超低碳潔凈鋼關(guān)鍵冶煉技術(shù)研究.pdf

1、為滿足市場對超低碳鋼性能的要求，解決實(shí)際生產(chǎn)中超低碳、高潔凈度、夾雜物以及鋼水連澆性控制等方面的難點(diǎn)，本論文以超低碳潔凈鋼為對象，采用冷態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)、工業(yè)試驗(yàn)和現(xiàn)代理化檢驗(yàn)等綜合手段，對生產(chǎn)流程中轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉、RH真空精煉、Ca處理和CSP鋼水連澆性等關(guān)鍵共性技術(shù)進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的研究。其主要研究結(jié)果如下:
　　(1)研究建立了吹煉前期碳-磷選擇性氧化的轉(zhuǎn)變溫度、鋼中磷含量隨碳含量減少的基本關(guān)系;通過前期抑制碳氧化優(yōu)先脫磷及排渣，

2、后期采用少量熔劑控制，生產(chǎn)出了[P]含量≤0.01 wt％的優(yōu)質(zhì)鋼，為普通轉(zhuǎn)爐采用非三脫鐵水生產(chǎn)低磷鋼提供了一種解決方案。通過改善冶煉終點(diǎn)熔池過氧化，推導(dǎo)建立了一種支配轉(zhuǎn)爐熔池氧化度的吹煉特征參數(shù)，該參數(shù)考慮了頂?shù)坠鈴?qiáng)度、鋼中碳含量、熔池CO分壓和爐齡的綜合影響，可以調(diào)整氧在渣-鋼之間的分配。
　　通過對改進(jìn)頂槍噴頭與底吹元件的改進(jìn)，以及供氧工藝和底吹流量的優(yōu)化，供氧時(shí)間縮短約1.5min，轉(zhuǎn)爐停吹時(shí)鋼水的[O]、[P]、[S]

3、含量顯著降低。
　　(2)通過水模和工業(yè)試驗(yàn)，對150 t RH系統(tǒng)鋼水的混合、環(huán)流及脫碳反應(yīng)特性進(jìn)行了研究，包括:用Si-Mn合金首次替代Cu測定新RH裝置鋼水混勻時(shí)間，建立了鋼水混勻時(shí)間與單位攪拌功率的關(guān)系方程以及循環(huán)流量與混勻時(shí)間的關(guān)系方程?？紤]熔體攪拌功率和混勻時(shí)間的作用，建立了循環(huán)流量修正方程，與其它方程相比，新方程可以考慮處理容量、插入管插入深度、真空室鋼水高度等操作因素的綜合影響。基于鋼水環(huán)流和擴(kuò)散傳質(zhì)的共同作用和脫

4、碳反應(yīng)實(shí)際停滯濃度、建立了一種真空脫碳反應(yīng)速率模型，計(jì)算值與測定值相吻合。
　　改進(jìn)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，前期優(yōu)化供氧、快速減壓，分段控制提升氣體流量、增加后期反應(yīng)界面積、降低脫碳停滯濃度能明顯促進(jìn)脫碳，使生產(chǎn)中超低碳鋼[C]含量穩(wěn)定小于15×10-6。
　　(3)通過工業(yè)試驗(yàn)考察了吹氧脫碳、鋁升溫、提升氣體流量及造渣對鋼水清潔度的影響?；阡撍h(huán)流、擴(kuò)散和氧化渣的影響，建立了一種描述脫氧后鋼水T.O量隨時(shí)間變化的脫氧速率模型，

5、計(jì)算值與測定值吻合。結(jié)合150tRH建立了精煉過程鋼中T.O量預(yù)測模型，研究應(yīng)用結(jié)果表明，當(dāng)鋼包渣(TFe+MnO)量≤5wt％，脫氧后真空純脫氣10-12min，并添加CaO-Al2O3-Al或CaO-CaF2熔劑改質(zhì)條件下，批量處理后鋼水T.O≤10×10-6。
　　(4)基于鈣處理工藝，建立了超低碳高鋁專用鋼[Ca]、[Al]、[S]、[O]成分之間的熱力學(xué)平衡關(guān)系，并通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對相關(guān)熱力學(xué)模型進(jìn)行了驗(yàn)證。通過采用“RH精

6、煉-加鋁對渣改質(zhì)+鈣處理”方案，解決了薄板坯連鑄超低碳硅鋼的連澆性差的問題，首次使CSP產(chǎn)線超低碳鋼水連澆爐數(shù)突破到10爐以上。
　　研究發(fā)現(xiàn)，超低碳專用鋼鈣處理過程夾雜物的變性存在以下機(jī)理:鈣處理前，鋼中夾雜物主要為低Ca含量的鈣鎂鋁或鈣硅鋁復(fù)合氧化物。鈣處理后，鋼中鈣對夾雜物變性占主導(dǎo)，轉(zhuǎn)變?yōu)楦逤a濃度的CaO-SiO2-Al2O3復(fù)合氧化物;隨后鈣對夾雜物變形逐步達(dá)到穩(wěn)態(tài):外層CaO與內(nèi)層Al2O3或MgO-Al2O3、Al