超低碳潔凈鋼關鍵冶煉技術研究.pdf

1、為滿足市場對超低碳鋼性能的要求，解決實際生產中超低碳、高潔凈度、夾雜物以及鋼水連澆性控制等方面的難點，本論文以超低碳潔凈鋼為對象，采用冷態(tài)模擬實驗、工業(yè)試驗和現代理化檢驗等綜合手段，對生產流程中轉爐復合吹煉、RH真空精煉、Ca處理和CSP鋼水連澆性等關鍵共性技術進行了較為系統(tǒng)深入的研究。其主要研究結果如下:
　　(1)研究建立了吹煉前期碳-磷選擇性氧化的轉變溫度、鋼中磷含量隨碳含量減少的基本關系;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，生產出了[P]含量≤0.01 wt％的優(yōu)質鋼，為普通轉爐采用非三脫鐵水生產低磷鋼提供了一種解決方案。通過改善冶煉終點熔池過氧化，推導建立了一種支配轉爐熔池氧化度的吹煉特征參數，該參數考慮了頂底供氣強度、鋼中碳含量、熔池CO分壓和爐齡的綜合影響，可以調整氧在渣-鋼之間的分配。
　　通過對改進頂槍噴頭與底吹元件的改進，以及供氧工藝和底吹流量的優(yōu)化，供氧時間縮短約1.5min，轉爐停吹時鋼水的[O]、[P]、[S]

3、含量顯著降低。
　　(2)通過水模和工業(yè)試驗，對150 t RH系統(tǒng)鋼水的混合、環(huán)流及脫碳反應特性進行了研究，包括:用Si-Mn合金首次替代Cu測定新RH裝置鋼水混勻時間，建立了鋼水混勻時間與單位攪拌功率的關系方程以及循環(huán)流量與混勻時間的關系方程?？紤]熔體攪拌功率和混勻時間的作用，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)流和擴散傳質的共同作用和脫

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

5、計算值與測定值吻合。結合150tRH建立了精煉過程鋼中T.O量預測模型，研究應用結果表明，當鋼包渣(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]成分之間的熱力學平衡關系，并通過試驗數據對相關熱力學模型進行了驗證。通過采用“RH精

6、煉-加鋁對渣改質+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產線超低碳鋼水連澆爐數突破到10爐以上。
　　研究發(fā)現，超低碳專用鋼鈣處理過程夾雜物的變性存在以下機理: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合氧化物。鈣處理后，鋼中鈣對夾雜物變性占主導，轉變?yōu)楦逤a濃度的CaO-SiO2-Al2O3復合氧化物;隨后鈣對夾雜物變形逐步達到穩(wěn)態(tài):外層CaO與內層Al2O3或MgO-Al2O3、Al