炉外精炼钢液用含氯气体脱氢的热力学分析

热力学计算表明,向钢液喷入含氯气体可以除氢,吹入氩氢混合气体,脱氢可达到极低值.氯对高铝砖包衬无化学反应．本文为原苏联发明专利No．1684346的原理之一．     

管线钢LF脱氧脱硫热力学及实验分析

通过对LF冶炼高级别管线钢的脱氧热力学分析和脱硫影响的研究,确定了合理的脱氧剂量.为对比改进效果进行了工业实验,同时分析了渣中各氧化物和造渣工艺对脱硫效率的影响,给出了首钢迁钢要达到高脱硫效率所需的最佳渣系和各指标值,并指出进站20min内是脱硫最关键的时段.改进后的工艺可以使LF冶炼周期缩短约8min.     

高拉碳法冶炼82B系列钢的生产实践

根据首都钢铁股份有限公司第二炼钢厂生产的实际情况,初步分析了高拉碳法冶炼82B系列钢的过程控制。在分析了复吹转炉脱磷的热力学与动力学条件的基础上,利用吹炼前期低温的有利条件实现钢-渣充分脱磷、前期双渣后进行少渣冶炼、高碳出钢,以实现复吹转炉吹炼前期高效脱磷。出钢碳质量分数由原来的平均0.10%左右提高到0.34%左右,大于0.40%者达到50%。     

高级别船板钢炉外精炼过程洁净度研究

为了研究采用BOF-LF-RH-CC工艺生产的A32船板钢洁净度水平,进行了三炉工业实验.通过对冶炼过程系统取样分析,研究了钢中总氧、氮含量变化,夹杂物的转变规律及机理.结果表明：该工艺生产的船板钢有较高的洁净度,中包总氧控制在2×10^-5以下,氮含量控制在4×10^-5以下;LF精炼过程中,钢中总氧、夹杂物数量密度和平均尺寸均降低,夹杂物转变为CaO-MgO-Al₂O₃三元系;RH精炼过程中,钢中总氧和夹杂物数量密度降低,而夹杂物平均尺寸升高;钙处理过程中,夹杂物数量密度升高,而夹杂物平均尺寸降低,夹杂物转变为CaO-Al₂O₃-CaS三元系.     

镁脱氧热力学和动力学计算

在热力学计算的基础上指出镁的脱氧能力比铝强很多,即便是钢液中w(Mg)只有百万分之几也能将w(O)降低到1.0×10-6水平.通过动力学计算指出了提高镁脱氧效果的方法,如降低钢水温度、增加气体搅拌等.     

轴承钢GCr15的脱氧工艺优化与分析

分析了电炉→精炼过程中氧、氮含量的变化及炉渣成分变化。减少铝线喂入量,降低炉渣碱度、控制渣中Al2O3含量可有效减少D类夹杂物的生成。保证弱搅拌时间,促进夹杂物的上浮,可有效地去除D类夹杂物。     

LCAK钢CAS精炼过程的物理模拟

针对CAS精炼过程中罩外有大量气泡溢出的问题,在相似性原理的基础上建立了CAS钢包的水模型.研究了CAS精炼过程中底吹气量、浸渍罩插入深度和不同底吹位置对钢包混匀时间的影响.实验发现:浸渍罩的中心与底吹气孔的中心同轴时,能有效地防止罩外气泡溢出.对于300 t钢包,底吹方案优化后,底吹位置选在距钢包中心0.3r~0.4r(r为钢包底部半径),精炼时底吹气量为600 L·min^-1,排渣时底吹气量选在500 L·min^-1左右,浸渍罩浸入深度选为180~225 mm.工业试验表明,优化后的底吹方案有效地解决了罩外气泡溢出的问题,并且提高了LCAK钢液的洁净度和可浇注性.     

CrMn系奥氏体不锈钢Mn合金化的热力学研究

针对"电弧炉 多功能转炉"二步法CrMn系奥氏体不锈钢冶炼工艺,从冶金热力学的角度对该流程涉及的重要工艺环节的可行性,即转炉后期去碳保锰问题进行了理论分析和计算,为CrMn系奥氏体不锈钢Mn合金化工艺优化提供了理论依据.     

