钙处理时机对LF-RH精炼过程Al2O3基夹杂物的影响

为研究LF-RH精炼工艺生产Q690钢时不同钙处理时机下夹杂物特征的变化,开展工业试验对RH精炼前后钙处理炉次取样进行定量分析对比。钙处理后夹杂物中CaO质量分数持续增加,CaS质量分数瞬态增加,夹杂物熔点降低。RH精炼前钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物的成分接近低熔点区,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别为15个/mm2和0.01%。RH精炼后钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物依旧为高熔点Al₂O₃-MgO类型,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别降至1个/mm2和0.002 5%。RH精炼前钙处理会使RH精炼过程夹杂物熔点以及夹杂物与钢液间的接触角降低,导致夹杂物去除驱动力降低,从而抑制夹杂物的去除。因此LF-RH精炼工艺生产铝脱氧钢时,为提高精炼过程钢中非金属夹杂物的去除效率,应在RH精炼后进行钙处理操作。     

210t RH炉的物理模拟研究

摘要：采用物理模拟的方法对210t RH炉的混匀时间、循环流量和去除夹杂物效果进行了研究,并结合实验结果制定了RH炉合理的工艺参数。结果表明,随着提升气量的增大,RH炉的钢液混匀时间缩短,特别是提升气量在100～130m3/h范围内,混匀时间减小幅度最大。当提升气体流量达到190m3/h后,混匀时间达到最小。RH炉钢液循环流量随提升气量的增加而增大,提升气量大于160m3/h后,循环流量开始变化比较平缓。夹杂物去除过程基本上是在前28min内完成,去除最迅速的阶段是前8min。     

210 t RH炉的物理模拟研究

采用物理模拟的方法对210 t RH炉的混匀时间、循环流量和去除夹杂物效果进行了研究,并结合实验结果制定了RH炉合理的工艺参数。结果表明,随着提升气量的增大,RH炉的钢液混匀时间缩短,特别是提升气量在100～130 m~3/h范围内,混匀时间减小幅度最大。当提升气体流量达到190 m~3/h后,混匀时间达到最小。RH炉钢液循环流量随提升气量的增加而增大,提升气量大于160 m~3/h后,循环流量开始变化比较平缓。夹杂物去除过程基本上是在前28 min内完成,去除最迅速的阶段是前8 min。     

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。     

RH精炼过程Al2O3夹杂物运动和去除的数值模拟

在流场模拟计算的基础上,建立了RH真空精炼过程Al2O3夹杂物运动及去除模型.通过数学模拟计算,分析了RH精炼过程夹杂物运动规律,讨论了夹杂物尺寸、RH吹气量等对夹杂物去除的影响.研究结果表明:同一管径条件下,吹气量为1 400 L/min时,夹杂物的总去除率最高为66.1％且最快去除时间为202 s,是去除夹杂物的最优吹气量;同一吹气量条件下,下降管内径为700 mm时,夹杂物的去除率最高,可达71.31％,夹杂物去除时间最短,为217s.     

钛微合金钢炉外精炼工艺优化研究

针对钛微合金钢炉外精炼工艺除杂率较低的问题,为此提出钛微合金钢炉外精炼工艺优化研究。以流体力学和雷诺系数为理论依据,在钢液静止状态下保持至少 20min,为夹杂物充足的静止上浮时间,实现对钢液中大颗粒的夹杂物去除;然后通过向钢液中添加适量的氧化剂,使钢液中不易排出的夹杂物在钢液搅拌状态下使其与氧化剂发生氧化反应,形成颗粒状物体,再经过滤使其彻底去除。经试验证明,优化后的钛微合金钢炉外精炼工艺的除杂率得到了有效提高。     

Q345D钢精炼过程夹杂物生成及演变行为

冶炼Q345D钢时由于夹杂物导致的探伤不合格情况时有发生,为了进一步去除和控制钢中非金属夹杂物,通过工业试验研究了"LF精炼→RH真空精炼→钙处理→软吹→连铸"工艺中的夹杂物生成及演变规律,并通过热力学计算优化钙处理工艺.结果 表明,转炉炉后及LF进站时采用铝强脱氧,夹杂物主要为Al2O3,LF精炼过程采用高碱度、强还...     

