反应诱发微小异相去除钢液中细小夹杂物技术研究

提出一种反应诱发微小异相去除钢液中细小夹杂物技术,并在此基础上设计了一种具有该种功能的复合球体,开展了工业现场试验研究。结果表明反应诱发微小异相去除钢液中细小夹杂物技术是一种有效的夹杂物去除工艺,可以显著降低钢液中非金属夹杂物数量。反应诱发微小气泡与渣滴的尺寸可以通过复合球体CaCO3粉末的大小进行控制。复合球体中w(CaCO3)/w(CaO)比值大小对钢液中的夹杂物作用较大。多次、少量的投入能够有效提高复合球体的利用率。与传统工艺相比,该技术具有方便易行、成本低、效率高等特点,采用该技术对钢液进行处理后,铸坯中氧化物夹杂的数量明显减少,尺寸变小,钢的全氧质量分数最低可达6×10-6。     

IF钢中细小夹杂物的控制

 高纯净度钢的生产是21世纪钢铁企业面临的重大课题,对钢中全氧含量和夹杂物含量的控制是生产高纯净IF钢的关键技术。为此笔者提出一种全新的夹杂物控制技术——反应诱发微小异相去除钢液中细小夹杂物的工艺,设计了一种具有该种功能的复合球体,并开展了工业现场试验研究。试验结果表明：反应诱发微小异相去除细小夹杂物工艺是一种成本低、效率高、简便易行的夹杂物控制技术,它可以显著降低IF钢中非金属夹杂物数量。与传统工艺相比,采用该技术对钢液进行处理后,铸坯中氧化物夹杂的数量明显减少,尺寸变小,铸坯的平均w(［TO］)最低可达7×10-6,吨钢成本可降低5～10元。     

LF精炼炉渣系工艺优化

主要介绍了莱钢炼钢厂窄带钢生产线通过综合考虑LF精炼炉渣的渣料配比、硫容量、黏度,并结合生产实际,选择合理的渣系,优化造泡沫渣工艺条件,提高了精炼渣对夹杂物的捕捉能力及顶渣埋弧效果,促进了快速脱氧、脱硫及夹杂物的去除,进一步净化了钢水。     

气泡去除夹杂物技术研究现状及发展趋势

利用气泡去除钢中夹杂物是洁净钢生产中重要的精炼手段之一。气泡去除夹杂物机理表明,通过气泡碰撞粘附夹杂物上浮和气泡尾流携带夹杂物上浮是气泡去除夹杂物的两种主要方式,微小气泡具有优异的粘附去除钢中夹杂物效果已成为共识。对钢包吹氩、钢包长水口吹氩、反应诱发微小异相技术、中间包气幕挡墙、增压减压法、超声空化法、増氮析氮法和微小氢气泡法等气泡去除夹杂物的去除效果和应用前景进行了比较分析,结果表明钢中生成小尺寸气泡对夹杂物去除效果优于大尺寸气泡。利用弥散微小气泡去除钢中夹杂物技术的开发越来越受到冶金工作者的重视,部分新技术已被开发并趋于成熟。     

中间包气幕挡墙去除夹杂物的数值模拟

气幕挡墙技术是改善钢液洁净度的重要方法,吹入的气泡不仅可以改善中间包流场,还可以黏附去除夹杂物,大大提高夹杂物的去除率。采用Euler-Lagrange-Lagrange方法来研究钢液、气泡和夹杂物三相交互作用行为,该模型考虑了钢液与气泡、钢液与夹杂物、气泡与夹杂物之间的相互作用。在正常连铸条件下,研究了气泡黏附与吹气量对不同粒径夹杂物去除的影响。模拟结果表明,考虑气泡黏附的夹杂物去除率比不考虑黏附去除提高了19.12%～28.94%,气泡黏附夹杂物是去除夹杂物的重要方式之一,在气幕挡墙的研究中不可忽略。在本研究的吹气范围内,夹杂物的上浮去除率和黏附去除率都随着吹气量的增加而增大。与传统的挡墙挡坝中间包相比,使用气幕挡墙取代传统挡坝更有利于夹杂物的去除。     

