炼钢过程钢中氧的控制

为了实现对钢中氧含量的控制,提高产品的内在质量,通过对转炉-RH精炼-连铸生产超低碳钢工艺的研究,探讨了影响钢中氧含量及夹杂物的因素和控制技术,建立了相应的氧含量预报模型。研究结果表明：转炉中控制合适的出钢碳含量、温度和终渣氧化性,RH中保持合适的下渣量、纯脱气时间以及钢包渣的氧化性,连铸过程中减少耐火材料的SiO2含量、改善保护浇注等措施均有利于降低钢中的总氧含量、改善钢材的质量。     

RH真空处理过程中钢中氧含量预测模型

针对３００ｔ钢包ＲＨ真空处理低碳铝镇静钢的多次试验数据，建立了ＲＨ处理过程中钢中氧含量的定量预测模型，得到了钢中氧含量的预测公式，模型综合考虑了纯脱气时间，真空室吹氩流量，钢水环流量，钢包渣中ＦｅＯ＋ＭｎＯ含量，钢包内衬材质等因素的影响，并对改进ＲＨ操作进行了讨论。     

改善连铸钢的质量和可浇性

本文分析和讨论了在钙处理铝镇静钢冶金中起重要作用的Fe-Al－O和Fe-Al-Ca-S-O系的热力学原理。考虑到钙处理铝镇静钢的产物,分析了能够改善浇注性的液相铝酸钙的形成。理论分析和实践调查了铝酸钙液相。顶渣在出钢后就形成,在无论有无RH处理的钢包处理过程中其组成 是相当稳定的。然而,脱气处理炉的顶渣与非脱气处理炉的顶渣相比,其氧含量很低。在钢包处理过程中发现存在夹杂物相。用RH处理炉的夹杂物与不用RH处理炉的夹杂物有很大的差异,并在很大程度影响了钙处理的效率。     

转炉-精炼-连铸过程钢中氧的控制

结合近年来的文献和笔者的研究工作,概要论述了转炉—精炼—连铸过程中钢洁净度(以总氧含量T[O]表示)的控制及夹杂物对产品质量的影响。提高钢的洁净度应从产生夹杂物的源头抓起,尽可能降低转炉终点氧含量。根据生产统计数据,建立了转炉终点氧预报模型。介绍了硅镇静钢、硅铝镇静钢、铝镇静钢三种脱氧模式及脱氧产物的控制方法。采用钢包精炼方法把夹杂物消灭在钢水进入结晶器之前是获得“干净”钢水的关键。介绍了RH、LF、中间包钢水总氧预报模型。介绍了在连铸过程中防止钢水再污染和进一步去除夹杂物的措施。     

RH-KTB脱碳过程中的数学模拟

在质量平衡模型的基础上,考虑到钢包顶渣与钢液之间的传氧行为,建立了能够同时准确预报碳、氧含量的脱碳模型.考察了提升气体流量、真空度压降模式、KTB吹氧时机以及初始碳、氧含量对RH脱碳的影响.根据模型计算结果,提出了合理的初始氧碳比,并以此作为KTB吹氧的判断依据.     

RH处理超低碳钢中总氧含量的控制

针对300 t RH处理超低碳铝镇静钢的生产数据,分析了RH处理过程中钢中总氧和夹杂物含量的变化.分析讨论了吹氩强度、顶渣成分、处理时间、初始溶解氧含量和处理过程中的二次氧化等对钢中夹杂物和总氧含量的影响,为生产优化RH处理工艺,进一步提高钢水洁净度提供了技术支持.     

