SPHC钢冶炼生产研究

河北敬业集团采用炉后渣洗钢水和连铸工艺成功开发了SPHC钢。在SPHC钢冶炼过程中,通过控制转炉终点化学成分、钢水温度、提高转炉终点命中率、对钢水进行渣洗、软吹氩促进夹杂物上浮、强化连铸保护浇铸等措施,改善了钢水的流动性,有效避免了连铸过程中的水口结瘤等事故。SPHC钢热卷成品的合格率达到98.5%,为进一步开发低碳低硅系列钢奠定了坚实基础。     

连铸结晶器石英水口蚀损机理分析

在前人研究的基础上,总结了石英水口制备工艺、选用以及在钢水浇铸过程的作用。针对本厂下线石英水口的状况,通过测量下线水口断面尺寸,分析了钢水成分、保护渣和水口对中等因素对石英水口蚀损的影响,得知石英水口蚀损主要有内部扩颈和外部缩颈两种形式,其中以保护渣侵蚀造成缩颈为主,平均速率为15.86 mm/h。水口在使用过程中如果未良好对中,会造成水口薄厚不均,影响水口正常使用。针对上述问题提出了在保证水口对中的前提下,改变石英水口浸入金属液面深度来延长其使用寿命的方法。     

气淬渣粒飞行动力学模拟试验研究

气淬粒化钢渣工艺是一种全新的干法处理钢渣工艺,此工艺既可以干法处理钢渣又可以对液态钢渣的显热进行高效回收.同时,通过对气淬粒化工艺过程进行有效控制可为钢渣制备高附加值产品奠定基础.采用不同孔型的拉瓦尔喷嘴喷吹不同粒径石英砂,冷态模拟液态钢渣气淬粒化过程中渣粒的飞行轨迹,通过正交实验方法研究不同条件下渣粒落地距离和落地宽...     

A method of producing very fine ferrite grains by means of hot forming

It is well known that refining the grain size of metals should lead to an improvement in the mechanical properties both of strength and of toughness. Therefore, a method has to be improved for the formation of very fine ferrite grains during hot rolling. By means of hot compression tests using an IF‐type steel and a HSLA steel the effect of chemical composition, deformation temperature, strain and strain rate on the resulting ferrite grain size has been investigated. By optimising the different process parameters during hot deformation, a ferrite grain of ASTM 15 can be produced. By means of the Hall‐Petch relationship an estimation of the influence of ferrite grain refinement on the mechanical properties can be given.     

Numerical Study on Mould Powder Entrapment Caused by Vortexing in a Continuous Casting Process

Unsteady three‐dimensional turbulent flow phenomena are seen to have a major impact on steel quality in the continuous casting process. Usually steel mould powder is placed on top of the mould in order to use it as a lubricant between the solidifying steel and the mould and to prevent heat losses from the molten steel. It is well known that mould powder entrapment into the molten steel lowers the quality of the final steel products significantly. This can be caused by a vortexing flow at the interface between mould powder and molten steel near the submerged entry nozzle (SEN). The paper describes a study which was performed to analyse if commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software is capable of predicting the transient build‐up of vertical structures in the casting mould. Two‐phase‐flow phenomena have been modelled by using the Volume Of Fluid (VOF) method. The influence of different turbulence models, mesh densities and initial as well as boundary conditions on the resulting flow field was investigated. Due to the size and complexity of the problems the simulations partially had to be performed in parallel mode on a Linux‐cluster computing environment.     

无钙处理条件下轴承钢钢水可浇性技术的研究与应用

轴承钢的生产工艺普遍采取无钙处理,但是无钙处理工艺在连铸浇铸过程中容易导致水口结瘤,从而造成水口更换频繁、烧眼等现象。通过转炉高拉碳技术、LF炉快速造白渣技术、LF炉吹氩-通电智能控制技术、VD分阶段吹氩控制技术以及无钙处理精炼渣系的开发与应用,实现了钢水连拉炉数达到38炉,同时无水口结瘤现象,避免了钢水流动性不好造成的非计划换水口。     