细小异相去除夹杂物的试验研究

提出用脱氧净化剂产生细小气泡去除夹杂物并同时生成低熔点液态复合氧化物吸附夹杂物的控制技术，用SiMo电阻炉进行了热态试验。结果表明，脱氧净化剂在高温下分解生成小气泡和小渣滴，去除了细小夹杂物，处理后钢中的氧化物夹杂物显著降低，全氧的质量分数最低达到19×10^-6。     

利用示踪试验研究冶金熔渣对304不锈钢夹杂物的影响

本文利用示踪试验,研究了在304不锈钢生产过程中,钢水接触的各种冶金熔渣对连铸坯中非金属夹杂物的影响。研究发现,AOD钢渣混出时进入钢水中的小渣滴是钢中非金属夹杂物的主要来源之一,而大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成明显污染。     

冶金熔渣对不锈钢中非金属夹杂物的影响

利用示踪试验,研究了在304不锈钢生产过程中,钢水接触的各种冶金熔渣对连铸坯中非金属夹杂物的影响。研究发现,AOD钢渣混出时进入钢水中的小渣滴是钢中非金属夹杂物的主要来源之一,而大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成明显污染。     

通过气泡上浮除去钢水中夹杂物的水模型研究

夹杂物会对钢质量产生有害影响。除去钢水中尽可能多的夹杂物是炼钢操作的主要目的之一。冶金科技界开发了许多方法来除去钢水中的夹杂物。喷吹气体通常用于二次精炼和连铸过程。例如：钢包氩气处理、RH真空脱气以及通过连铸结晶器的浸入式水口喷吹气体。这些工艺的开发主要为了创造两个条件：细小气泡和混合良好。细小气泡提供大的气，液界面以及夹杂物与气泡接触的机率大。混合好可提高杂质传递的效率。     

微小相去除夹杂物的热模拟试验

 采用50 kg真空感应炉进行了碳酸盐诱发微小相去除钢中夹杂物的模拟试验,发现了CaO基颗粒吸附夹杂物的实例,分析了捕获和去除夹杂物的机理。试验结果表明：用净化剂对钢液进行净化后,全氧质量分数、夹杂物面积比率、夹杂物个数分别有所降低。净化前夹杂物主要是簇状或链状的Al2O3夹杂物,净化后形成了低熔点的钙铝酸盐复合物,净化剂释放出的CaO基颗粒与细小非金属夹杂物发生碰撞、反应和吸附,促进了夹杂物的长大和去除。     

钢包顶渣改质剂在50t LF精炼炉上的应用

本文介绍了钢包顶渣改质剂在50t LF炉精炼含铝Q345C钢的应用,结果表明：应用试验钢包顶渣改质剂后提高了铝的收得率,加强了钢液的深脱硫和脱磷,极大地降低了精炼渣中的TFe含量,改善了轧材的机械性能,降低了含铝钢的生产成本。     

不同钢种炉外精炼钙处理工艺的选择

 为了优化不同钢种的LF精炼钙处理工艺,研究了高强结构钢、低碳结构钢、焊瓶钢、耐磨钢、高碳钢在LF精炼及钙处理过程中夹杂物的演变机理。结果表明,渣 钢反应时间越长,钙处理前的夹杂物变性越彻底。钙处理前焊瓶钢夹杂物以Al2O3为主,高强结构钢、低碳结构钢夹杂物以MgO Al2O3 CaO复合夹杂为主;高碳钢、耐磨钢夹杂物以低熔点的Al2O3 CaO夹杂为主。钙处理工艺会增加钢液中夹杂物数量及尺寸。控制Al2O3 SiO2 MnO复合夹杂物的关键是避免LF精炼中后期进行硅锰合金化。综合考虑各方面因素,建议焊瓶钢增加当前的钙线喂入量,高强结构钢、低碳结构钢使用轻钙处理工艺,高碳钢、耐磨钢取消钙处理工艺。     