Flow pattern and alloy dissolution during tapping of steel furnaces

Abstract

Alloying of steel during tapping from BOFs and EAFs has been studied by computational fluid dynamics in two-dimensional axisymmetric models of two ladles. The flow patterns and particle trajectories have been computed for six different levels of steel in the tapping ladle, five different alloy sizes, two alloy injection points, and three types of bulk alloy (FeMn, SiMn, and FeSi75). Based on the fluid dynamics in the ladle and a definition of good alloying practice, conclusions with regard to alloy sizing and timing of alloy addition have been established. The computational results support findings in plant tests, which show the benefit of using small sized alloys. Furthermore, a method that allows us to estimate the optimum feeding rate for alloy additions during steelplant operation has been developed. Results from full scale tests in steelplants are shown.     

Motions of alloying additions during furnace tapping in steelmaking processing operations

Numerical computations were carried out to describe the subsurface trajectories of spherically shaped particles (alloy additions) during simulated furnace to ladle tapping operations in steel-making. Complementing this, experiments in a 0.15 scale water model ladle of a 250 ton teeming ladle were also carried out so as to simulate the subsurface trajectories and total immersion times of various alloy additions as a function of (steel) jet orientation, jet entry locations, particle (alloy additions) entry location, particle shape, density,etc. Similarity criteria for model and prototype were deduced on the basis of Froude modeling. The possibilities of additions of various density being entrained into the bulk liquid and under-going prolonged subsurface motion were examined for a variety of operating conditions. It was found, however, that buoyant spherical particles with apparent densities ranging between 0.4 and 0.9 would, when projected into a recirculating water bath at velocities of 2.7 m/s, record total immersion times of only 0.1 to 40 seconds. The implications of the water model study, together with some idealized sets of computations for an industrial size 250 ton ladle, are analyzed from the viewpoint of industrial alloy addition practices. Finally, the results are examined with reference to different shaped particles and multi-particle addition procedures, since the latter are more typical of industrial practice. Formerly Doctoral Candidate, Department of Mining and Metallurgical Engineering, McGill University Formerly Assistant Professor, Department of Metallurgical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur, 208016, India     

Q235钢2步脱氧工艺的理论分析及生产试验

为实现Q235钢种节能降本的目的,分析了该钢种原工艺的冶炼特点,通过铝、硅、锰复合脱氧的热力学计算,提出了"转炉出钢加硅、锰和少量铝弱脱氧+LF补铝终脱氧"的2步脱氧工艺。经Thermo-Calc热力学软件计算整个体系的平衡状态,精炼结束钢水中的氧含量(w(O)=1×10-6)和硫含量(w(S)=1.5×10-6)均达到钢种要求,理论上验证了新工艺的可行。经180 t LF试生产,精炼结束钢水w(Alt)=0.004%~0.015%,w(T.O)=(20~35)×10-6,w(S)0.012%,满足工艺要求,钢水浇铸性能良好,脱氧成本可降低4.2元/t。     

RH精炼脱氧过程铝含量预报模型

在河北钢铁集团唐钢公司RH生产实绩的基础上,采用多元线性回归的计算方法,建立了RH精炼铝脱氧过程钢水溶解铝含量的预报模型.模型计算结果表明,RH脱碳结束后钢水中的溶解氧含量越高,脱氧后钢水中的溶解铝含量越低;适当高的钢水温度有利于提高钢水溶解铝含量;随钢水脱氧加铝量的提高,钢水中的溶解铝含量逐渐增大.钢水溶解铝含量的实测值基本围绕着预报值波动,模型较好地预测了河北钢铁集团唐钢公司RH精炼铝脱氧后钢水中的溶解铝含量,研究开发的模型可信.     

超低碳钢RH冶炼脱碳过程的数学模型

在充分考虑RH平衡碳氧浓度的前提下,建立脱碳反应数学模型.以210 t超低碳钢RH冶炼工艺为背景,详细给出数学模型的建立原则与过程.将模拟结果与实际测量数据进行对比发现,数学模型与实际测量数据有很好的吻合度.碳元素在钢液内存在一定的不均匀性,真空室自由液面下降管上方碳元素质量分数最小,钢渣界面处上升管右侧碳元素质量分数最大,循环20 min后,二者相差0.0025%左右.     