底吹气体参数对透气砖侵蚀速度的影响

为了研究底吹气体喷吹参数(压力、流量、喷孔直径等)对透气砖侵蚀速度的影响,对比了食盐、硼砂、碳酸钠和不同比例的食盐与碳酸钠的混合物在水中的溶解速度,选定天然盐砖来模拟透气砖材质进行侵蚀水模拟试验。以水模拟钢水,在1∶10的有机玻璃模型中喷吹压缩空气,改变喷吹参数(压力、流量和喷吹时间),测量喷吹前后透气砖喷孔尺寸的变化,计算喷孔的侵蚀情况(径向侵蚀速度、轴向侵蚀速度和侵蚀角),构建气体的喷吹参数与透气砖侵蚀速度之间的关系。根据喷孔尺寸、气体的喷吹参数和无量纲数(修正的弗劳德数、雷诺数和表观马赫数等),对喷吹气体进入熔池中的流动状况进行分析,如气流中气泡的当量体积和当量直径、喷吹过程中所形成的气柱高度、气泡流和喷射流的转变等。研究结果表明,透气砖喷孔的轴向侵蚀和径向侵蚀速度均随底吹供气流量提高而增大,侵蚀角受喷孔直径、气体流量的影响很小,采用直径较小的喷孔,可以提高底吹气体对熔池的搅拌效果。研究结果对复吹技术的提高具有参考意义。     

底吹气体参数对透气砖侵蚀速度的影响

为了研究底吹气体喷吹参数(压力、流量、喷孔直径等)对透气砖侵蚀速度的影响,对比了食盐、硼砂、碳酸钠和不同比例的食盐与碳酸钠的混合物在水中的溶解速度,选定天然盐砖来模拟透气砖材质进行侵蚀水模拟试验。以水模拟钢水,在1∶10的有机玻璃模型中喷吹压缩空气,改变喷吹参数(压力、流量和喷吹时间),测量喷吹前后透气砖喷孔尺寸的变化,计算喷孔的侵蚀情况(径向侵蚀速度、轴向侵蚀速度和侵蚀角),构建气体的喷吹参数与透气砖侵蚀速度之间的关系。根据喷孔尺寸、气体的喷吹参数和无量纲数(修正的弗劳德数、雷诺数和表观马赫数等),对喷吹气体进入熔池中的流动状况进行分析,如气流中气泡的当量体积和当量直径、喷吹过程中所形成的气柱高度、气泡流和喷射流的转变等。研究结果表明,透气砖喷孔的轴向侵蚀和径向侵蚀速度均随底吹供气流量提高而增大,侵蚀角受喷孔直径、气体流量的影响很小,采用直径较小的喷孔,可以提高底吹气体对熔池的搅拌效果。研究结果对复吹技术的提高具有参考意义。     

影响抗酸管线钢钢包自开率因素的分析和改进工艺实践

抗酸管线钢API X65（/%:≤0.045C,0.15~0.35Si,1.50~1.65Mn,≤0.008P,≤0.001 2S,0.02~0.06Alt,0.45~0.65Nb,0.01~0.025Ti）由脱硫铁水-100 t顶底复吹转炉-LF-RH-板坯CC流程冶炼。分析了引流砂质量（石墨含量0.22%~0.86%）,钢包钢水停留时间（<180~>270 min）,LF精炼温度（<1620~1690℃）出钢口垂直度,钢包上水口寿命（2~28次）对自开率影响。结果表明,引流砂中石墨含量低,钢包钢水停留时间长,LF精炼温度高,出钢口和钢流偏移,钢包上水口使用次数少,则钢包自开率低。通过稳定相关工艺因素,控制引流砂中石墨含量≥0.8%,LF钢水停留时间180~240 min,LF终点温度≤1 640℃等工艺参数,使抗酸钢的钢包自开率由84.52%提高到97.47%。     

EAF+LF+VOD/VHD冶炼超级双相不锈钢工艺实践

介绍了抚钢超级双相不锈钢冶炼工艺流程,进行了VOD炉真空吹氧去碳、包底吹氮、二次造渣及喂线处理生产实践。研究表明,通过设定合理的吹氧、吹氮工艺,实现了低碳含量、准确氮含量的控制。通过在还原过程中调整合适的炉渣碱度,对钢液进行喂线处理,强化脱硫脱氧,从而改性夹杂物形貌,以确保钢液精准的化学成分及良好的纯净度控制,为热加工创造有利条件。     

板坯连铸结晶器内钢液流动过程的模拟仿真

板坯连铸结晶器内钢液的流动方式对去除钢水中夹杂物，防止残渣和保护渣卷入钢水，防止注流冲刷凝固固造成漏网和拉裂很重要。本文开发了描述结晶器内三维湍流流动的数学模型和计算程序Ｍｏｕｌｄ１．０，对结晶器内的流动现象进行了模拟研究，观察了双侧孔浸入式水口的张角和浸入深度及浇铸速度对结晶器内流动行为的影响。计算模拟结果与实测结果进行了比较。     