LF热态钢渣循环利用炉渣成分控制

 为了实现LF热态钢渣的循环利用,对目前武钢LF热态钢渣两次循环利用工艺中精炼渣的组成、脱硫能力及吸收夹杂能力的变化进行了分析研究。结果表明,LF热态钢渣循环利用后钢水的脱硫率可以达到90%以上,精炼终点w（［S］）可以达到0.001%的水平;相对于未循环工艺,钢中w(T［O］)减少17.50×10-6,w(［N］)减少17.00×10-6,夹杂物数量减少4.47个/mm2。根据两次热循环利用结果得出：通过控制回收的渣量及补加石灰的量,可保证循环后初始炉渣中的w((S))小于0.20%,终渣碱度（w(CaO)/w(SiO2）)在12.00～20.00范围,w(CaO)/w(Al2O3)为1.75～2.00,从而使精炼渣的脱硫效率、w((S))/w(［S］)不受循环次数的限制。     

首钢京唐热态渣、钢绿色循环利用体系开发

为实现“全三脱”工艺少渣冶炼,进一步降低辅料消耗,首钢京唐开发了热态脱硫渣、液态脱碳渣及铸余渣钢直接返回利用工艺。对热态渣、钢的可回收性进行了分析,并通过工业试验验证了工艺的应用效果。结果表明,回收利用5 t的脱硫渣,脱硫剂消耗可降低30%～40%,铁水温降相对减少10～15 ℃,总渣量减少30%～40%,同时可降低铁损,减少对环境的污染;对于脱碳渣,每炉回收热态渣20 t,可节约石灰3.2 t,若铁水硅质量分数小于0.15%,脱磷炉可不加石灰,钢铁料消耗相应减少2.4 kg/t,并且可取消萤石及轻烧的使用,可实现脱磷炉零辅料消耗;对于钢包铸余,通过控制高炉出铁量,将精炼工序RH/LF/CAS产生的热态精炼渣及钢包铸余兑入半钢包,连同半钢一起兑入脱碳炉中进行冶炼,铸余钢回包次数可达到6～8次,实现液态铸余直接回收。     

水钢LF精炼渣及造渣制度规划

精炼渣具有脱硫和净化钢液的作用,在炉外精炼渣中采用精炼渣精炼钢水已成为洁净铜生产重要的技术手段。论文根据钢种的质量要求,以脱硫和铜中夹杂物控制为目标,结合水铜主要生产品种,对LF精炼渣终渣成分和造渣制度进行了规划。在水钢目前生产工艺条件下,焊条焊丝钢精炼终渣成分控制CaO／SiO2=2．0～2．5,Al2O3=10％～15％;含铝冷镦钢CaO／Al2O3=1．6—1．8,SiO2〈8％;高碳硬线铜CaO／SiO2=2．5～3．5,Al2O3〈15％。精炼渣造渣制度均可采用转炉出钢渣洗,并在LF精炼炉补加渣料的方式进行。     

Cleaning IF molten steel with dispersed in-situ heterophases induced by the composite sphere explosive reaction in RH ladles

A novel fine inclusion removal technology was put forward with dispersed in-situ heterophases induced by the composite sphere explosive reaction. A composite sphere with this function was designed and prepared using a laboratory scale batch-type bailing disc (at 12 r/min), and the composite sphere was fed at the end of the RH refining process. The results indicate that inclusions in the IF molten steel can be removed effectively by feeding composite spheres in RH ladle. Compared with conventional inclusion removal technology, using this novel technology, the amount of oxide inclusions can be decreased to a lower level and the inclusion size becomes finer, the total oxygen content in the as-cast slab can approach 5 ×10-6, and the cost per ton of steel produced can be reduced by 5-12 Yuan RMB.     

