KR过程铁水包底部倾斜对铁水混匀现象影响的水模型研究

以210 t铁水包为原型建立1∶7的水模型,研究底部倾斜对KR过程铁水混匀现象的影响。研究了铁水包底部倾斜时搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间、漩涡、液相中粒子分散和扭矩的影响,并与平底铁水包进行了对比。结果发现,包底倾斜17.5°时,混匀时间较平底时减少30.6%。搅拌桨转速为110 r/min时,浸入深度增加会导致液相中粒子分散变差,倾底铁水包中粒子分散程度优于平底铁水包。搅拌桨转速为160 r/min时,平底铁水包中粒子分散程度优于倾底铁水包。将平底改为倾底后,同工况下扭矩大幅增加。

精炼渣Al_(2)O_(3)含量对铝脱氧钢中夹杂物的影响

为研究中等碱度精炼渣中Al_(2)O_(3)含量对钢洁净度和夹杂物的影响,在1873 K温度下用MgO坩埚开展了初始碱度为4、不同Al_(2)O_(3)含量的CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO顶渣与铝脱氧钢的平衡试验。结果表明,渣-钢反应后,夹杂物类型由反应前的MgO-Al_(2)O_(3)-MnS复合类转变为中心为MgO-Al_(2)O_(3),边部为MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO(-MnO)系的包裹体复合类;形貌由边界多棱角的块状和簇群状转变为边界圆滑的类球状。随着渣中Al_(2)O_(3)含量的增加,夹杂物中Al_(2)O_(3)含量显著增加,MgO含量减少,其他组分含量变化不大;夹杂物尺寸呈现增大的趋势;夹杂物数量密度增大,钢的洁净度降低。该试验条件下,当w(Al_(2)O_(3))≈20%时,夹杂物数量密度最小,钢液的洁净度最高。基于试验结果,对渣、钢的成分变化和夹杂物转变做了热力学讨论。

SPHC钢LF精炼脱硫工艺实践

针对低碳低硅钢LF精炼过程脱硫与增硅问题,通过经典热力学分析了脱硫与增硅的规律。计算表明,当钢中w(Al)≥0.01%,即可将S质量分数降至0.01%以下,继续提高Al含量则增加钢液增硅的趋势。工业实践结果与热力学计算表现出较好的一致性。实际生产中,在钢中的S质量分数低于0.02%的条件下脱硫,钢液的增硅量也将增大,最大的增硅质量分数达到0.031 8%;钢液的脱硫量越大,增硅量也越大,当钢中脱除质量分数0.067%的硫时,对应增硅质量分数约0.03%。冶炼中应结合到站Al和S含量综合考虑白灰和铝粒加入量进行造渣,LF精炼结束w(Al)为0.032%~0.038%,精炼渣碱度最适区间为9~11,渣中w(TFe+MnO)为0.6%~0.7%,可同时满足脱硫和减少增硅。

铝酸钙系RH精炼脱硫的动力学分析与实践

基于某厂现用的CaO-CaF_(2)体系脱硫剂目前存在的侵蚀和保存不良问题,采用了铝酸钙脱硫工艺,并进行了工业试验,利用试验数据对深脱硫的可能性进行了进一步的探讨。根据对脱硫剂的渣-钢间硫分配比、熔化速度和RH炉真空室残渣的影响分析,铝酸钙脱硫剂的Al_(2)O_(3)设计为33%~37%;铝酸钙体系RH炉脱硫剂的最佳粒度范围为3~5mm。工业试验表明,脱硫效果与脱硫剂加入量和初始硫含量呈线性关系。通过回归分析,当钢液中初始硫质量分数低于30×10^(-6)时,深脱硫的成功率是比较高的,但当初始硫质量分数高于30×10^(-6)时,深脱硫的成功率很低,即便大幅度增加脱硫剂加入量也效果不佳。铝酸钙体系脱硫剂相对于CaO-CaF_(2)体系脱硫剂,合金收得率有所提高。

铝酸钙精炼渣RH炉脱硫模型研究

由于对耐火材料的侵蚀性较低且容易保存,铝酸钙精炼渣越来越多的被应用到RH炉脱硫工艺中。为了追求更好的脱硫效果,本文建立一种铝酸钙脱硫剂在RH炉过程脱硫反应的预测模型,并对模型进行了验证。验证结果显示,模型的拟合相关系数为0.99,拟合度非常好。模型的参数值,可以通过生产试验数据获得。模型分析认为,RH精炼脱硫主要由有效脱硫时间决定,有效脱硫时间即为脱硫终止时间与有效渣量形成的熔化时间的差值。当熔渣的熔化速度很低时,有效脱硫时间几乎等于零,则脱硫不发生。进一步的,利用该模型对RH炉脱硫工艺操作调整进行了模拟。模拟结果表明,总加入量不变时,分批次加入可以提高脱硫率,且存在最优的批次数和单批次加入量。