适用于冷轧薄板类钢种的合理炉外精炼工艺的探讨

炉外精炼过程钢液氧含量对脱硫效率影响显著,对冷轧薄板钢种如在LF中进行深度脱硫,由于必须将钢液氧含量降至很低水平,容易造成钢中硅含量超标等问题.采用LF工艺不能很好地解决既能强烈搅拌钢水促进夹杂物去除又能防止钢水被炉渣和炉气氧化的矛盾,因此须对炉渣进行还原改质处理,同时会导致生产成本增加和转炉连铸机生产节奏变慢等问题.采用CAS和RH精炼工艺能够在防止钢水被炉渣和炉气氧化的前提下,强烈地搅拌钢水以促进夹杂物上浮,生产节奏也能适应大型转炉炼钢和快速板坯连铸需要.对于LCAK、ELC、ULC等冷轧薄板钢种,应以采用CAS和RH精炼工艺方法为主导.     

RH精炼工艺对无取向电工钢质量的影响

为了在保证产品质量的前提下降低无取向电工钢的生产成本,分析了RH精炼工艺在不同钢水循环流量下各工序夹杂物的演变规律、成品磁性能和表面质量的变化.结果 显示,RH精炼工艺的变化对钢液中夹杂物组成、热轧材样夹杂物数量和成品磁性能无明显影响,对表面质量有负相关影响,钢水循环流量越大,表面夹杂物降低等级的比例越低.RH出站,钢液中夹杂物当量面积,尤其是5μm以上较大夹杂物与钢水循环流量呈负相关的影响,热轧材样中夹杂物(包括第二相析出物)主要是第二相析出物AlN和MnS、少量的氧化物夹杂,其数量与RH精炼工艺无相关性.在保证质量满足要求的前提下,RH工序可适当调整钢水循环流量,降低生产成本.     

不同工艺因素对RH精炼夹杂物去除过程的影响

采用数值模拟方法分析了不同工艺因素对RH精炼中夹杂物去除过程的影响。数值结果表明:小尺寸夹杂物的碰撞长大可有效降低其数量密度,大尺寸夹杂物主要通过上浮去除;浸渍管插入深度、真空室压力和吹氩量是影响夹杂物去除的3个重要参数,其中吹氩量最为显著;在避免发生卷渣的前提下,减小浸渍管插入深度有利于夹杂物去除;在合金化脱氧后,保持较高的真空度可促进夹杂物的去除;在浸渍管插入深度为500 mm,真空度为1kPa的条件下,吹氩量达到2000 L时夹杂物去除率可达到75%;吹氩量达到饱和值后,进一步增大吹氩量不能继续促进10μm以上夹杂物的去除。     

板坯凝固过程夹杂物运动行为

 本文使用离散相模型,利用数值模拟的方法对结晶器中的钢液流动、传热、凝固以及夹杂物的运动进行了耦合计算。通过追踪夹杂物的运动轨迹,并在钢渣界面处对夹杂物进行采样分析,最终计算出夹杂物在结晶器中的上浮率。研究表明,夹杂物在结晶器中的上浮率与其尺寸及拉速的大小均有关系,但受夹杂物密度的影响很小。夹杂物越大、拉速越小,越有利于夹杂物上浮至自由液面。小颗粒夹杂在结晶器中并不能被有效去除。对于粒径为50μm的夹杂物,当拉速为1m/min时其上浮率仅为46%,有37%的夹杂物被凝固坯壳捕捉,主要分布在铸坯表皮下10~25mm处。夹杂物被宽面坯壳捕捉的位置多集中在宽面靠近窄面处,在水口下方被捕捉的夹杂物较少。以往的研究认为只要夹杂物上浮至钢渣界面就能够被保护渣吸收,J.Strandh等的研究表明,夹杂物能否被吸收还取决于保护渣的粘度和润湿性等因素。因此,对于粒径较小的夹杂物,必须在精炼后的软吹氩过程中适当增大钢液的静置时间,尽量减少钢液中小颗粒夹杂的数量。另外,结晶器保护渣的选用对钢液中夹杂物的去除也很重要,不仅要满足其对钢液的保温润滑作用,还要考虑其对夹杂物吸附的影响。     