120 t LD-LF-RH-BCC流程生产齿轮钢的氧含量控制工艺

分析了齿轮钢中氧含量控制的关键技术:精炼渣SiO₂含量,(CaO)/(Al₂O₃),(FeO+MnO),RH,氩气搅拌,连铸工艺。结合攀枝花新钢钒股份有限公司炼钢厂的工艺条件,通过控制转炉终点[C]≥0.10%,钢包渣厚50～80 mm,出钢过程加高碱度精炼渣,LF白渣精炼[渣中T.Fe-0.43%,(MnO+FeO)-0.93%,SiO₂-5%,平均(CaO)/(Al₂O₃)-1.9],20 min RH处理,连铸保护浇铸等工艺措施,并在炉后平台,LF精炼和钙处理过程采用合适的吹氩模式,使20CrMoH齿轮钢铸坯总氧含量≤15×10^-6,平均总氧含量为11.8×10^-6。     

超低碳钢夹杂物控制技术探讨

本文综述了超低碳钢的夹杂物起源,并以日本等先进钢厂的实践经验为基础,对Al2O3夹杂物的产生的工艺过程、影响因素重点进行了讨论,包括渣钢间二次氧化行为、RH处理中夹杂物行为、夹杂物的上浮行为以及铸坯的皮下气泡等.钢包渣改质是控制二次氧化的重要手段,RH加铝前自由氧含量尽可能降低,将浇铸时的氩气量降低均为控制超低碳钢的Al2O3类夹杂物的有效措施.     

RH技术特点

<正>RH法利用气泡将钢水不断地提升到真空室内进行脱气、脱碳等反应,然后回流到钢包中。因此,RH处理不要求特定的钢包净空高度,反应速度也不受钢包净空高度的限期。和其他各种真空处理工艺相比,RH技术的优点是:a.反应速度快,表现脱碳速度常数可达到3.5min~(-1)。处理周期短,一般一次完整的处理约     

转炉出钢增碳剂和RH精炼对高碳钢SWRH82B洁净度的影响

通过分析高碳钢SWRH82B生产过程钢样中总氧、氮含量及显微夹杂物的变化,对比了BOF-普通增碳剂-LF-RH-CC,BOF-普通增碳剂-LF-CC和BOF-低氮增碳剂-LF-CC三种精炼工艺对洁净度的影响。结果表明,增碳剂种类对转炉出钢增氮有显著影响,使用低氮增碳剂(含0.040 0%N)在不用RH处理条件下,可控制钢中低氮含量(LF终点0.002 3%N);使用普通增碳剂(0.500 0%N)导致钢中氮含量增高(LF终点0.005 3%N),RH终点钢中N%可降至0.003 3%;是否采用RH处理,对钢中总氧含量无明显影响;在采用低氮增碳剂基础上不用RH处理,可控制铸坯中总氧≤20×10^-6、氮含量为41×10^-6。     

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。      

Dynamic model for on‐line observation of the current process state during RH degassing

Based on the principles of thermodynamics and reaction kinetics, a dynamic model for the vacuum circulation (RH) process was developed. It comprises decarburisation, oxygen removal, dehydrogenation, denitrogenation and the course of steel temperature. The process model was validated by comparison of simulation results with measured process data from the RH/1 plant of Voest Alpine Stahl Linz (VASL). At this plant, it is used for on‐line observation of the contents of carbon, oxygen, hydrogen and nitrogen as well as the steel temperature. Based on cyclically measured values of vessel pressure, lift gas flow rate as well as waste gas flow rate and composition, the current heat status is calculated reliably. The accuracy of the carbon balance with measured waste gas values was improved remarkably by a model‐based correction calculation. The on‐line process observation system provides the operator with valuable information on the progress of vacuum treatment.     

IF钢碳含量不稳定因素分析

针对攀钢IF钢RH处理过程终点碳含量偏高及不稳定的问题,对IF钢生产工艺过程进行了跟踪调查.结果表明:RH处理前钢水[C]及a[O]、真空度、脱碳时间、钢包耐火材料及合金增碳等是影响IF钢碳含量偏高及不稳定的主要因素.RH进站[C]含量高于0.045%,终点碳含量与进站碳含量成正比关系;最小真空度越低,脱碳时间越长,终点碳含量就越低.为保证攀钢IF钢碳含量合格,应将RH进站钢水碳含量控制在0.030%～0.045%、a[O]控制在(500～700)×10-6,加强设备监控与维护以维持足够的深真空时间和进一步降低真空度.为减少RH处理后期钢液增碳,在保证真空室不结冷钢的前提下应使用渣线部位不含碳的钢包及低碳合金.     

