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%。     

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。     

150t RH精炼装置环流特性水模试验研究

基于相似原理,按照1︰4的比例对武汉钢铁(集团)公司150 t RH精炼装置建立了水力模型,通过水模试验对RH处理过程熔体流态进行了分析,考察了插入管吹气孔径和吹气孔数量对真空环流参数的影响,并通过正交试验考察了不同操作条件下钢水的环流参数。试验结果表明,吹气孔径由0.75 mm增加到1.5 mm对环流参数影响不大,吹气孔数量由12个增加至16个可明显减少混匀时间;当真空室压力达到极限67 Pa,提升气体流量为130 m3/h,插入深度为650 mm,钢水混匀效果最好。     

唐钢RH精炼碳氧平衡研究与应用

研究了唐钢RH精炼在不同真空度条件下的碳氧平衡条件,探索了进站钢水碳含量、终脱氧位对不同真空度下出站钢水碳含量的影响规律,分析了终脱氧位对钢水洁净度的影响。研究结果表明,通过调节钢水的终脱氧位稳定不同真空度条件下RH出站钢水的碳含量。提高真空度,降低钢水终脱氧位可以降低RH精炼后期铝脱氧Al2O3夹杂物的生成,提高钢水洁净度。     

济钢RH炉外精炼脱气分析

对济钢RH炉外精炼处理过程中钢水脱氮、脱氢的效果进行了试验,结果表明：随着RH处理过程中真空度的提高,脱气能力提高;随着真空时间的延长,脱气能力加强;钢水硫含量越低,脱氮效果越好。     

RH炉精炼工艺的研究

对RH炉精炼工艺的钢液循环流动、脱碳与脱气的原理及其影响因素进行了分析。在100tRH炉真空精炼工艺下,真空度、提升气体的压力和流量决定了钢液循环流量和混匀时间。介绍了RH炉脱氢率和脱氮率与钢中初始氢含量和氮含量的关系。     

RH-TB精炼处理超低碳钢的研究

分析了影响RH脱碳的因素,在试验生产中采取了快速提高RH真空度、加快初期脱碳反应速率和增大驱动气体流量等强化中期脱碳的措施,大幅降低了RH处理结束时钢水中碳含量.分析表明,钢包顶渣氧化性强是钢水中Als损失和T[O]高的主要原因.     

RH顶升清零的精准控制

介绍了高合金钢RH顶升清零的精准控制操作。以钢水提升高度及浸渍管插入深度为基础,预判RH清零高度和顶升高度,并根据钢水的提升量以及钢包内钢水的均匀时间,计算浸渍管插入深度,确定插入深度的关键点为抽真空前的清零位置,通过计算精准控制不同管况以及大合金量情况下的清零点。二次清零可以防止冶炼过程钢渣外溢,避免熔融金属伤害,保证冶炼过程稳定。     

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。     

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。     

Mathematical Modelling of Molten Steel Flow Process in a Whole RH Degasser during the Vacuum Circulation Refining Process: Application of the Model and Results

A three‐dimensional mathematical model for the molten steel flow during the RH refining process has been applied to the circulatory flow processes in both a practical RH degasser and its water model unit. The model was presented earlier [1] and one of its characteristics is that ladle, snorkels and vacuum vessel are regarded as a whole. Using this model, the fluid flow field and the gas holdups of liquid phases and others have been computed respectively for a 90 t RH degasser and its water model unit with a 1/5 linear scale. The results show that the mathematical model can properly describe the flow pattern of molten steel during the refining process in an RH degasser. Except in the area close to the liquid's free surface and in the zone between the two snorkels in the ladle, a strong mixing of the molten steel occurs, especially in the vacuum vessel. However, there is a boundary layer between the descending liquid stream from the down‐snorkel and its surrounding liquid, which is a typical liquid‐liquid two‐phase flow, and the molten steel in the ladle is not in a perfect mixing state. The lifting gas blown is ascending mostly near the up‐snorkel wall, which is more obvious under the conditions of a practical RH degasser, and the flow pattern of the bubbles and molten steel in the up‐snorkel is closer to an annular flow. The calculated circulation rates for the water model unit at different lifting gas rates are in good agreement with experimentally determined values.     

Mathematical modelling of molten steel flow in a whole degasser during RH refining process

Abstract

A three-dimensional mathematical model for molten steel flow in a whole degasser during the RH (Ruhrstahl–Heraeus) refining process is proposed. The model has been developed considering the physical characteristics of the process, particularly the behaviour of gas–liquid two phase flow in the up snorkel and the momentum exchange between the two phases. The fluid flow fields and gas holdups of liquid phases, among other parameters, in a 90 t RH degasser and a water model unit of one-fifth linear scale have been computed using this mathematical model. The results show that the flow pattern of molten steel in a whole RH degasser can be well represented by the mathematical model. Apart from the area close to the free surface and the zone between the two snorkels in the ladle, the molten steel in an RH degasser, especially in the vacuum vessel, is reasonably fully mixed during the refining process. However, there is a boundary layer between the descending liquid stream from the down snorkel and the surrounding liquid, which is typical liquid–liquid two phase flow, and the molten steel in the ladle is not perfectly mixed. The blown lifting gas ascends mostly near the up snorkel wall, which is more obvious under the conditions of an actual RH degasser, and the flow pattern of bubbles and molten steel in the up snorkel is closer to annular flow. Calculated circulation rates for the water model unit at various lifting gas rates are in good agreement with values determined by means of water modelling experiments.     

