炼钢过程多相流及其反应动力学数值模拟研究

炼钢过程主要是通过喷吹手段来达到脱碳、脱磷、脱硫、去夹杂等冶金目的,其过程涉及极其复杂的气-金-渣多相流行为和反应动力学,对其研究揭示是实现高效炼钢和钢超洁净化的重要基础,数值模拟已成为解析炼钢过程现象和机理不可或缺的手段.本文结合前人的工作,总结介绍了作者在转炉冶炼和钢包精炼过程数值模拟方面的研究进展.通过对转炉冶炼熔池内渣-金-气多相流行为的数值模拟,揭示了熔池混匀、炉衬冲刷、金属液滴喷溅等重要物理现象,同时通过耦合冶金热力学,定量描述了转炉内脱碳、脱磷等反应过程,优化了转炉吹炼工艺;基于Euler-Euler模型,描述了钢包吹氩精炼过程钢液湍流脉动诱导气泡扩散和气泡上浮诱导钢液湍流等重要现象,并利用CFD-PBM模型描述了夹杂物运动、碰撞聚合及去除行为,发现了气泡-夹杂物湍流随机碰撞去除夹杂物的新机理,同时通过CFD-SRM耦合模型实现了钢包精炼多组分参与渣-金反应和脱硫行为的定量描述,揭示了钢液与顶渣的成分、底吹模式对脱硫效率的影响规律.针对钢包底喷粉脱硫新工艺,提出了底喷粉过程中顶渣-钢液、空气-钢液、粉剂-钢液、气泡-钢液多界面多组分同时反应模型,考虑了气-液两相流、粉剂传...     

车轴钢炉外精炼脱硫的研究

为适应铁路运输向高速重载发展，车轴钢必须降低硫含量，减少钢中夹杂物以净化钢质。本文根据３００ｔ顶吹氧碱法平炉冶炼的车轴钢，在１００ｔ钢水罐内进行渣洗，喷吹ＣａＯ合成粉剂，吹氩等炉外精炼脱硫试验所取得的数据，分析了顶渣成分，钢中Ａｌｓ，「Ｏ，」「Ａｌ２Ｏ３」罐衬材料等对脱硫效果的影响，并提出了进一步提高精炼脱硫效率应采取的措施。     

钢包用CaO系粉剂喷吹试验

前言钢包喷粉工艺是近几年发展起来的一项炉外精炼技术。它是利用喷枪把载有粉剂的气体送入钢液中,对钢液进行粉、气混合吹炼。由于这种吹烁既能强化钢液的脱氧、脱硫及合金化过程,又能促使钢中夹杂物的性变或排除,净化钢液,因而是提高钢质量的重要手段。     

RH新型二次精炼工艺

日本钢公司Nagoya厂开发了一种新型二次精炼工艺,该工艺是将粉剂喷吹功能(PB)加到RH上(RH—PB)。粉剂从普通的RH—OB真空室下部的氧气喷嘴喷入,RH—PB工艺除可进行真空脱气外,还可进行脱硫、脱磷。 RH—PB过程的脱磷、脱硫反应主要是粉剂颗粒与钢液的直接接触反应,脱磷、脱硫率在很大程度上取决于粉剂与钢液的混合状况,因此二次精炼效果好;对初始磷含量为150～300     

LF精炼炉底吹CO2气体的工业探索性研究

 基于LF精炼过程底吹CO2气体搅拌机制的研究,利用75t LF精炼炉进行底吹不同比例CO2与Ar混合气体的探索性工业试验。结果表明：底吹CO2气体使钢液搅拌增强,脱硫率由49.7%提高到65.1%,炉渣平均（FeO）质量分数均小于0.5%,满足精炼过程对炉渣氧化性的要求。钢液中夹杂物的种类、形貌和组成变化较小,夹杂物当量密度减小,钢液洁净度提高,试验表明LF炉可使用CO2气体进行精炼。     

钢包炉吹氩与夹杂物去除

为了掌握钢包炉的冶金功能和去除夹杂物的规律,分析了钢包炉的精炼功能和精炼过程中钢液的流动行为及其对夹杂物去除的影响。探讨了钢包炉吹氩时夹杂物颗粒的去除效率与搅拌功、均匀混合时间、氩气泡直径、夹杂物直径、透气砖数目、吹氩流量及吹氩时间之间的关系,提出了合理的钢包炉底吹氩制度,以满足钢液精炼的要求。     

IF钢洁净化生产工艺分析与实践

以鞍钢股份有限公司炼钢总厂四工区"铁水喷吹法脱硫→260 t顶底复吹转炉冶炼→挡渣出钢→RH-TB真空精炼→中厚板坯连铸"生产IF钢的工艺路线为研究对象,着重讨论了转炉冶炼、RH真空精炼和连铸3个关键工艺环节,从钢水T.O含量控制、RH升温控制、保护浇铸和浇铸过程稳定性控制等方面分析和提出了提高IF钢洁净度的措施,在改进IF钢洁净度、降低钢中夹杂物含量、提高成材率方面取得了良好的效果。     

