RH冶炼超低碳钢内部脱碳机理及控制工艺

为了研究RH真空处理过程脱碳反应速率及其影响因素,并有效地控制超低碳钢在RH真空处理过程中碳含量的变化,根据热力学、动力学原理建立了RH真空处理脱碳数学模型,通过RH真空处理脱碳数学模型研究了内部脱碳反应深度和脱碳速率之间的关系.模型计算结果表明,反应深度的变化和内部脱碳的反应速率是相对应的,采取预真空操作,提升了反应深度,淡化了前期脱碳转折点的影响,加速了前期的脱碳反应,并在RH处理后期找到了内部脱碳向表面脱碳转变的时间临界点.     

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。     

超低碳钢的精炼条件对RH脱气装置脱碳反应的影响

根据混合控制(包括真空室钢液中碳、氧的质量传递和碳、氧的循环流传递)机理,为阐明氧浓度对脱碳速度的影响,开发了一种用于 RH 脱碳新的反应模型。此模型还能够预测用 KTB 法把氧吹到真空室钢液面上对脱碳速度的影响。在 RH 的若干试验中发现,当钢包中钢水的碳浓度 C_L>200ppm 时,脱碳速度对钢包内钢水的氧浓度 O_L 有很大的依赖关系,而当钢水的碳浓度 C_L<200ppm 时,脱碳速度与钢水的碳浓度明显地成正比,因此,它对氧浓度 O_L 的依赖性就很小。虽然,模型研究预测的脱碳速度对 O_L有依赖关系,但是,计算的脱碳速度和观测的速度之间仍有些差别。这种差别可能由一部分尚未确知通过何种途径进入真空室内钢液中的氧所引起的。这部分氧既可能是由于熔渣被吸入到真空室带来的,亦可能是大气中空气渗进的结果。还用最新的数据研究了(在<50ppm 超低碳范围内)RH 真空室内碳的传质容积系数 ak_c,研究表明,ak_c 对碳浓度 C_L 和循环流量 Q 有很大的依赖性。     

RH冶炼超低碳钢脱碳机理研究

通过RH真空处理脱碳数学模型研究了钢液表面以及飞溅液滴表面的脱碳机理。模型计算结果表明,真空度是影响表面脱碳以及飞溅液滴脱碳反应进行的主要因素;真空处理9min以后,飞溅液滴脱碳占据优势,脱碳结束时其脱碳量比例高达72％;表面脱碳以及飞溅液滴的累计脱碳量比例分别为18．7％,24．4％,加在一起达到43．1％,在整体脱碳过程当中占据比较重要的地位。     

RH真空压降模式对超低碳钢脱碳速率的影响

以迁钢RH炉为背景,通过RH真空处理脱碳数学模型研究了不同真空压降模式对整体碳含量的影响。模型计算结果表明,真空度提高越快,脱碳反应的脱碳速率越大,所得到的终点碳含量也越低,真空度达到5kPa的时间提前3min,终点碳的质量分数可降低20×10-6左右;真空压降平台出现前后,整体脱碳速率分别出现峰值的变化;消除真空压降...     

130t RH脱碳模型建立及超低碳钢处理工艺优化

建立了RH真空处理脱碳数学模型，并通过130t RH工业试验结果对此数学模型加以验证。根据模型分析了[C]0、[O]0、真空度、提升气体流量等对脱碳效果的影响，据此优化了处理工艺，取得较好的效果。     

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生产超低碳钢的脱碳速率及工艺优化

 通过RH超低碳钢脱碳工业试验,对RH精炼过程工艺参数进行全程跟踪。重点对表观脱碳速率常数Kc进行了测定和评价。结果表明,RH脱碳过程分为3个阶段：抽真空阶段、吹氧脱碳阶段和自然脱碳阶段。稳定生产碳含量小于0.002%(质量分数,下同)的超低碳钢的优化工艺参数为：进站碳含量0.05%~0.06%,氧含量0.04%~0.06%;吹氧期的起始真空度12~15kPa,吹氩强度0.015m3·t-1·min-1;自然脱碳时间大于15min,吹氩强度0.015m3·t-1·min-1,终脱氧前的氧含量＜0.035%。     

极低碳钢RH生产工艺优化

结合理论和首钢股份公司迁安钢铁公司生产实践情况,根据RH脱碳原理和现场生产数据,将RH脱碳过程分为快速脱碳、慢速脱碳、脱碳基本停滞3个阶段,研究了真空压力、提升气体流量、吹氧及废钢合金加入时机、浸渍管插入深度、热弯管粘渣等因素对脱碳的影响,强调了RH真空设备功能精度管控的重要性,提出了预抽真空使用可大大提高脱碳速率,提升气体流量宜采用先低后高的控制模式,热弯管定期清渣可增加通道内径提高排气速率等。首钢股份公司迁安钢铁公司通过在极低碳钢生产过程中不断优化,极低碳钢的炼成率已从最初的不足50%提高到90%以上,平均RH结束钢水w(C)在0.001%以下。     

