宝钢RH装置的冶金特性

本文就RH装置的冶金特性进行了较深入的研究。用铁合金和Cu测定了RH的合金混匀时间及钢水环流速度。研究表明:在浸渍管直径几乎不变的条件下,合金投入以后的混匀时间与钢水环流量主要取决于环流气体流量;合金投入时间对RH脱氢效果及最终[H]含量有较大的影响;RH脱氮能力极其有限;去除钢中总氧T[O]及氧化物夹杂含量的能力主要取决于纯脱气时间。     

降低SPHD钢氮含量的工艺研究

对日钢SPHD钢炼钢各工序钢水氮含量取样分析,指出降低RH钢氮含量的因素为RH工序前期提高脱碳速率,此为提高脱氮速率的关键环节;精炼渣较好的埋弧效果是防止增氮的重要措施;浇注过程中有效防止增氮问题,有待进一步深入研究.     

RH精炼过程增氮行为探讨

为了在RH精炼过程对氮的质量分数进行稳定控制,通过热力学计算分析钢水成分、RH真空度等对理论平衡氮质量分数的影响,分析RH提升气体从吹入上升管到进入真空室过程中压力的变化对平衡氮质量分数的影响。从动力学角度分析气相中的传质阻力、界面化学反应阻力、液相中的传质阻力共同作用于钢液的增氮、脱氮过程。提出RH处理过程的3种增氮途径及其对应的平衡氮质量分数。当钢种要求氮质量分数大于真空度下的理论平衡氮质量分数时,RH处理过程存在增氮、脱氮共存的状态。在氮质量分数变化过程中,当脱氮速度等于增氮速度时,钢液中氮质量分数达到动态平衡,不再发生变化。在真空度为5 kPa的条件下,RH钢液中氮质量分数达到动态平衡,不再发生变化时对应的氮质量分数为0.010 0%。     

RH真空精炼炉脱气工艺分析

结合生产实际数据,分析了RH真空脱气工艺过程。如要求[H]≤1.8×10-6,需真空处理9min;当要求[H]≤1.5×10-6时,冬、春季节RH处理时间为≥11min,夏季则为≥12min,秋季应为≥13min;RH脱氮率约为23%,且在脱气超过8min时RH脱氮出现拐点,延长真空处理时间对脱氮影响不大。     

薄板厂210 t RH脱气工艺研究

通过210t顶底复吹转炉-LF-RH-宽厚板坯连铸流程对Q345E、Q345GJC和BQ550D等钢种进行45炉次RH脱气工艺试验,研究了RH真空处理对钢水脱氢、脱氧和脱氮效果的影响。得出,在RH真空度≤270Pa,环吹氩流量1200～1500L/min,高真空时间≥10min,钢中氢含量可达到≤2×10^-6;当高真空时间为16min时,钢中氢、氧、氮含量平均分别为2.0×10^-6、13.2×10^-6和41×10^-6。     

RH精炼工艺脱氮的影响因素

通过对马钢120t RH精炼炉进行脱氮工艺试验,分析了钢水脱氮率与初始氮含量、真空度、循环次数以及渣层厚度之间的关系。试验结果表明,RH真空下的脱氮率受诸多工艺因素的相互共同制约,初始氮含量对脱氮率的影响呈现阶梯性的特点,低真空度是获得较高脱氮率的必要条件,循环次数保持在10~12次范围内,脱氮效果最佳。渣层厚度对脱氮有双重影响,应合理控制渣量,使RH渣层厚度避开130~150mm区间。     

板坯钢水增氮原因及控制

对板坯钢水冶炼过程中的增氮环节进行分析,主要包含转炉冶炼,LF精炼过程增氮,RH真空脱氮和连铸增氮情况,统计分析转炉、精炼、RH和连铸浇注过程的氮含量变化情况,识别影响钢水氮含量的关键因素,对异常增氮环节进行优化和改进,有效降低板坯钢水的氮含量.     

RH生产超低碳钢的关键控制技术研究

目前钢铁行业采用中薄板坯连铸机生产超低碳深冲钢有很多控制难点,针对济钢RH—ASP工艺路线生产超低碳深冲钢的技术难题逐一进行了分析研究。对钢水可浇铸性,碳、氧、氮的控制,提出了生产超低碳铝镇静钢时要减少RH处理氧气吹人量,造还原渣,保证纯脱气时间和对夹杂物改质来提高钢水的可浇注性,及保证超低的碳含量、合适的环流气体量、钢水中尽可能低的氧和硫等建议。     

