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。     

300t RH加铝后循环时间对IF钢中脱氧夹杂行为的影响

RH精炼过程加铝前IF钢（/%:≤0.005C,≤0.04Si,0.05~0.20Mn,≤0.015P,≤0.015S,0.03~0.06Als）中的氧含量为340×10^-6~467×10^-6,用Aspex扫描电镜研究了加铝后210 min钢中夹杂物类型、尺寸和数量,结果表明,IF钢在RH工序加铝脱氧后钢液中夹杂物的类型主要为氧化铝,随着RH循环时间的增加,钢液中夹杂物数量减少;加铝真空循环6 min后可进行合金化,进一步延长循环时间,钢液中夹杂物的去除速度减缓;加铝前IF钢液中的初始氧含量偏高时,可适当延长循环时间至8 min,再进行合金化。     

145 t RH真空精炼装置内钢液循环流动特性的水模型研究

基于相似原理,建立几何相似比1:7水模型研究了145t RH真空精炼装置内钢液循环流动行为,研究了提升气量(60~140 m³/h) 、浸渍管浸渍深度(400~600 mm) 、真空室液面高度(426~526 mm)对钢水循环流量和混匀时间的影响。结果表明,循环流量随提升气量增加而增大且呈近似线性关系,混匀时间随提升气量增加而呈非线性减小;500 mm的浸渍管浸渍深度和526 mm的真空室液面高度下均出现较理想的循环流量;130 m³/h提升气量、600 mm浸渍管浸渍深度和526 mm真空室液面高度可获得最佳循环流动特性。     

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。     

椭圆浸渍管RH冶炼IF钢洁净度变化

通过对椭圆形浸渍管RH冶炼IF钢加Al脱氧后进行连续取样,研究分析了分别采用椭圆形浸渍管和圆形浸渍管条件下洁净度的变化规律。研究结果表明,相比较圆形浸渍管,采用椭圆形浸渍管RH夹杂物的去除效率相对更快。RH加Al后钢中夹杂物主要以Al_2O_3为主,但不同时刻呈现出不同的形貌。当加Al后循环1 min时,钢中夹杂物主要为团簇状Al_2O_3夹杂,夹杂物尺寸达到百微米;加Al后循环2 min时,钢中夹杂物仍以团簇状Al_2O_3为主,尺寸约为几十微米;加Al后循环6 min时,夹杂物主要以单个Al_2O_3夹杂为主,尺寸细小。随着RH加Al后循环时间的增加,夹杂物数量密度显著降低,在纯循环4 min时夹杂物数量密度已达到最低值。     

RH操作对高级别IF钢中夹杂物的影响

以汽车外板用高级IF钢为研究对象,首先分析了冶炼全流程中夹杂物的变化,然后重点分析了RH关键操作对钢水洁净度的影响.RH加Ti前钢液中夹杂物是Al2O3,加Ti后钢液中夹杂物是Al-Ti-O复合夹杂,RH冶炼和连铸过程中夹杂物成分基本不变.铝-钛间隔时间试验部分结果显示4 min时钢液洁净度较好.RH纯循环3 min后...     

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。     

210吨RH精炼炉真空状态下夹杂物去除机理研究

为了探讨210吨RH精炼炉在真空状态下夹杂物如何去除的机理,本文以乳状液滴为所要模拟的夹杂物,通过水模型来研究RH精炼炉内夹杂物是如何去除的,并以气量的提升值、处理的时间和真空试验室内液面高度这三个参数来研究对夹杂物去除的影响规律。试验结果表明:夹杂物去除的最关键时间时前面的12min,且24min的处理时间基本上可将夹杂物去除;气量提升值存在一个较佳的范围,20L/min～25L/min则为最佳的气量提升值,48mm的液面高度所对应的真空度值则是最佳的夹杂物去除效果最佳的值。     

钢包软吹氩对钢中夹杂物去除效果的研究

针对首秦公司炼钢厂100 t钢包进行了钢包底部软吹氩工艺对钢液中夹杂物去除效果的研究。结果表明,在软吹氩前钢中平均总氧质量分数为16 10-6,钢液中夹杂物尺寸基本在20μm以下的条件下,80~110 L/min的软吹氩气流量、15 min以上的软吹氩气时间可以有效地去除钢液中的非金属夹杂物,钢中夹杂物洁净度指数可保持在0.97以上,而软吹氩气流量大于120 L/min或小于60 L/min时夹杂物洁净度指数都比较低,表明钢液中夹杂物没有得到有效去除。     