Mathematical Modelling of Molten Steel Flow Process in a Whole RH Degasser during the Vacuum Circulation Refining Process: Application of the Model and Results

A three‐dimensional mathematical model for the molten steel flow during the RH refining process has been applied to the circulatory flow processes in both a practical RH degasser and its water model unit. The model was presented earlier [1] and one of its characteristics is that ladle, snorkels and vacuum vessel are regarded as a whole. Using this model, the fluid flow field and the gas holdups of liquid phases and others have been computed respectively for a 90 t RH degasser and its water model unit with a 1/5 linear scale. The results show that the mathematical model can properly describe the flow pattern of molten steel during the refining process in an RH degasser. Except in the area close to the liquid's free surface and in the zone between the two snorkels in the ladle, a strong mixing of the molten steel occurs, especially in the vacuum vessel. However, there is a boundary layer between the descending liquid stream from the down‐snorkel and its surrounding liquid, which is a typical liquid‐liquid two‐phase flow, and the molten steel in the ladle is not in a perfect mixing state. The lifting gas blown is ascending mostly near the up‐snorkel wall, which is more obvious under the conditions of a practical RH degasser, and the flow pattern of the bubbles and molten steel in the up‐snorkel is closer to an annular flow. The calculated circulation rates for the water model unit at different lifting gas rates are in good agreement with experimentally determined values.     

不同铝含量的脱氧剂对钢液洁净度的影响

铝具备较强的脱氧能力,被广泛应用于炼钢过程中钢液的脱氧。然而铝脱氧产生的高熔点、大尺寸Al₂O₃夹杂物不仅会严重降低钢液的洁净度、恶化钢材韧性和疲劳寿命,还容易造成水口结瘤,影响连铸工艺的顺行。考虑到局部过饱和度对夹杂物的形核和长大等有着重要的影响,采用纯铝和Fe-30%Al合金(质量分数)对钢液进行脱氧,且实际加入的铝量保持一致,通过对不同脱氧时间(30、60 s)的钢液成分和夹杂物特征进行分析,研究了不同铝含量的合金对钢液洁净度的影响。结果表明,相较于纯铝脱氧,Fe-30%Al合金在相同时间节点下脱氧效果更好,合金中铝元素溶解速度更慢。此外,在目前试验条件下使用纯铝脱氧的钢样中夹杂物尺寸可达到9μm,而使用Fe-30%Al合金脱氧的夹杂物尺寸最大只有4μm。采用纯铝脱氧60 s后钢中夹杂物平均尺寸为Fe-30%Al合金脱氧的1.35倍,且单位面积夹杂物数量多了23%。两种合金在脱氧过程中残留在钢液中的夹杂物均以多面体夹杂为主,并有少量碰撞聚集形成的松散型团簇状夹杂。使用Fe-30%Al合金脱氧比纯铝脱氧更有利于钢液洁净度的提高,这取决于两...     

汽车结构用550MPa级热连轧钢板的研制开发

介绍了汽车结构用热连轧钢板QStE550TM的试制情况,包括化学成分、冶炼工艺及热连轧工艺设计思路,同时针对产品组织、力学性能和工艺性能等进行了检测分析。试验结果表明,采用低碳、复合添加钛铌微合金化和控轧控冷技术,能够成功开发出厚度为3.0~16.0 mm的低成本高强度汽车结构钢。该钢具有较高的强度、良好的低温冲击韧性和宽冷弯性能等,可以广泛地用于重载汽车的横、纵梁和底盘零件的制造。     