超低碳钢RH混合喷吹Ar-CO2冶金反应特性

 钢铁生产过程CO₂的资源化利用对中国“碳达峰,碳中和”目标的实现起着重要作用。氩气驱动的RH(ruhrstahl-heraeus)真空装置是超低碳钢精炼的关键设备,利用高真空下钢水循环流动可有效脱碳、脱气和去除夹杂物。由于真空条件下CO₂可直接与钢水中碳反应生成CO,在实现脱碳的同时可促进熔池搅拌。因此,尝试将Ar-CO₂混合气体作为提升气体引入超低碳钢RH脱碳过程。首先,针对CO₂在RH脱碳条件下的冶金反应行为,通过热力学理论分析了不同压力下Fe-C-O熔体与Ar-CO₂的反应特性。其次,搭建了Ar-CO₂混合气体作为RH提升气体的工业试验平台,通过工业性试验研究了超低碳钢RH脱碳过程混合喷吹Ar-CO₂对钢水脱碳、脱氮和温降的影响。Fe-C-O熔体与Ar-CO₂反应热力学表明,在低于100 kPa和超低碳条件下,Ar-CO₂混合气体中的CO₂仍可能与钢水中碳反应,从而促进RH脱碳和脱气。工业性试验表明,喷吹100% CO₂、50% Ar+50% CO₂和100% Ar炉次出站平均碳质量分数分别为0.001 50%、0.001 57%和0.001 19%,因而混合喷吹Ar-CO₂并不会显著影响RH脱碳效率。同时,由于CO₂与钢水中碳反应十分有限,与喷吹100% Ar相比,喷吹100% CO₂和50% Ar+50% CO₂对RH脱氮效率和钢水温降没有明显影响。因此,超低碳钢RH脱碳时,完全可采用CO₂取代部分或全部氩气作为提升气体,尽管无法提高精炼效率,但仍具有显著的经济价值和环保优势。     

RH精炼过程温降规律的研究

为了掌握RH精炼过程钢水温降规律,进而确定合理温降制度,对唐钢生产硅钢时RH处理过程的不同阶段温降速率进行统计分析;结合RH处理过程影响钢水温降的吹氧、合金化等因素,得到了RH处理过程温降计算模型。通过生产数据进行验证,RH精炼过程温降误差为±5℃的准确率为78.57%。     

真空下钢液脱氮工艺研究

在４０ｋｇ真空感应炉上进行了真空下钢液脱氮工艺的实验研究。实验考察了真空下碳氧反应工艺、表面活性元素控制和脱氮渣系等因素对钢液脱氮动力学的影响。研究结果表明：（１）真空下强烈的碳氧反应能有效地脱除钢中的氮;（２）当钢中硫含量较低时,脱氮速率很快,随着硫含量的逐步增加,脱氮速率相应降低;（３）５０％ＳｉＯ２－４０％Ｂ２Ｏ３－１０％ＴｉＯ２渣系有明显的脱氮效果。     

Behaviors of Denitrogenation in RH-MFB

 According to the analysis related to kinetic mechanism of vacuum denitrogenation and combining with the actual production of RH-MFB (a combination of Ruhstahl-Hausen vacuum degassing process with a multifunctional oxygen lance) at Liansteel, the limit step and model equation of vacuum denitrogenation are determined. Meanwhile, the influencing factors of nitrogen removal from liquid steel in vacuum of RH-MFB are analyzed. The results show that the limit step of vacuum denitrogenation in RH-MFB is the mass transfer of nitrogen in liquid boundary layer and the reaction follows first order kinetics. Keeping the necessary circulation time under the working pressure (67 Pa) is helpful to nitrogen removal from steel. The oxygen content in molten steel has little influence on the removal of nitrogen after deep deoxidation, while the sulphur content in liquid steel is always relatively low and has little effect on denitrogenation. The sharp decrease of carbon content in steel drives the process of denitrogenation reaction so as to exhibit a faster denitrogenation rate. The interfacial chemical reaction and argon blowing play a major role in the nitrogen removal when the carbon content in liquid steel is stable.     

精炼工艺对冷镦钢线材性能的影响

介绍宝钢分公司炼钢厂电炉分厂两条工艺路径的特点,一条是EAF LF CCM,主要满足钢水的脱氧和脱硫要求;另一条是EAF LF VD CCM,主要满足钢水的脱氧、脱硫、脱氢和脱氮要求.VD的功能主要是通过真空技术,去除钢水中的气体含量.通过两种精炼工艺的对比试验,分析了冷镦钢线材性能时效差异的原因,认为钢中含氢量是重要因素,但随着时间的延长不会对冷镦钢线材性能造成不良后果,并提出产线工艺路径优化的设想.     

Kinetic Model of Decarburization and Denitrogenation in Vacuum Oxygen Decarburization Process for Ferritic Stainless Steel

The characteristics and classification of decarburization and denitrogenation in the vacuum vessel for stainless steel production are analyzed. Based on the analysis of movements of the liquid steel and bubbles, the kinetics of decarburization and denitrogenation in the vacuum oxygen decarburization (VOD) process has been studied. A kinetic model of decarburization and denitrogenation has been developed to simulate the VOD process, considering each reaction zone as oxygen blowing crater, bottom blowing plume, steel/slag interface, and plume eye. As a result, it is possible to quantify the contribution of each reaction zone in decarburization and denitrogenation rate at a different stage in the VOD process. Specific trials at a vacuum induction furnace were performed to refine stainless steel in vacuum carbon deoxidation (VCD) and VOD style, respectively. The trial results are in good agreement with the model calculation. Combining the trials and the model calculation and the influence of temperature control, critical carbon content selection on the terminal total [C] + [N] content can be discussed further to provide a reasonable proposal for high-quality ferritic stainless steel production. This article is based on a presentation given at the International Symposium on Liquid Metal Processing and Casting (LMPC 2007), which occurred in September 2007 in Nancy, France.     