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.     

含锰钢RH真空过程锰的迁移行为

Ruhrstahl Heraeus（RH）精炼炉是重要的二次精炼装备,但在真空处理过程中会遇到钢液易挥发合金元素的损失量大的问题,且造成钢液真空喷溅的结瘤及对后续钢液的二次氧化。针对含锰钢RH真空处理过程锰的气化导致的元素损失及真空喷溅等问题,跟踪和研究了120 t RH不同真空处理模式下钢液中Mn元素的变化规律及迁移行为。分析了锰元素损失与其挥发和真空喷溅的关系,并在RH真空室内壁不同位置结瘤物的解剖实验中得到验证。研究表明,钢液中Mn元素在RH真空过程中存在着明显损失,真空前期损失量最大;RH真空室内壁结瘤物中锰氧化物的质量分数整体占比高达14%～70%;热力学计算结果显示:温度、钢中Mn的含量以及真空度对Mn的挥发行为均有着很大的影响,是真空过程锰迁移的关键影响因素。通过改进真空压降模式,采用步进式抽真空,元素锰的损失由原先的2×10?4降低至1×10?4,结果对现场生产具有很强的指导意义,通过改进真空压降模式可以有效的抑制钢液的喷溅和挥发,进而减少合金元素锰的损失。      

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。      

碳氧平衡在低碳低硅钢RH轻处理工艺中的应用

通过对低碳低硅钢炼钢过程碳氧平衡进行系统计算,结合RH轻处理工艺要求,详细分析了过程碳、氧含量的控制要点,结果表明:CO分压对碳氧积的影响比钢水温度更加显著;RH生产超低碳钢时要求极限真空度和较高的平衡氧含量;RH轻处理生产低碳低硅钢的适宜条件是进站初始碳质量分数0.03%~0.04%、初始氧质量分数0.04%~0.05%、真空度5 kPa,研究规律在生产中得到了应用与验证。     

气泡搅拌和炉渣成分对低碳钢水洁净度的影响

在80t氧气转炉、钢包吹氩和RH真空处理工序进行净化钢水的试验,考察反应器内氩气流量、真空脱气操作和顶渣成分对低碳钢水全氧含量的影响以及夹杂物的尺寸分布和全氧的排除速率,改进操作的结果表明,二次精炼后低碳钢水全氧w[T.O]降低到0.001%。     

马钢CSP流程RH精炼钢水温度预测模型

基于冶金机理和传热学计算,分析研究了RH精炼过程中脱碳、吹氧加铝、脱氧、合金化、喷粉、真空室状态以及钢包等级等各类因素对钢水温度的影响。结合现场实际生产数据,建立了RH精炼钢水温度预测模型,经过对实际生产跟踪验证表明,模型预测的钢水终点温度与实测值偏差在±5 ℃以内的命中率为87.42%,偏差在±8 ℃以内的命中率为100%。     

BOF-RH-CC与BOF-LF-CC流程对冷镦钢ML08Al洁净度的影响

分析了“BOF-RH-CC”和“BOF-LF-CC”两种工艺流程生产的ML08Al钢中非金属夹杂物类型、数量密度及总氧变化。结果表明,两种流程转炉脱氧合金化后钢中非金属夹杂物主要为Al₂O₃;采用“BOF-LF-CC”流程,LF精炼结束钢中部分非金属夹杂物由Al₂O₃转变为Al₂O₃·CaO和Al₂O₃·MgO;而采用“BOF-RH-CC”流程,RH真空后钢中非金属夹杂物仍然以Al₂O₃为主。转炉出钢脱氧合金化后,钢水中总氧含量27.8×10^-6～31.5×10^-6,经过LF精炼后,总氧含量为20.2×10^-6～22.5×10^-6,而经过RH处理后,总氧含量为14.7×10^-6～15.3×10^-6。LF精炼和RH真空处理对夹杂物数量的去除率分别为49.6%和80.9%。因此,“BOF-RH-CC”工艺流程生产的ML08Al钢水洁净度优于“BOF-LF-CC”工艺流程生产的钢水。