高级别管线钢氮质量分数控制的研究与实践

通过对首钢京唐公司300t炼钢转炉→LF精炼→RH精炼→CC连铸各工序氮质量分数控制的研究,探讨影响钢中氮质量分数的因素和控制措施,结合生产实践,提出强化转炉冶炼操作、LF埋弧造渣、保证RH真空度和连铸全保护浇铸等工艺优化措施,尤其是控制LF精炼增氮和发挥RH精炼脱氮功能,改进后LF精炼增氮量小于0.001 0%;RH精炼可将氮质量分数脱至0.0030%,连铸增氮量平均为0.000 14%,首钢京唐管线钢成品氮质量分数平均为0.0031%,达到先进企业的水平。     

RH真空精炼控氮工艺实践

为精确控制钢中氮含量,通过对真空条件下钢液控氮的热力学和动力学条件进行分析,结合实际情况,研究120 t RH精炼过程中不同硫质量分数铝镇静钢的脱氮和增氮过程。研究结果表明,不同硫质量分数铝镇静钢在脱氮进行到7 min时都出现脱氮速率拐点,脱氮速率明显降低,拐点处钢水氮质量分数为0.004 1%~0.004 9%;RH精炼过程中切换提升气体为氮气的增氮工艺稳定可行,在提升气体流量为600 L/min条件下,低硫铝镇静钢增氮速率大于高硫铝镇静钢,增氮速率分别为0.000 23%/min和0.000 14%/min。     

钢液真空脱氮动力学研究

研究了真空度对钢液脱氮动力学的影响。结果表明,真空度为６７Ｐａ及１１０Ｐａ进,脱氮的限制性环节为氮在钢液液相边界层中的传质,真空度为２０００Ｐａ时,脱氮的限制性环节为氮在气液界面的化学反应。真空下的碳氧反应对脱氧效果有明显的影响,当有碳氧反应时,钢液脱氮速度常数增大,同时钢液内生或外来固态粒会作为气泡形核核心,加速脱氮过程。     

钢中氮的溶解行为研究

从钢液吸氮动、热力学方面分析了氮在钢液中的溶解,并通过试验研究了氮在钢液中的实际溶解行为。结果表明,N2不能通过直接溶解进入钢液中,N2是通过与亲氮元素化合之后进入钢液;转炉终点氮含量主要受炉内氮气分压控制,当氮气分压PN2很低时,理论上转炉终点氮将会很低。分析结果还表明RH真空精炼炉脱氮能力有限,只有在氮含量较高或真空度较高的条件下,RH才具有一定的脱氮能力。     

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。     

气体增氮法冶炼钒氮微合金钢

从理论上分析了钢液增氮的热力学、动力学影响因素,进行了BOF＋RH双联吹氮冶炼钒氮钢试验。结果表明,转炉底吹、RH喷吹均能有效增加钢液氮含量。RH真空度两段式控制既能满足控氢要求又能实现钢液搬出时较高的氮含量。BOF＋RH双联吹氮气工艺可以不加含氮合金冶炼钒氮微合金钢。     

RH-MFB真空精炼过程氮行为的研究

通过对真空钢液脱氮的限制性环节进行分析、讨论,结合涟源钢铁公司(以下简称涟钢)的实际生产情况,以确定涟钢RH-MFB脱氮的控制性环节及脱氮模型方程.同时,对影响钢液脱氮的因素进行分析.研究结果表明:涟钢RH脱氮的控制性环节为氮在液相边界层中的扩散,反应为一级反应;在工作真空度(67Pa)下保持必要的钢水循环时间,有助于钢液脱氮;在深脱氧之后,钢液中氧的含量对脱氮的影响较小,而钢液中硫的含量一直比较低,对脱氮的影响不大;钢液中碳含量的急剧下降带动了脱氮反应的进行,表现出的脱氮速率较大,当钢液中碳含量稳定后,钢液内的界面反应和吹氩对脱氮起主要作用.     

RH精炼氮合金化技术探索

在冶炼含氮超低碳钢时,鉴于铁液中铝和钛对氮溶解度的影响,氮气在RH精炼氮合金化过程中可以作为环流气体用来控制增氮。在不同RH精炼阶段用于控制氮元素增量的增氮系数通过试验获得。主要控制参数包括RH精炼过程中的环流氮气流量、真空度选择、增氮时间等。     

汽车面板钢中氮控制技术的研究与实践

通过对复吹转炉脱氮、出钢过程增氮、RH脱氮、连铸增氮的研究,结合武汉钢铁股份公司炼钢总厂三分厂冶炼汽车面板钢的实践,形成了一套全工序控制钢水氮的措施,使汽车面板钢成品氮质量分数控制在20×10-6以内,平均为17.64×10-6,最低为10×10-6。     

转炉底吹氮氩切换对氮质量分数影响

为了研究转炉底吹气体对钢水终点氮质量分数影响,研究了迁钢210 t顶底复吹转炉底吹模式对转炉终点氮质量分数的影响,并基于钢液脱氮和吸氮理论对试验结果进行了分析。应用实践结果表明,随着铁水碳质量分数增加以及终点氧质量分数降低,终点氮质量分数逐渐降低;在铁水条件、副原料、转炉终点、底吹流量以及过程操作一致条件下,随着氮氩切换时间节点延长,钢液增氮量逐渐增加。当切换时间节点为吹氧比56%以内,底吹氮氩切换对终点钢水氮质量分数影响较小,当切换时间节点为吹氧比高于56%时,终点钢水氮质量分数增幅较大。     