Nitrogen Removal from Molten Steel under Argon DC Glow Plasma

Under argon DC glow plasma, the nitrogen removal from molten steel was studied. The experimental result showed that nitrogen mass percent could be reduced to 0. 000 8 %. The change of polarity had no impact on nitrogen removal when the nitrogen mass percent was low. The mechanism of denitrogenation of molten steel under argon DC glow plasma was discussed.     

VOD冶炼超纯铁素体不锈钢的脱氮研究

分析了VOD冶炼超纯铁素体不锈钢过程的脱氮热力学和动力学,得出其脱氮反应接近二级反应,可用Δ(1/w[N])来表示脱氮效果。用前期开发的脱氮模型计算并分析了VOD的脱氮过程,在VOD吹氧脱碳阶段,脱氮效果Δ(1/w[N])与脱碳量Δw[C]成正比,可用脱氮指数Δ(1/w[N])/Δw[C]来表征此阶段的脱氮能力,铬含量为11.6%、17.6%及20.5%的钢液脱氮指数计算值分别为208%-2、109%-2及81%-2,实际生产数据分析得出的对应的脱氮指数略高于计算值,而在VOD自由脱碳阶段,Δ(1/w[N])随时间变化的计算曲线基本不受初始氮含量的影响,温度是影响脱氮的主要因素。     

真空感应熔炼含铝钢的脱氧规律

 通过热力学分析研究了用氧化钙坩埚熔炼含铝钢时熔炼温度、真空度和钢液铝含量与氧化钙分解向钢液增氧的关系。在25 kg真空感应炉中分别用电熔镁砂和氧化钙砂捣打坩埚熔炼含铝钢,在10~50 Pa真空度下,镁砂坩埚表现出强烈的供氧倾向,全氧含量随着钢中铝烧损量的增加而增加;而氧化钙坩埚不向钢液供氧。随着钢液中Al2O3夹杂被氧化钙坩埚吸收同化,全氧的质量分数逐渐下降至3×10-6。     

真空感应熔炼AerMet100超高强度钢脱氮实验研究

摘要：通过取样检测并结合热力学和动力学计算研究了氧化镁质（MgO）、镁铝尖晶石质（MgO·Al2O3）和氧化钙质（CaO）3种坩埚和2种真空压力（50~100Pa和5~10Pa）对AerMet100超高强度钢脱氮的影响。实验结果表明：随着精炼时间增加,3种坩埚在2种真空压力下的钢液中N质量分数都逐渐减少。相比之下,CaO坩埚脱氮效果最佳,2种真空压力下30min时N质量分数均减少到0.0005%。动力学计算结果表明：MgO和MgO·Al2O3坩埚在2种真空压力下的钢液中O和S活度较高,脱氮反应均服从2级,即钢液脱氮受界面化学反应控制;而CaO坩埚在2种真空压力下的钢液中O和S活度较低,脱氮反应均服从1~5级,即钢液脱氮由液相边界层传质和界面化学反应共同控制。此外,减小真空压力,脱氮速率加快,有利于钢液脱氮。     

含锰钢RH真空过程锰的迁移行为

Ruhrstahl Heraeus（RH）精炼炉是重要的二次精炼装备,但在真空处理过程中会遇到钢液易挥发合金元素的损失量大的问题,且造成钢液真空喷溅的结瘤及对后续钢液的二次氧化。针对含锰钢RH真空处理过程锰的气化导致的元素损失及真空喷溅等问题,跟踪和研究了120 t RH不同真空处理模式下钢液中Mn元素的变化规律及迁移行为。分析了锰元素损失与其挥发和真空喷溅的关系,并在RH真空室内壁不同位置结瘤物的解剖实验中得到验证。研究表明,钢液中Mn元素在RH真空过程中存在着明显损失,真空前期损失量最大;RH真空室内壁结瘤物中锰氧化物的质量分数整体占比高达14%～70%;热力学计算结果显示:温度、钢中Mn的含量以及真空度对Mn的挥发行为均有着很大的影响,是真空过程锰迁移的关键影响因素。通过改进真空压降模式,采用步进式抽真空,元素锰的损失由原先的2×10?4降低至1×10?4,结果对现场生产具有很强的指导意义,通过改进真空压降模式可以有效的抑制钢液的喷溅和挥发,进而减少合金元素锰的损失。      

增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物

为了进一步完善增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物技术,研究了真空处理时间、充氮压力、气体类型等因素对钢中全氧和显微非金属夹杂物的影响.结果表明:减压处理过程中,钢液中非金属夹杂物可为过饱和气体氮气形成气泡提供非均相形核核心;增氮析氮法可有效地降低钢中全氧,去除钢中显微非金属夹杂物;真空处理时间越长,钢中全氧和显微非金属夹杂物数量越低,当真空处理时间为30 min时钢中全氧去除率达到了81.6%,而且全氧质量分数最低达到7×10-6.