铝镇静钢喷吹CaO基粉剂及Ca-Si粉对钢中夹杂物影响的比较

本文通过轴承钢GCrl5喷吹CaO基粉剂及Ca-Si粉的工业性实验，研究了铝镇静钢喷吹上述粉剂对钢中夹杂物影响的异同，结果表明：1)喷吹Ca-Si粉对钢中氧化物夹杂具有显著的变态作用．而喷吹CaO基粉剂仅仅表现为一种清扫效果，钢中氧化物夹杂主要为AI2O3．尺寸小于5μm，分布均匀。2)喷吹Ca-Si粉能有效地控制钢中硫化物的形态，但喷吹CaO-CaF：粉剂不能达到此种效果。3)当在CaO-CaF2粉剂中加人30?-Si粉剂时，基本达到单喷Ca-Si粉时的控制钢中硫化物形态的效果。氧化物中的总钙量比不加Ca-Si粉明显增加。4)喷吹CaO基粉剂及Ca-Si粉均能显著改善钢的清洁度。但后者钢中仍存在极少数尺寸大于20μm的大颗粒夹杂物。     

喷射冶金中应用CaO基粉剂的试验研究

本文阐述了用CaO基粉剂进行钢包喷粉的11炉工业规模试验,着重探讨了CaO基粉剂的脱氧、脱硫和夹杂物形态控制的效果,并论述了其机理。试验证明了喷吹CaO基粉剂能将钢水总氧含量从85PPM降低到65PPM,平均脱硫率为14％,大颗粒夹杂较喷吹CaSi粉显著减少。     

CAS-OB喷粉精炼温降预测模型

通过分析喷吹气体、喷吹粉剂、过程化学反应、浸渍罩插入钢水、钢液面裸露以及包衬蓄热等过程对CAS-OB喷粉精炼工艺钢液温降的影响,建立了过程温降预测模型.模型计算结果表明：对喷吹气体加热以及成渣反应导致的钢液温降基本上可以忽略;在喷吹粉剂一定的情况下,钢液面产生裸露眼以及钢包烘烤温度低是引起钢液温降的主要因素.利用模型计算CAS-OB喷粉过程以及IR喷粉过程温降,得出在相同的处理时间内,前者要明显低于后者,这主要是因为CAS-OB喷粉过程将喷枪布置在浸渍罩内,渣面裸露面积小所致.     

SPHC钢LF精炼过程的抑制回硅与脱硫研究

生产SPHC钢在LF处理脱硫过程中不能抑制回硅.根据热力学理论推导出降硅参数A/S和脱硫参数C/A,应用共存理论作用浓度模型,在试验渣系成分范围内计算CaO、SiO2、Al2O3的活度求解A/S和C/A,探讨了它们与w(CaO)/w(Al2O3)、w(CaO)/w(SiO2)的关系.分析结果认为,控制w(CaO)/w(Al2O3)、w(CaO)/w(SiO2)在合适的范围内,可以有效地分别或同时抑制回硅和脱硫.与试验结果对照得知,A/S和C/A分别与LF渣系的抑制回硅和脱硫能力相对应,根据A/S和C/A进行控制是可行的.     

Behavior of MgO·Al_2O_3 Based Inclusions in Alloy Steel During Refining Process

The transformation of MgO·Al2O3 based inclusions in alloy steel during refining has been studied by industrial trials.Besides Factsage software is used to study the formation and modification of spinel inclusions in alloy steel using calcium treatment during refining process.The results show that the transformation sequence of inclusions is:MgO·Al2O3→CaO-Al2O3-MgO complex inclusions→MgO·Al2O3,and under present experimental condition,in order to avoid forming MgO·Al2O3 inclusions the content of dissolved Ca in the molten steel has to reach 1×10-6.Also the results show that when more calcium was added to molten steel,the content of Al2O3 and MgO will be lower.Besides,increasing the content of CaO in the inclusions will increase even if the content of SiO2 changes little.     

新兴铸管钢水钙处理热力学计算及效果

针对新兴铸管炼钢部HRB500钢水钙处理做了热力学计算和现场取样分析。热力学计算结果表明,只需要加入较少的钙,即可使Al2O3变性为CaO·Al2O3,当钢中[Al]=0.006%时,夹杂物变性为12CaO·7Al2O3需要[Ca]≥4.1×10-6。在钢中[Al]含量不变化的情况下,随着钢水温度的降低,钢中的[Ca]含量也随之下降,才能满足夹杂物的成分在12CaO·7Al2O3附近。取样分析结果表明,目前喂CaSi线不足,夹杂物变性不完全。     

