RH精炼控制模型系统的设计与实现

主要介绍RH精炼成套过程控制模型系统的设计及实现.RH成套过程控制模型主要包括:静态脱碳模型、动态脱碳模型、温度模型、合金最小成本模型、成分预报模型.该模型已先后在宝山钢铁股份有限公司宝钢分公司多个RH炉、梅山钢铁股份有限公司新建RH炉、宝山钢铁股份有限公司不锈钢分公司RH炉上取得了成功的应用.     

RH真空处理生产IF钢时脱碳行为的研究

建立了从碳氧平衡出发的RH真空处理脱碳数学模型，模型综合考虑了碳氧的传质、真空室搅拌能等因素对脱碳的影响。模型得出，脱碳容积系数（akc）和真空室搅拌能成0．8次方的关系。IF钢现场生产数据验证了该模型的可靠性。利用该模型得出RH脱碳速率的影响因素，对优化RH处理IF钢操作工艺提供指导。本文还得出RH处理时OB与否曲线图，最佳OB时间和最佳OB量。     

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。     

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。     

RH设备形状对钢液流动和混合特性的影响

采用水模拟和数值模拟方法对大真空室、椭圆浸渍管及常规RH模型的流场特性进行分析和比较.经过对循环流量和混匀时间的测定,得出椭圆管RH的流场特性参数最佳,大真空RH与普通RH相近.椭圆管RH增大循环流量后可促进脱碳,大真空RH则大大提高钢液表面反应层的脱碳效果,但其对提升气量和工艺操作条件有严格的要求.结合2种改进模型的特点,对RH设备进行几何和供气参数的优化匹配是提高精炼效率的关键.     

旋转磁场作用下真空精炼超低碳钢脱碳过程的模拟分析

建立RH装置内钢液流动与脱碳过程耦合的数学模型,采用均相流模型提出一种新的流场计算方法,避免了先前的一些不具推广性的模型与方法,如简化计算区域或者预先规定含气率分布等.应用该模型对有、无旋转磁场作用时的RH系统进行了模拟计算,模拟结果表明:流场和脱碳过程与文献中实验结果相符合;有旋转磁场作用时,脱碳速度比无磁场作用时明显增加.造成这一现象的主要原因是:①旋转磁场作用下,RH系统的循环流量得到了提升,循环流量是影响脱碳速度的最主要因素;②旋转磁场增加了RH系统内的搅拌能,即增加了碳的容积传质系数,从而增加了脱碳速度.     

RH真空脱碳的数学模型

建立RH真空脱碳数学模型一直为国内外所关注。本文较详细地介绍运用正交多项式回归方法建立脱碳数学模型的过程。此模型不仅使操作者能根据初始含碳量预知某个时刻的实际含碳量,控制脱碳反应的速度和时间,而且也能根据钢水取样的分析值与数模值对比,由其差值来判断RH脱碳过程是否正常,为操作者提示RH工艺条件可能发生了某种变化,从而避免质量事故的发生。另外,也为我们今后修改RH真空脱碳的工艺条件提供了依据。     

影响梅钢RH—MFB深脱碳效果因素分析

根据RH真空脱碳机理,结合梅钢RH冶炼超低碳钢的生产实践,着重分析了影响RH深脱碳效果的因素,同时在RH深脱碳实践操作中也提出了相应的措施,以达到RH深脱碳效果。     

RH精炼控制模型

介绍了自主开发的RH精炼炉成套控制模型系统的构成。该模型控制系统主要包括静态脱碳控制、动态脱碳控制、温度预报、最小合金成本及成分预报等，并对其中核心模型的功能、基本原理和公式做了简要的概述。该系统在宝钢集团某炼钢厂RH钢水精炼工程的应用取得了较好效果。     

超低碳钢的精炼条件对RH脱气装置脱碳反应的影响

1 RH内脱碳速度的研究1.1 氧浓度对RH内脱碳速度的影响本节与在千叶厂3号RH取得的结果相比,论述了用反应模型计算的结果。以2～5min的间隔对钢包钢水进行取样并用氧探针测量氧浓度。     

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真空精炼过程的动态模拟

建立了描述RH真空精炼装置内钢液动态脱碳（脱气）模型。对RH真空精炼时的脱碳、脱氧、脱氮和脱氢过程进行了动态模拟研究，考察了浸渍管直径、循环流量、吹氩量、氧含量和真空度对脱碳和脱气过程的影响。动态脱碳（脱气）模型考虑了反应机理，认为脱碳是通过上升管中Ar气泡表面、真空室中钢液的自由表面和真空室钢液内部脱碳反应生成的CO气泡表面进行的，并且考虑了精炼处理时的抽真空制度。该模型能全面描述RH精炼过程中不同时刻钢液中碳、氧、氮和氢的含量，能较好预测实际过程，可用于RH真空精炼过程的优化和新工艺开发。     

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.     

RH精炼炉数模研究与实践

摘要以三维非稳态数学模型和RH工艺原理、过程物理化学现象为理论基础,建立RH仿真模型。研究了影响钢水循环流量、钢包中钢水死区大小以及影响钢水混匀时间的主要因素。分析脱碳、脱氢变化规律以及与工艺控制参数的关系,并结合实际生产,优化了工艺参数,提高了RH精炼炉的使用效果,稳定了生产。     

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.     

Numerical Simulation of Recirculating Flow and Decarburization in RH Vacuum Refining Degasser

RHvacuumdegasseractingasoneofthemost importantsecondaryrefiningprocesseshasreceived considerableattentionintheproductionofhigh qualitysteel.ThemainfunctionsofRHvacuumde gassingprocessaredegassinganddecarburization duringrecirculationofmoltensteelbetweena…     

RH快速深脱碳研究

结合理论和实践,对RH脱碳的影响因素进行了分析研究,结果表明:对于250～300t的RH,最佳的初始碳含量为(250～400)×10-6(质量分数,余同);发现吹氧时机对RH脱碳速率的影响很明显,吹氧时间滞后,造成RH前期脱碳速率过低,吹氧时已经进入低碳区域,削弱了吹氧对提高脱碳速率的作用,而且造成RH终点钢水活度氧过...