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 m³/h范围内,混匀时间减小幅度最大。当提升气体流量达到190 m³/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 m³/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。     

VD过程钢渣混卷行为的水模型

通过水模型研究了VD精炼过程的钢渣混卷行为, 定义了钢渣临界半混和临界全混状态, 并对不同底吹气量、真空度、底吹位置下的混合状态进行了研究;分析了临界搅拌功率和流场稳定性对混卷行为的影响.结果表明:在实验条件下, 临界半混和临界全混气量随着真空度的增大而减小;2/3R双孔底吹位置的临界气量大于2/3R+中心孔底吹位置的;并基于导出的真空度与底吹气量拟合公式, 外推出真空度为67 Pa时实际生产过程中的临界气量;VD过程钢包流场特性主要受底吹位置影响, 并进一步影响混卷行为, 在稳定性流场中当钢渣混合达到同一状态时, 搅拌功率几乎是定值.     

210t RH浸渍管内钢液流动机理的水模型实验研究

采用1:4的比例建立水力学模型模拟210 t多功能RH浸渍管内钢液流动装置,对钢液流态进行分析,并考察吹氩量、浸渍管插入深度及吹氩孔个数对钢液流场和混匀时间的影响.结果表明:钢包内存在一主回流和大量小回流,并且来自下降管的下降液流和其周围液体形成了液-液两相流,这种流动状态对钢包内的混合及传质起着决定性的作用;本文得到的关于RH钢包内液体的这种流动状态,否定了RH过程的早期研究中关于下降管和上升管间存在\     

太钢RH真空处理

太钢RH真空处理属于冷扎硅钢生产线的配套工程。主要包括：钢包运输及顶升系统、真空系统、吹氧和煤气加热系统、合金系统、真空室等。     

RH精炼过程循环流量的物理模拟

以某厂210t钢包RH精炼装置为研究对象,通过1∶4水力模型对现场生产过程进行物理模拟,研究驱动气体流量、钢液处理量、浸入深度、真空度和气孔数对循环流量的影响。研究结果表明:RH循环流量随着驱动气体流量、浸入深度、真空度、气孔数的增大和处理量的减小而增大;该RH装置的循环流量最大可以达到66.4%。     

RH真空室内气泡行为的研究

Ruhrstahl-Hereaeus (RH)上升管内的气液两相流是整个装置的重要动力源,并对钢液的流动、混匀及精炼过程有重要影响.上升管及真空室内的气液两相流决定了钢包内钢液的流动状态,为了研究真空室及上升管内气液两相流,通过1:6的300 t RH的物理模型模拟了RH上升管及真空室内气泡行为过程,并测量了RH循环流量的变化用于计算上升管内含气率以及气泡运动速度最终得到气泡在真空室内的停留时间,同时记录了气泡在真空室内的存在形式.气泡在真空室的存在形式的主要影响因素为提升气体流量,研究发现了气泡从规则独立的大气泡经历聚合长大,碰撞破碎成小气泡,最后变成小气泡和不规则大气泡共存的现象.液面高度达到80 mm之后,气泡在真空室内的停留时间达到一个平衡值,不再随真空室液面高度的增加而发生改变.当提升气体量达3000 L·min^-1,气泡停留时间减小趋势弱,对应3000 L·min^-1情况下,真空室内气泡开始聚合长大.研究认为对于300 t RH的真空室液面高度应为80 mm,提升气体量应在3500 L·min^-1左右,优化后,脱碳时间由原工艺的21.4 min缩短至现工艺的17.5 min.     

CO2作为RH提升气的冶金反应行为研究

钢液真空循环脱气法（RH）精炼能够利用高真空和钢液循环流动有效脱气和去除夹杂物。同时,炼钢环境下 CO₂可与钢液中[C]反应生成CO提高搅拌强度。因此,本文提出将CO₂作为RH提升气进行真空精炼。针对CO₂在RH精炼过程的冶金反应行为特性,通过热力学理论分析了极限真空条件下CO₂脱碳的有利条件及限度,同时搭建了CO₂作RH提升气工业试验平台,通过工业试验对比研究了CO₂/Ar分别作提升气时对钢液精炼过程的影响。结果表明,若单纯考虑CO₂与碳反应,则当钢液中[C]低于1.8×10?6,CO₂仍然具有氧化碳元素的能力。然而,CO₂对钢液中碳铝元素存在选择性氧化,当铝含量低于一定程度时,CO₂主要参与脱碳反应;反之,CO₂则会造成一定铝损,因此若采用新工艺需考虑铝合金加入时机以及加入量。此外,CO₂用作RH提升气可获得与Ar效果相当甚至更优的脱氢效果,喷吹同等量CO₂并未造成钢液的大幅温降,因此CO₂完全有潜力作为RH提升气,进而完成精炼。