RH精炼真空度对超低碳钢夹杂物去除的影响

 大尺寸非金属夹杂物是引起超低碳钢冷轧钢板表面线状缺陷的重要原因。以IF钢为例,铸坯中大尺寸夹杂物主要有3类,即结晶器保护渣卷入后被凝固坯壳捕获;连铸过程中钢水二次氧化产生且未上浮去除的;钢液中未充分去除的夹杂物在浸入式水口处粘连、堵塞,后续堵塞物脱落被凝固坯壳捕获。钢液一次脱氧生成的夹杂物中,不低于100 μm的夹杂物在RH处理过程中较容易去除,100 μm以下的夹杂物受钢液的流动影响较大,特别是不超过20 μm的夹杂物由于其上浮时间长、钢液流动的跟随性好,去除难度较大。RH是超低碳钢最重要的精炼设备,也是夹杂物去除的关键环节,研究RH去除20 μm夹杂物的新技术具有重要的意义。研究了RH脱碳结束加铝后真空度对夹杂物去除的影响,创新性提出了低真空度去除不超过20 μm夹杂物的新技术。研究结果表明,与高真空度处理工艺(常规工艺)相比,低真空度(压力5 kPa)处理的钢液中夹杂物数量降低更显著,中间包钢液总氧质量分数平均降低0.000 2%,钢液增氮水平相当。冷轧钢板因炼钢原因导致的线状缺陷降级率比常规工艺降低了29%。夹杂物在钢液中的跟随性理论分析表明,低真空度处理工艺下RH内钢液循环流量和钢液流速减小,降低了RH处理过程中夹杂物随钢液的跟随性,提高了不超过20 μm夹杂物的去除效率,有效改善了水口堵塞程度、提高了轧板表面质量。     

转炉出钢过程中涡流卷渣的数值模拟研究

为了提高转炉出钢挡渣效率,改善钢水质量,需要研发出更高效低耗的新型挡渣方法。利用CFD流体模拟软件Fluent6.3,通过基于压力的分离隐式求解器,采用k-ε双方程模拟出炉内钢液不同初始液位下静态出钢过程。通过对出钢过程的流场分析,从数学模拟的角度阐述了初始液位不同高度下的漩涡形成时间、漩涡的运动轨迹、出钢过程转炉内钢液的运动特征,针对涡流引起卷渣现象的研究,为今后研制新型挡渣方法提供了理论指导。     

板坯连铸结晶器流场优化

利用开发的三维流场计算软件，研究了操作参数对武钢二炼钢板坯连铸机结晶器内钢液流动的影响。结果表明：采用国库券在的水口浸入深度可以减小表面速度，抑制液面滤波，避免钢渣卷混的产生；与圆形水口相比，长方形水口能有效地减小卷渣发生的可以性。     

低合金结构钢腐蚀的影响因素及其耐蚀性判据

通过对不同厂家或产线生产的相近成分和显微组织的8种低合金工程结构钢样品进行中性盐雾加速腐蚀试验,结合成分测试、微观组织分析、腐蚀产物分析及数据统计与计算拟合等方法,提出了评价低合金结构钢耐蚀性的综合耐蚀指数及其包含钢材成分、夹杂物、组织及晶粒度等多因素的数学表达式。研究结果表明,低合金工程结构钢的耐蚀性除与传统的耐蚀指数I相关外,还受钢中夹杂物、显微组织、晶粒度等多种材料因素的耦合影响,其影响程度按从大到小排序依次为耐蚀合金元素所决定的耐蚀指数I、夹杂物总量、珠光体含量和晶粒度级别。综合耐蚀指数Y可作为比耐蚀指数I指数更有效的低合金钢耐蚀性判据,具有重要的工程应用价值。      

C490CL高强车轮用钢的开发与生产实践

在C380CL车轮用钢化学成分的基础上,添加铌、钛微合金元素,针对其化学成分制定控轧控冷生产工艺,开发了高强度汽车车轮用C490CL钢。经检验C490CL热轧卷板的力学性能、冷弯性能完全满足相关标准要求;显微组织为P+F、P约占10%,晶粒度、带状组织、夹杂物控制良好,已交付车轮生产厂家使用,用户反馈产品的各项性能良好。     

汽车钢板表面线状缺陷控制技术

针对线状缺陷是制约汽车钢板表面品质的关键问题,对汽车钢种热轧板和冷轧板的表面缺陷进行SEMEDS分析。研究发现保护渣是引起汽车板线状缺陷的主要原因。提高钢液洁净度可以缓解水口堵塞,进而减少保护渣卷入与内壁大尺寸夹杂物脱落,此外优化结晶器流场也可以防止卷渣的发生。某钢厂通过工艺优化,使加铝前钢液溶解氧降低明显,并有效减少连铸过程钢液的二次氧化,提高了钢液洁净度。此外还通过对浸入式水口结构进行优化,降低了结晶器上回流强度,使液面波动明显减小。采取上述工艺优化,轧板表面线状缺陷的发生率显著降低。