SWRCH45K冷镦钢非金属夹杂物生成及演变行为

为了研究SWRCH45K冷镦钢在精炼和连铸过程中夹杂物形成和变化规律,在相关工序取钢样和渣样,采用SEM-EDS检测了钢中夹杂物形貌和成分,并结合夹杂物自动分析仪统计了夹杂物数量和尺寸分布。结果表明,LF精炼达到了较好的脱硫和脱氧效果,但钙处理后软吹流量过大造成钢水二次氧化,钢中夹杂物、氮和氧含量有所升高。LF进站时以Al₂O₃系和MgO-Al₂O₃系夹杂为主,在精炼渣的作用下,夹杂物转变为CaO-Al₂O₃系和CaO-MgO-Al₂O₃系。钙处理后,夹杂物中MgO含量明显降低,CaO含量升高,到中间包工序时钢中夹杂物已基本处于低熔点区。铸坯中夹杂物数量较少,主要为Al₂O₃-CaS、CaO-Al₂O₃-CaS和MgO-Al₂O₃-CaS夹杂物。     

LF炉无铝脱氧的工艺实践

介绍了承钢120t系统对钢中酸溶铝没有要求钢种的LF炉无铝脱氧实践。精炼过程中采用硅钙钡、硅钙粉、电石、碳化硅等对钢水进行无铝脱氧工艺,减少了钢水中的Als和Al2O3,精炼过程中加入Al2O3含量较低的精炼渣系,提高炉渣碱度,降低SiO2的活度,大幅提高硅的脱氧能力;优化钙处理工艺,对钢水进行深脱氧,通过夹杂物变性控制夹杂物的形态和尺寸。实践证明,对钢中酸溶铝没有要求的钢种采用无铝脱氧工艺后,没有降低钢水质量,提高了钢水可浇性,吨钢精炼费用降低2．96元／t。     

LF处理过程中钢水增铝问题的研究

硅镇静钢及少量铝脱氧的钢在LF处理过程中会发生钢水中铝含量增加以及夹杂物组成改变的现象.通过理论计算和工业生产实践研究了不同的渣系、钢水成分、处理时间等对LF精炼过程增铝的影响,不同精炼渣系下钢中夹杂的组成,结果表明采用CaO-SiO2渣系LF处理过程几乎不发生增铝现象,而采用CaO-Al2O3渣系随着处理时间的延长以及钢种成分的区别,钢中铝有不同程度的增加,生产实践结果与理论计算趋势基本一致.采用CaO-Al2O3渣系精炼与CaO-SiO2渣系相比,钢中Al2O3夹杂数增加4倍,氧化物复合夹杂中w(Al2O3)提高113%,w(CaO)提高24.5%.在帘线钢72A以及HRB400、SS400钢的生产实践中加以应用,使得LF处理后72A的w(Al)小于0.000 5%,HRB400、SS400的小于0.003%,避免了有害夹杂物的形成,消除了在小方坯连铸过程中的水口堵塞现象.     

长水口吹氩生成微小气泡工业实验研究

在连铸生产中采用大流量长水口吹氩,并采用“冷钢片沾钢法”沾取中间包钢液试样,成功沾取了中间包钢液中微小氩气泡。冷钢片沾样表面气泡为中间包上部钢/渣界面和炉渣中氩气泡,尺寸主要位于1.0~3.0 mm,但该尺寸不能反映中间包钢液内部长水口吹氩生成气泡,冷钢片沾样内部气泡为钢液内部长水口吹氩生成的气泡。结合扫描电镜和共聚焦显微镜对沾取试样内部气泡形貌、尺寸和数量进行了分析,结果表明大部分气泡为独立圆形气泡,偶见少量粘连和聚合气泡;钢液内部氩气泡尺寸主要位于100~1000 μm,平均尺寸为500 μm左右;气泡在长水口出口及其下方较为弥散,气泡数量可达15.2 cm?2。采用扫描电镜结合能谱分析,发现部分气泡内粘附有夹杂物,有些气泡粘附多个夹杂物;气泡粘附Al₂O₃夹杂物的几率高于粘附CaO(?MgO)?Al₂O₃?SiO₂复合夹杂物的几率。