底吹氮气冶炼高氮不锈钢的应用研究

根据对高氮不锈钢冶炼设备和工艺、氮气在高温高压下溶入钢液中的方式和特点,以及底吹增氮的优势的分析,在实验室通过300 g钢水底吹异型坩埚在0.5～1.5 MPa,氮气底吹流量0.14～0.24 m~3/h,1820～1910 K下对高氮不锈钢Cr18Mn18N(/%:0.17C、18.00Cr、18.09Mn、0.25Si、0.010S、0.020P、1.07N)进行增氮试验。结果表明,在1.5 MPa、1890 K,0.15 m~3/h底吹氮气流量下,当底吹时间20～30 min氮含量趋于饱和,可快速冶炼出氮含量≥1.0%高氮不锈钢,具有良好的工艺效果。     

60 t转炉炉渣气化脱磷后循环利用试验研究

为研究转炉渣气化脱磷后循环利用的冶炼效果,在河钢集团唐钢公司60 t转炉上采用焦粉进行气化脱磷试验。试验结果表明:在溅渣护炉阶段添加焦粉进行气化脱磷是可行的,依据多炉磷衡算法,试验炉次平均气化脱磷率为25.06%;对比常规冶炼炉次,气化脱磷炉次吨钢渣量有所减少,吨钢减少8.66 kg钢渣,减少比例为7.45%;试验各炉次终点钢水磷质量分数均在0.02%左右波动,可见将气化脱磷渣进行循环利用不会影响后续炉次的脱磷效果。     

中间包钢液中夹杂物去除的物理模拟研究

建立了中间包1[∶]3水力学模型,对某厂连铸中间包由28 t扩容至40 t后,进行中间包结构优化。通过分析中间包挡墙、挡坝和覆盖剂作用,研究了中间包结构对夹杂物去除的影响规律。夹杂物去除物理模拟与计算结果均表明：粒子粒度分别为－30～－50、－50～－80、－80～－100、－100～－180和－180～－300目时,在中间包基本结构下,夹杂物去除率分别为97.9%、75.7%、64.0%、60.3%和56.3%,相比于中间包基本结构,挡坝内移1 cm对于各种尺寸的夹杂物的去除率均有提高,各尺寸夹杂物的去除率分别为98.7%、82.3%、66.6%、62.9%、57.4%;用混合油模拟中间包覆盖剂,各尺寸夹杂物的去除率分别为98.9%、87.43%、75.14%、70.0%、63.4%,中间包夹杂物的去除率进一步提高。实际生产过程中,中间包改造后,夹杂物尺寸变小,夹杂物数量明显减小,夹杂物的数量较中间包改造前减少了53%。     

钢液中凝聚态夹杂物碰撞聚合能力分析

钢液中夹杂物间的物理碰撞是微细夹杂物凝聚长大并上浮去除的基础。基于模糊聚类法对夹杂物尺寸分组,并计算凝聚态夹杂物的碰撞聚合能力。研究结果表明:在一定温度、时间内,粒径小于1μm球形夹杂物组成的凝聚体其布朗碰撞聚合能力与其粒径成反比;粒径为1~100μm球形夹杂物组成的凝聚体,其斯托克斯和湍流碰撞聚合能力均与凝聚体致密度成反比,与发生碰撞的2个凝聚体的尺寸差、钢液搅拌能成正比;斯托克斯碰撞主要发生在粒径为1.00~1.25和10~25μm、1.00~1.85和25~30μm、1~5和30~50μm、1.0~16.5和50~1 000μm的球形夹杂物组成的凝聚体之间;湍流碰撞主要发生在粒径为1~100和1~10μm球形夹杂物组成的凝聚体之间;二者共同作用的区域是粒径为50.8~100.0μm和小于1μm球形夹杂组成的凝聚体之间。     

耐材壁面夹杂物稳定性研究

分析了连铸水口内夹杂物与耐材壁面的相互作用及夹杂物的稳定性,建立了夹杂物黏附模型。分析结果表明,夹杂物在耐材壁面附着时,受耐材壁面的正向吸附力,且夹杂物在平行壁面方向上的受力主要与夹杂物半径相关,随夹杂物半径的增大而增大;在垂直壁面方向上所受的力恒为正,且随夹杂物半径、润湿角的增大而增大。壁面夹杂物的稳定性随夹杂物半径的增大而减小,当夹杂物半径大于4μm时,不同夹杂物附着稳定性发生变化,且夹杂物稳定性从高到低依次为Al_2O_3TiNMgOSiO_2。当夹杂物在耐材壁面夹杂物底层吸附时,夹杂物在垂直壁面方向上受力随底层粗糙度的增大缓慢减小,随夹杂物尺寸的增大而增大。分析结果对研究连铸水口内夹杂物、钢液、耐材壁面三者之间相互作用具有指导意义。     

FTSC薄板坯连铸结晶器内的热/力行为研究

基于SPHC钢在H2结晶器内的凝固过程,利用有限元软件ANSYS中的单元生死技术,通过改变薄板坯单元的状态建立其在结晶器内随时间变化的二维非稳态模型。模拟出薄板坯在结晶器不同部位处的温度场及应力场分布情况,其结果可为优化结晶器锥度及改善薄板坯质量提供理论依据和技术基础。     

高压-底吹氮法高氮钢精炼因素分析

阐述了高压-底吹氮法精炼高氮钢的特点。在实验室进行了小型热态正交实验,通过分析实验数据,确定了各因素对钢中氮含量的影响程度由高到低依次为压力、合金Cr含量、合金Mn含量和温度。根据实验数据和热力学数据采用回归系数法,建立了钢液中氮含量的计算式,利用公式可以计算不同压力、合金元素含量和温度下钢中的氮含量。     

转炉气化脱磷渣用于铁水脱磷及节能减排评估研究

目前在溅渣护炉过程中进行气化脱磷是一种有效的炉渣除磷技术。为保证转炉熔渣气化脱磷后循环利用的冶炼效果,在实验室进行了气化脱磷渣作为返料用于造渣脱磷的试验研究。研究结果表明,气化脱磷渣用于铁水脱磷时前期脱磷能力强,终点脱磷率低,其终点铁水脱磷率和脱磷速率分别为53.3%和0.16%/min;对比配制脱磷剂炉次可知,配制脱磷剂前期脱磷效果差,终点脱磷率高,其终点铁水脱磷率和脱磷速率分别为91.6%和0.32%/min。根据两者脱磷剂的脱磷优势采用混合配比铁水脱磷,当气化脱磷渣大比例用于铁水脱磷时出现回磷现象;当混合比例为1∶4时脱磷效果最好,终点脱磷率为64.4%。采用生命周期评价法对混合渣料比例为1∶4铁水脱磷进行CO₂减排评估,从系统边界的起点到终点预估吨钢可减排CO₂6.034～10.34 kg,吨钢可节省石灰成本1.8～3.0元。     

50t转炉挡渣工艺优化

为了提高钢水质量,减少出钢过程下渣量、提高合金元素收得率,唐钢公司第二钢轧厂对转炉挡渣工艺进行了优化,改进了挡渣球结构、出钢口形状、挡渣球的加入方式。优化后,挡渣成功率提高约10%;出钢下渣量减少了30%以上;平均回磷量可控制在0.008%以内;硅锰合金吸收率提高了约7%,碳化硅收得率提高约15%,取得了很好的经济效益,且有利于提高精炼效果。