RH脱碳过程中极低氧钢水的碳氧反应机理

BOF+LF+RH+CC工艺路线生产IF钢,在RH脱碳前,钢水经脱氧和LF精炼后,钢中自由氧达到极低水平.根据表观脱碳速率常数的不同,这种极低氧钢水的RH脱碳可以划分为四个阶段.与传统三个阶段的RH脱碳不同的是在低速脱碳阶段和快速脱碳阶段存在一个脱碳速率介于两者之间的过渡阶段.在正规溶液模型的基础上,建立了能够准确预报钢液氧含量及顶渣FeO含量的RH脱碳模型.结果表明:在RH吹氧前,极低氧含量的钢液与顶渣之间基本不传氧;吹氧之后,钢液氧含量呈线性增加,当钢液氧势大于顶渣氧势后,钢液向顶渣传氧,渣中FeO含量上升;RH处理结束FeO含量较处理初始有所回升,但是仍处于极低水平,能够有效降低顶渣对钢液的二次氧化.     

低碳TWIP钢AOD氧化精炼过程数学模型

依据AOD精炼反应前期为供氧控速、后期为碳扩散控速的机理建立了低碳TWIP钢AOD氧化精炼过程数学模型.对8t AOD冶炼TWIP钢氧化过程钢液中碳、硅和锰含量变化进行了计算,碳含量变化与实测数据偏差小于5%.研究表明,8t AOD冶炼TWIP钢脱碳的临界碳含量处于0.33%~0.38%之间.     

基于废气分析的RH脱碳模型

为连续预测RH熔池内碳含量,实现对RH脱碳终点碳含量控制,以物质C平衡为基础,通过对某钢厂250 t RH废气分析系统分析的废气流量以及废气中CO、CO₂含量进行连续监控,建立了基于废气分析的RH脱碳数学模型.该模型计算表明:对于冶炼成品中碳质量分数≤ 30×10^-6的超低碳钢,模型计算RH脱碳终点碳质量分数误差都在±5×10^-6之间;在RH脱碳后期,废气中CO+CO₂质量分数低于5%时,熔池内脱碳速率低于10^-6 min^-1,此时可判定脱碳结束.同时结合现场工艺条件分析了压降平台以及吹氧操作对RH脱碳速率的影响.     

RH-TB精炼脱碳过程数学模型

根据冶金热力学及动力学理论,建立了RH-TB真空脱碳过程数学模型,同时分析了钢水初始碳含量、初始氧含量以及浸渍管内径对脱碳过程的影响.利用Microsoft Visual.Basic.net程序设计软件和Microsoft SQL Server 2000数据库软件,建立了RH-TB精炼脱碳模型的离线数据库.采用RH-TB实际生产数据对模型进行离线测试,针对121炉IF钢的RH-TB处理过程,模型预测的精炼过程中及终点钢水w(C)误差在0.001 %以内的炉次达到80 %以上.     

RH精炼炉脱碳模型研究

为了提高生产效率,减少生产成本,以全混模型为基础,对甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司某厂RH精炼炉的脱碳过程进行研究,开发了碳成分预报模型,并用C#语言进行了编程,实现了模型的在线运行,对实际生产过程中的碳含量进行预报。通过与实际生产数据的对比得到:对于终点碳质量分数预报,误差在±5×10^-6以内的命中率为100%,误差在±3×10^-6以内的命中率为80%;对于过程时刻的碳质量分数预报,误差在±10×10^-6以内的命中率达90%以上。利用模型计算分析了初始碳、氧和铝含量以及处理时间对脱碳的影响。得出了如下结论:想要获得终点碳含量较低的钢水,必须控制初始碳含量在较低的水平,且吹氧量最好控制在大于理论量(200～300)×10^-6,同时处理时间也应当控制在相应的区间内。     

VOD冶炼超低碳马氏体不锈钢

利用40tVOD精炼炉脱碳冶炼00Cr13Ni4Mo超低碳马体不锈钢.通过合理控制炉内参数得到,吹氧时炉内真空度在26660 Pa左右,停吹氧时真空度在7998 Pa;开吹温度控制在1600℃左右,停吹温度在1750~1800℃左右;开吹时提高供氧强度至570 Nm³·h^-1左右,吹炼后期降低供氧强度至550 Nm³·h^-1左右,可以避免铬的大量氧化;控制氧枪高度在75mm;开吹供氩强度控制在48.4 NL³·min^-1,提高低碳区供氩量至117.5 NL³·min^-1,用以加快钢包内钢水环流速度.     

250 t钢包RH精炼脱碳动态控制实践

为了提高RH脱碳效果,缩短RH精炼周期,从热力学和动力学理论上对RH脱碳进行分析,从实践上对RH脱碳处理进行动态控制工艺优化。吹氧加铝升温工艺优化后,超低碳钢成品碳合格率从94%左右提高到100%,RH处理10 min即可把碳脱到0.002%左右,与工艺优化前对比,成品碳质量分数从0.001 5%～0.002%降低到0.001%～0.001 4%。研究了压降对脱碳速率的影响,结果表明,压降速度越快,脱碳速率越高,预抽真空可以提高脱碳效率和获得更低的终点碳含量。研究了脱碳结束时氧含量与脱碳终点碳含量的关系,结果表明,脱碳结束时氧质量分数在0.025%～0.035%范围内,能满足脱碳终点碳质量分数小于0.002%的要求。     

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。