1的45 min;工艺路线1结晶器钢水w(T.O)较工艺路线2高13×10-6,工艺路线1结晶器钢液中的夹杂物分布面积比高于工艺路线2,同时工艺路线1钢水样中,尺寸在5μm以上的夹杂物占10.6%,高于工艺路线2的3.6%。针对不同RH精炼工艺分别提出了相应的优化措施。     

武钢120t RH炉MFB顶枪的应用

介绍了120 t RH炉MFB顶枪在真空室烘烤、去除真空室积渣及吹氧脱碳等方面的应用;考察了真空室预热烘烤煤氧比和流渣煤氧比,得出其最佳值分别为1∶0.75和1∶1.5;讨论了真空脱碳过程中合适的吹氧量,认为[O]质量分数保持在200×10-6以上,可以避免对脱碳速度的制约;另外,还讨论了挽救低温钢水事故过程中合适的加铝量及升温效果。     

RH吹氧操作对超低碳钢脱碳速率的影响

以迁钢RH精炼炉为背景,建立了RH强制脱碳数学模型,确定了脱碳的4个反应地点:真空室内钢液自由表面,氩气表面,真空室钢液内部与飞溅液滴表面,并进行了RH强制脱碳机制研究。模型计算结果表明,在真空处理前期,钢液内部脱碳速率在4个脱碳地点中占据主导地位,而在后期以液滴脱碳为主;在迁钢现有的压降模式下,确定了第3分钟进行吹氧操作,保证40m3/min的吹氧流量为最佳的工艺处理方式,并通过迁钢实际生产炉次的对照验证了模型计算结果。     

RH-MFB生产超低碳钢实践

采用工业试验,研究RH-MFB生产超低碳钢过程中的脱碳规律和RH脱碳后的增碳规律。试验结果:(1)采用真空室快速压降速率、较长的极限真空保持时间,可使RH具有强大的脱碳能力,RH脱碳结束后钢水w(C)可达到8×10-6的水平。(2)钢包、钢包覆盖剂、中包覆盖剂和连铸保护渣等采用低碳材料,可以有效防止RH脱碳后的钢水增碳,可以将增碳量控制在4×10-6的水平。     

ZG10MnNiCu钢的试制

ZG10MnNiCu钢用于制造高强度厚壁铸件,其对C,H,O等元素的含量要求严格。上海电气上重铸锻有限公司根据此钢种的成分要求,制定了冶炼试制的生产工艺,通过严格控制配料、脱磷、脱碳、精炼等工艺,试制成功了ZG10MnNiCu钢。成品钢中w(C)0.10%、w(H)1.5×10~(-6)、w(O)20×10~(-6)、w(N)70×10~(-6),满足了对此钢种的内控成分要求。     

首钢京唐IF钢生产工艺开发实践

介绍了首钢京唐公司IF钢生产工艺开发过程。IF钢生产工艺控制关键是碳、氮含量成分控制和钢卷表面质量控制(通过防止水口堵塞和减少夹杂物)。IF钢碳含量控制的关键是RH脱碳过程控制、防止合金增碳和精炼结束到中间包增碳,对应的措施有控制RH进站钢水w(C)≤0.04%、控制过程废钢加入量、RH脱碳过程辅助钢包底吹、清洁上料和使用无碳耐材等。IF钢氮含量控制的关键是控制好转炉吹炼过程脱氮效果、防止RH吸氮和防止连铸过程吸氮。IF钢卷的主要表面缺陷之一是夹杂类缺陷,控制夹杂类缺陷主要从控制转炉终点氧含量、钢包渣改质、控制中间包钢水w(Al_s)/w(Al_t)0.94、恒拉速浇铸等方面着手。采取措施后,中间包熔炼成分碳、氮质量分数分别下降了3.7×10~(-6)和5.9×10~(-6),IF钢夹杂原因造成的钢卷表面质量协议品率由2.3%下降到1.0%～1.5%。     

薄板厂210t RH脱气工艺研究

通过在薄板厂宽厚板铸机生产钢种的工业性试验,得出:在RH真空度不大于0.27 kPa,环吹氩流量在1 200～1 500 L/min范围,高真空时间在10 min以后,钢中w[H]可以达到2×10-6以下,而且在高真空时间为16 min时,钢中w[H]、w[O]和w[N]平均分别为1.6×10-6、13.2×10-6和41×10-6。     

提高重轨钢洁净度的试验

提出一种降低重轨钢中T.O和H含量的工艺方法。通过RH精炼实践,探讨了真空处理时间、石灰调渣及驱动氩气流量对脱氧、脱氢的影响。结果表明,在真空纯处理15min,驱动氩气流量80m3/h及添加适量石灰调渣的工况组合条件下,获得了钢中w（T.O）=（5~6）×10-6、w（H）=10-6左右的RH真空处理效果。     

RH工艺生产轴承钢脱氧和去除夹杂物研究

针对RH工艺生产w(T.O)小于0.0010%的轴承钢,通过现场试验研究了RH纯脱气时间、吹氩量和初始T.O对脱氧和去除夹杂物的影响。试验结果表明:延长RH纯脱气时间可以显著降低钢中T.O和夹杂物的数量;RH提升气体量由60m3/h增大到72m3/h,取得良好的脱氧效果;RH真空处理14min的T.O受初始T.O的影响比真空处理25min的大。     

VOD精炼水轮机用不锈钢的洁净度研究

运用金相观察、扫描电镜和大样电解等方法研究了VOD精炼前后不锈钢的洁净度变化.结果表明:VOD吹氧终点控制滞后是VOD精炼后钢中氧质量分数高达250×10-6的主要原因;钢中w(O)偏高而精炼渣的碱度低等造成钢中夹杂物含量高,大于10μm的夹杂物含量为0.56～0.58个/mm2,其中每10kg试样中大型夹杂物含量在1.71～2.41 mg.针对钢液洁净度偏低的情况,提出了延长真空保持时间10～12 min,选用优质精炼渣并保证炉渣碱度R≥3和延长软吹时间15～20 min的工艺改进措施,改进后w(T.O)降至(60～77)×10-6.     

IF钢生产工艺研究及实践

对比分析柳钢150t转炉炼钢系统两种(转炉-钢包炉精炼-RH精炼-连铸和转炉-RH精炼-连铸)生产IF钢的工艺。结果表明,采用转炉-RH精炼-连铸工艺生产的IF钢:(1)洁净度相对更高,生产成本更低;(2)RH精炼结束w(C)≤10×10-6、w全(O)≤31×10-6、w(N)≤20×10-6,中间包w(C)≤11×10-6、w全(O)≤25×10-6、w(N)≤20×10-6;(3)造成钢水洁净度偏低的主要原因是RH脱氧合金化后循环时间偏短,且RH精炼炉渣控制不稳定。