脱氧工艺对钢中夹杂物的影响

为明确不同脱氧剂加入顺序对钢中夹杂物的影响,对夹杂物的形成进行了热力学分析,并在1 873K下,在MoSi2电阻炉上用φ70 mm×100 mm MgO坩埚开展了2炉低碳合金钢A冶炼实验.热力学计算表明,Si-Mn脱氧主要形成SiO2夹杂物及少量2MnO· SiO2复合化合物,A1-Si脱氧主要形成Al2O3夹杂物,实验结果与热力学计算相互吻合.实验结果表明,先采用Si-Mn脱氧的1号工艺与先采用Al脱氧的2号工艺相比,夹杂物尺寸和面积百分比均较低.1号工艺终点夹杂物总数为168个/μm2,小于1.5φm的夹杂物占70％以上,夹杂物平均直径为1.2um.先弱脱氧后强脱氧的工艺更利于夹杂物的控制.     

转炉出钢合成渣混冲脱硫的研究

用光学碱度和二次正规溶液模型对转炉出钢过程混冲脱硫进行了研究.通过理论计算及工业试验结果表明,在只进行钢包吹氩搅拌的情况下,合成渣加入量每吨钢为8 kg时,具有较好的脱硫效果.通过对氧化钙活度及渣氧化性的计算,验证了其对渣-钢脱硫效果的影响.     

超低硫钢冶炼过程钢包渣改质剂的作用

在超低硫钢冶炼过程中对转炉出钢下渣进行了改质处理试验。使用钢包渣改质处理工艺 ,不仅可以降低钢包顶渣氧化性、提高顶渣碱度、优化顶渣脱硫条件 ,为LF炉生产超低硫钢创造了有利条件 ,实现精炼前移功能 ,使成品钢中最低硫质量分数达到 1 0×1 0 - 6 ,而且缩短冶炼时间、提高合金收得率和钢水纯净度     

RH精炼过程中IF钢洁净度控制

为了优化RH处理工艺、提高RH精炼后的IF钢水洁净度,通过分析T[O]含量的变化研究了RH纯循环时间、镇静时间、钢包顶渣氧化性对IF钢洁净度的影响.实验结果表明:适当延长纯循环时间有利于钢液洁净度的提高,加TiFe后保证纯循环时间6~8min以上可使RH真空处理结束后钢液T[O]降至30×10^-6以下;随着RH真空处理结束后镇静时间的延长,中间包钢水T[O]含量总体呈下降趋势,镇静时间大于30 min的炉次,T[O]可控制在35×10^-6以下;RH结束后渣中T.Fe每提高1%,平均Al、Ti总损失会增加1.05×10^-6 min^-1,其中Al损失率0.40×10^-6 min^-1,Ti损失率0.65×10^-6 min^-1.     

LF精炼过程钢液氮含量控制

针对LF精炼钢氮含量偏高的问题,对冶炼各工序进行了取样分析,发现LF精炼造渣阶段为主要的增氮环节。通过实际取样检测和热力学分析,证实造渣阶段的增氮主要是由铝灰中的Al N引起的。使用Al2O3含量较高、氮含量较低的人工合成渣替代铝灰,使铝灰的使用量由2.6 kg/t降低至0.6 kg/t,通过对一个浇次7炉试验钢的LF出站氮含量进行检测,平均氮质量分数由改进前的76×10-6下降到44×10-6,在不影响精炼效果的同时抑制了原辅料引起的钢液增氮。     

转炉合成渣洗工艺对45钢纯净度的影响

主要研究了转炉出钢合成渣洗工艺对45钢纯净度的影响。结果表明：采用合成渣洗工艺后,铸坯中的全氧质量分数有所降低,比未合成渣洗的铸坯全氧质量分数降低2588%;采用合成渣洗工艺后,铸坯中大颗粒夹杂物含量平均由966 mg/10 kg减少为512 mg/10 kg,平均减小了4700%。