LF精炼炉混合特性及夹杂物去除的水模型研究

针对某钢厂130 t精炼钢包炉熔池进行水模型实验,在研究混匀时间的同时,选择乳状液作为模拟夹杂物,研究了底吹氩钢包内夹杂物的上浮行为。实验考察指标为混匀时间和夹杂物的去除率。结果表明,底吹气量对混匀时间和夹杂物去除率影响均很显著,综合考虑混匀时间和夹杂物去除率及吹气量对钢液的影响,混匀时间较短,夹杂物去除效果较好,并且对钢液温度及污染影响较小的工艺参数为:双孔吹气,原型吹气量为250 L/min。     

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设备形状对钢液流动和混合特性的影响

采用水模拟和数值模拟方法对大真空室、椭圆浸渍管及常规RH模型的流场特性进行分析和比较.经过对循环流量和混匀时间的测定,得出椭圆管RH的流场特性参数最佳,大真空RH与普通RH相近.椭圆管RH增大循环流量后可促进脱碳,大真空RH则大大提高钢液表面反应层的脱碳效果,但其对提升气量和工艺操作条件有严格的要求.结合2种改进模型的特点,对RH设备进行几何和供气参数的优化匹配是提高精炼效率的关键.     

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。     

浸渍管形状对RH精炼中钢液流动和混合特性的影响

通过水模拟试验,对采用椭圆形和圆形浸渍管的RH设备分别进行了混匀时间和循环流量的测定,比较后得知:在真空压力97709Pa,插深130mm的条件下,当驱动气体流量大于2.33 m3/h时,椭圆浸渍管的RH循环流量优势明显,大于2.7 m3/h时混匀时间明显减少.测出椭圆浸渍管RH设备在不同工艺参数下混匀时间和循环流量的变化规律,并进行了流场流线试验.分析得知,在相同的单位浸渍管截面积供气强度下,椭圆管RH的循环流量和混匀时间均优于普通RH,试验条件下循环流量可增大50％,最后回归出2种模型间循环流量的关系式.     

210t RH精炼过程夹杂去除和卷渣的物理模拟

通过几何相似比1:4的水模型,研究了钢厂210 t RH精炼的处理时间、驱动气体流量、真空度、气孔数和浸入深度对夹杂物去除的影响以及底吹方式和气体流量对卷渣量的影响.模拟试验结果表明,处理24 min可去除约90％夹杂物,真空室下降时双透气砖短时间底吹氩气可明显减少钢液卷渣量.得出210 t RH精炼合适的工艺参数为驱动气体流量164.2 m3/h,气孔数8个,浸入深度500 mm,真空室绝对压力4 000 Pa;双透气砖吹氩总流量为90 m3/h.     

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。     

X70管线钢RH真空脱气过程夹杂物的去除行为

 利用ASPEX全自动扫描电镜对X70管线钢RH真空处理过程的夹杂物形貌、成分、数量和尺寸进行了系统研究。结果表明,RH过程中夹杂物主要为液态球状含少量MgO的CaO-Al2O3系夹杂物。夹杂物随RH真空处理时间的增加而减少,RH处理28min后,钢液中夹杂物去除率达70%。除延长RH真空处理时间外,减少RH进站夹杂物可大幅降低RH终点夹杂物数量。总体夹杂物和1~5μm夹杂物数量随RH真空处理时间单调递减;对于大于5μm的夹杂物,其数量先增大后减少,而且随着夹杂物尺寸的增加,数量达到最大值所需真空处理时间增加。RH真空处理后,夹杂物平均尺寸有所增加,由2.2~2.5μm增加到3.0~3.9μm。     

钢包出钢阶段吹氩搅拌去除夹杂物的模拟研究

针对钢包出钢过程建立了钢液-渣相-气相-氩气泡-夹杂物的五相数学模型，探索了钢包出钢过程中吹氩搅拌去除夹杂物的可行性，以及吹氩流量对流场、渣眼、夹杂物去除效率的影响规律。结果表明：吹氩搅拌可强化浇钢过程中钢液的流动行为，显著提升夹杂物的去除率。相较于未采用吹氩搅拌，当吹氩流量为100 L/min、出钢750 s时，夹杂物的去除率由80.74%提升至96.69%，流入中间包夹杂物的数量减少67.4%；随吹氩流量增加，渣眼尺寸增大，夹杂物去除速率增加，但去除效率变化不大，推荐吹氩流量为100 L/min。     

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.     

LF精炼过程非金属夹杂物控制研究

钢中常见的非金属夹杂物以硫化物、氧化物等为主,主要在LF精炼工序处理去除。为了达到生产洁净钢的目的,针对硫化物、氧化物产生的原因和控制方法进行分析研究,并采取相应措施。转炉吹炼终点温度控制在1 620～1 635℃、终点C质量分数控制在0.08%～0.12%范围内。优化LF精炼各阶段的氩气流量,大大降低了精炼过程吸气程度,保证了夹杂物的去除;将LF炉静吹时间控制在10 min即可满足净化钢液的目的;利用钙处理对夹杂物进行球化改性处理,通过保证软吹时间和氩气气量促进了夹杂物的上浮。