70 t EAF-LF-RH冶炼18CrNiMo7-6齿轮钢过程的夹杂物变化

采用全流程取样,利用ASPEX全自动扫描分析法进行检验,对70 t EAF+LF+RH工艺生产的齿轮钢18CrNiMo7-6钢中夹杂物特性的演变规律进行系统的分析和研究,试验结果表明,LF精炼调整成分后,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为89%,> 10μm为97%,从LF精炼调整成分后至软吹结束,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为54%,> 10μm为66%,>20μm的夹杂物基本清除。夹杂物完成了Al₂O₃→Al₂O₃·MgO→Al₂O₃·CaO的转变。     

钢包底吹氩中非金属夹杂物分布的水力学模拟

 为了研究夹杂物在不同工艺参数条件下以及其本身性质对夹杂物去除的影响,确定最优的底吹参数和夹杂物分布规律,通过水力学模拟试验,利用高速摄像仪和专业的图像处理软件（Image Pro Plus）研究了某钢厂60 t精炼炉吹气量、时间、粒径大小对夹杂物的去除影响以及在不同高度上夹杂物的空间分布规律。结果表明,钢包底吹过程中,吹气时间对夹杂物的去除影响规律相同,14 min时夹杂物基本去除,流量为0.08 m3/h,去除率最高;200～355 μm的夹杂物比105～150 μm的微型夹杂物更容易被去除;夹杂物在气液两相区的数量分布比其他区域少,且特征尺寸较大,在距离透气砖较远的底部存在一个弱流区,此区域夹杂物的密度较大,不易去除。     

X80管线钢精炼过程夹杂物形成与演变

通过工业试验取样研究了X80管线钢精炼过程夹杂物的类型、尺寸、成分等变化规律,并结合FactSage8.1软件对钙处理和钢液冷却凝固过程夹杂物的演变机理进行了热力学计算分析.试验结果表明,LF精炼结束时夹杂物主要为MgO–Al₂O₃和MgO–Al₂O₃–CaO,数量占比分别为25%、75%,其尺寸主要分布在1～5μm之间,且1～2μm和2～5μm的夹杂物比例分别为56.0%、37.3%;RH精炼中T[O]、[N]质量分数分别由LF精炼结束时的0.0022%、0.0059%降低至0.0010%、0.0035%,夹杂物数量密度由LF结束约23.07 mm–2降低至7.44 mm–2,夹杂物去除率约67.8%;钙处理时,夹杂物主要为MgO–Al₂O₃–CaO和CaS–Al₂O₃–CaO系,夹杂物中CaS平均质量分数由RH精炼结束时的8%增加至36%,CaO平均质量分数由24%减少至12%;软吹结束时,尺寸<40μ...     

Research Status of Numerical Simulation of Nonmetallic Inclusions Interfacial Removal

The removal of inclusions in liquid steel has always been the focus of research, and the removal of inclusions is mainly through the process of the inclusion through the slag–steel interface. The inclusion removal process can be subdivided into inclusions in molten steel grew up rise, in steel–slag interface through separation, adsorb dissolved in molten slag 3 steps. Based on the microscopic process of three steps, this article summarizes and discusses the mathematical model, fluid mechanics model, and experimental verification method of inclusion removal process, analyzes limiting and influencing factors of inclusion removal process, and comprehensively describes the numerical simulation research progress of inclusion removal process. With the development of numerical simulation techniques and experimental equipment, some progress has been made in the study of interfacial removal of inclusions. The inclusion interface removal behavior can be analyzed semiquantitatively based on dynamic force model. The computational fluid dynamics model has advantages in studying the phenomena of the inclusion interface, and the phase-field method is often used to simulate the removal process of the inclusion interface. The combination of water model and numerical simulation, high-temperature laser confocal method, and other methods is of great help to explore the interface behavior of inclusions.     

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。