RH真空冶炼过程中锰损

为了减少RH真空冶炼过程中钢水锰元素偏差和提高最终产品性能的稳定性,采用直读光谱仪对不同条件下RH真空冶炼镇静钢与非镇静钢锰损情况开展研究。结果表明,RH真空冶炼过程中锰损存在4种形式,与钢水中自由氧反应烧损、钢渣界面反应、合金粉末抽吸、真空锰挥发;随着钢水中锰含量增加、真空时间延长,钢水温度和氧化性提高,RH真空锰损逐渐增加;真空度小于1 000 Pa时,RH真空锰损随真空度的降低而降低,而当真空度大于1 000 Pa时,继续降低真空度,RH真空锰损几乎不变。通过降低RH真空度、进站锰含量和温度、减少RH真空处理时间等措施,RH结束目标锰的质量分数±0.01%命中率接近100%。     

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。     

单嘴浸渍管RH和弓形浸渍管RH的应用效果

敬业钢铁有限公司现场试验了单嘴浸渍管结构RH炉和弓形浸渍管结构RH炉真空精炼超低碳钢的应用效果,记录两种RH炉提升气体流量和真空度的变化,多次取样检测钢液中w([C])和w([Mn]),分析对比两种RH炉的脱碳效果和混匀时间。结果显示,在真空处理6 min内,两种RH炉的真空度都可降至100 Pa以下,10 min后稳定在50 Pa左右;在真空处理20 min内,前者钢中w([C])基本脱至0.001 0%~0.001 5%,而后者钢中w([C])可以脱至0.000 5%左右,后者的脱碳速率也明显快于前者;前者和后者的混匀时间分别在3和1 min左右。结果表明,后者的冶炼效果明显优于前者,弓形浸渍管比单嘴浸渍管更适用于小吨位RH真空精炼炉。     

真空处理时钒氮微合金钢中氮行为的研究

用50kg真空感应炉，通过VN合金(8％C，12％N，80％V)来增钒增氮，研究和模拟在RH真空条件下微合金钢水中N的行为。结果表明，在真空条件下，钢水中的C、Mn、V对N的行为基本没有影响，此时脱N为一级反应，传质速率常数为0．091cm／s；在低真空(9300Pa)过程充Ar，仍会发生脱N行为，此时脱N为二级反应，传质速率常数为0．022cm／s。只有在低真空(13300Pa)处理且过程充N的条件下，才能有效抑制N的逸出，此时钢水中C、Mn、V对N行为的影响仍很小。     

GCr15轴承钢RH和VD真空精炼过程钢洁净度对比

摘要：对比了RH和VD真空精炼工艺生产的GCr15轴承钢精炼过程的洁净度水平,研究了钢液中总氧（TO）、总氮（TN）、总硫（TS）以及夹杂物变化规律。轴承钢对洁净度要求较高,RH精炼工艺在降低钢中TO、TN含量,固相夹杂物去除,循环效率上均具有优势。经过RH精炼后,钢液中TO含量下降了61%,TN含量下降了15%,夹杂物数密度降低了75%;VD精炼过程中,钢渣反应剧烈,脱硫效果优异,VD精炼后钢液中TS含量下降了50%,但钢液循环速率远落后于RH精炼,且更容易发生卷渣。不同液相分数的夹杂物与钢液的接触角不同,液相分数小于27%的夹杂物与钢液不润湿,容易碰撞长大和上浮去除,而液态夹杂物黏附功更大,难以从钢液中去除。     

Modeling of Liquid Level and Bubble Behavior in Vacuum Chamber of RH Process

In the Ruhrstahl-Heraeus (RH)refining process,liquid steel flow pattern in a ladle is controlled by the fluid flow behavior in the vacuum chamber.Potassium chloride solution and NaOH solution saturated with CO 2 were respectively used as a tracer to investigate the liquid and gas flow behaviors in the vacuum chamber.Principal compo-nent and comparative analysis were made to show the factors controlling mixing and circulation flow rate.The liquid level and bubble behavior in the vacuum chamber greatly affect fluid flow in RH process.Experiments were per-formed to investigate the effects of liquid steel level,gas flow rate,bubble residence time,and gas injection mode on mixing,decarburization,and void fraction.The results indicate that the mixing process can be divided into three re-gions:the flow rate-affected zone,the concentration gradient-affected zone,and their combination.The liquid steel level in the vacuum chamber of 300 mm is a critical point in the decarburization transition.For liquid level lower than 300 mm,liquid steel circulation controls decarburization,while for liquid level higher than 300 mm,bubble behavior is the main controlling factor.During the RH process,it is recommended to use the concentrated bubble injection mode for low gas flow rates and the uniform bubble injection mode for high gas flow rates.     

铝镇静钢氮含量控制分析

在炼钢过程中,将成品氮质量分数稳定控制在0.003％以下存在一定难度.对铝镇静钢而言,常规生产流程为BOF-RH-CC,增氮和脱氮在每个工艺环节都可能会发生.本研究进行了9炉工业试验以研究冶炼全过程中氮含量的变化.结果表明,转炉冶炼终点钢中氮含量随碳氧积的增加而增加,而碳氧积反映了转炉底吹搅拌效果.出钢过程发生了增氮现...