Modification of MgO· Al2O3 spinel inclusions in Al-killed steel by Ca-treatment

The modification of MgO·Al2O3 spinel inclusions in Al-killed steel by Ca-treatment has been studied by industrial trials and ther-modynamic calculations.In the industrial trials,samples were taken systematically during the refining process in which the molten steel was treated by calcium,and the characters of the inclusions were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectra (EDS).The effects of Ca-treatment were evaluated by tracking the compositions of the inclusions.The results show that the modifi-Al2O3→MgO.Al2O3→liquid complex inclusions.The modification of spinel inclusions by Ca-treatment was calculated by FactSage6.0 util-izing its free-energy minimization routines.The results of thermodynamic calculations indicate that spinel inclusions are easier to be modi-fied than Al2O3 inclusions and the spinel inclusions in 30CrMo steel would transform to liquid complex inclusions when the content of dis-solved Ca in the molten steel exceeds 1×10-6.Also,the results show that adding more calcium into the molten steel would lower the contents of Al2O3 and MgO and increase the CaO content of the inclusions,while the change in SiO2 content is little.     

钢液深脱硫精炼工艺的研究

通过以高温钼丝炉上测定硫在钢液与BaO-CaO-MgO-Al2O3-SiO2渣系之间的平衡分配,结果表明：在常用脱硫精炼渣系CaO-MgO-Al2O3-SiO2中加入BaO能显著提高渣的硫容量。并进一步在感应炉上进行了钢液深脱硫精炼工艺的实验,得出：含BaO脱硫粉剂比传统的CaO-CaF2脱硫剂具有更强的脱硫能力。     

Al-CaO复合发热剂的热效率及辅助效果

使用 Al-Ca O作发热剂在中频感应炉内进行了钢液升温的实验研究 .对实验中影响升温热效率的因素进行了分析 ,在工业生产中本复合发热剂中铝的升温热效率可达 87% .在实验基础上 ,针对升温过程中钢液化学成分的变化还对 Al-Ca O复合发热剂的辅助效果进行了分析 ,得出了使用Al-Ca O作发热剂对钢液进行升温是可行的 ,升温同时兼具脱硫效果 ,并能有效防止连铸时中间包水口结瘤 .     

碳铝顶渣改质剂在低碳钢生产中的应用实践

钢包顶渣的改质是防止钢水二次氧化、钢液深度脱氧、优化钢液和夹杂物去除的重要工艺方法.120 t转炉+LF+板材生产线生产低碳铝镇静钢SPHC和330CL时,LF精炼采用碳铝改质剂(/％:≥35Al2O3,15～30C,5～ 15Al,≤5SiO2,6～12CaF2)较无碳改质剂(/％:40～ 60Al2O3,≥20Al...     

冷轧薄板钙镁铝尖晶石类夹杂物成因分析

摘要：针对超低碳铝脱氧镇静钢在冷轧冲压过程中出现开裂情况进行了电镜和能谱成分分析,确定了主要夹杂物含有Al2O3、CaO及MgO,为钙镁铝尖晶石类夹杂物。研究了该问题炉次的钢包顶渣组分、中间包覆盖剂及涂层侵蚀情况,讨论了夹杂物的来源。结果显示,Al2O3为脱氧产物及二次氧化的产物;CaO的来源为渣中较高活度的CaO与钢水中酸溶铝Als反应导致Ca元素进入钢水,进而与钢水中的O生成CaO。MgO主要为中间包覆盖剂氧化镁及涂层融蚀的氧化镁进入中间包渣系,与钢水中的Als反应导致Mg元素进入钢水,再与钢水中的O生成MgO。     

Analysis of formation mechanism about Ca-Mg-Al spinel type inclusions in cold thin rolling sheet

The cracking of ultra low carbon Al deoxidized killed steel during cold rolling and stamping was analyzed by SEM and EDS. It was determined that the main inclusions consisted of Al2O3, CaO and MgO, which are Ca-Mg-Al spinel inclusions. The composition of the ladle top slag and corrosion of the tundish covering agent and coating were investigated, and the source of inclusions was discussed. It was found that Al2O3 is the product of deoxidation and secondary oxidation. The source of CaO is the reaction between CaO of higher activity in slag with acid soluble aluminum Als in molten steel, which leads to the entry of element Ca into molten steel and the formation of CaO with oxygen in molten steel. The reaction of MgO, which comes from MgO in tundish covering slag and MgO corroded from tundish coating, with Als in molten steel leads to element Mg entering molten steel, and then MgO is formed with oxygen in molten steel.     

CaO-Al2O3-CaF2-MgO-SiO2五元预熔渣系钢水深脱硫实验研究

文中采用二次正交回归实验设计方法对CaO-Al2O3-CaF2-MgO-SiO2五元预熔渣系钢水深脱硫效果进行了实验研究，分析了实验条件下预熔渣光学碱度，渣中Al2O3含量，CaF2含量与钢水脱硫率的关系，并获得了该预熔渣系的最佳组成。