210 t转炉非均匀底吹供气模式的水模拟研究

利用水力学模拟实验,对210 t转炉非均匀供气模式对熔池混匀时间的影响展开研究。结果表明,调整两个底吹元件对应的非均匀底吹供气模式有利于底吹流股对熔池的搅拌,并且此影响与两个底吹元件的相对位置存在一定的关系;将非均匀底吹供气模式应用于实际转炉冶炼过程中,试验发现,当采用非均匀底吹供气模式时,脱碳效率与脱磷效率均较常规工艺有所增大,碳氧浓度积有所降低,其中调整对角线两个底吹元件对应方案变化最为明显,其脱碳效率与脱磷效率分别为常规工艺的1.07倍与1.06倍,碳氧浓度积较常规工艺减小10.54%。

RH炉脱硫过程特征热力学分析

在硅钢RH炉精炼过程脱硫实践中发现,RH精炼炉中投入一定量脱硫剂,可以起到脱硫作用。但在[Al]、[Si]含量较高的钢种,没有投入脱硫剂也有脱硫效果。另外,RH炉脱氧前也有一定的脱硫效果,RH炉结束的硫含量一般都要比中间包内硫含量要高。通过热力学理论计算发现,RH炉精炼过程脱硫可以分为两个阶段:第一阶段是钢水脱氧前,钢水中[C]和[S]反应生成CS气体,有较弱的脱硫效果;第二阶段是脱氧后脱硫阶段,钢-渣扩散脱硫、钢水中[Si]和[S]反应生成SiS气体和钢水中[S]、[Al]、[Si]和[Ca]相互作用最终生成CaS。钢水中较高的[Al]和[Si]含量对第二阶段脱硫效果有较大的正向影响。进一步的,转炉结束前CS、SiS气体的生成使得铁水[C]元素有一定的脱硫作用。CS气体在转炉持续供氧过程和铁水裸露在空气中时,被氧气氧化生成SO_(2)气体。CaO-CaF_(2)系RH炉用脱硫剂中的CO_(2)组分能够氧化钢水中的[Al]、[Si]等合金元素,同时造成钢水增碳。

LF炉升温钢种碳粉造渣工艺研究与实践

根据首钢迁钢公司冶炼双联钢种的工艺特点,分析讨论了在造渣过程中加入适量碳粉对炉渣发泡性能的影响,基于此开发了LF炉碳粉造渣工艺。通过开展工业生产试验,定量描述了碳粉加入量与钢中氧含量、钢中碳含量、电极升温效率之间的关系。试验结果表明,LF炉冶炼升温钢种时,加入适量碳粉作为发泡剂,碳粉可与精炼渣和钢中的氧反应,有效促使精炼渣发泡,发泡率最大可达125.7%,同时能够改善电极埋弧效果,提升电能利用率。所加碳粉与钢中氧反应可降低钢中的氧含量,在加入总量≤80 kg的条件下,不会影响钢液成分。

低锰钢炼钢控锰应用实践

介绍了首钢股份公司迁安钢铁公司在低锰钢试制过程中,经过试验研究,改进和完善控制低锰成分的炼钢工艺。通过技术人员不断摸索和试验,并对不同工艺操作的试验和数据分析对比,得出了能够稳定冶炼成品锰质量分数不大于0.050%钢水的工艺路线和操作方法。通过对铁水条件选择、转炉造渣制度、转炉双渣倒初渣的最佳时间和倒渣量、合理的吹炼枪位、前一炉溅渣护炉操作、上炉含锰类合金加入控制等措施,使出钢炉后钢水锰质量分数从原来的不大于0.063%降至不大于0.040%。质量分数不大于0.05%锰的过程能力C_(pk)达到了1.31,确保满足低锰钢种成品锰的要求。

汽车高强钢簇状翘皮缺陷成因分析及控制

为了减少590 MPa级别汽车高强钢板表面簇状翘皮缺陷,对该缺陷的成因和机制进行了分析和调查。结果表明,该缺陷起源于铸坯上表面宽度1/4和3/4区域的皮下微裂纹,此类包晶高Nb钢和中高铝钢对裂纹较为敏感的主要原因是NbCN和AlN在矫直区温度下大量析出造成晶界脆化,包晶钢凝固坯壳不均匀和高铝钢由于渣-钢变性反应导致的深振痕加大了应力集中和裂纹敏感性。结合钢种凝固特性,分别采取了控制钢水N元素质量分数不高于0.0040%、按w([Ti])/w([N])=4~5添加Ti、设计开发新型保护渣以及优化连铸工艺等措施,裂纹指数由12~20个/m降低到0.03~0.20个/m,簇状翘皮缺陷发生率由29.8%降低到0.5%以下。

非直接测量变量对转炉热平衡计算的影响和评估

为进一步提高转炉热平衡计算的精度、提升终点温度控制水平,基于210 t转炉自动炼钢工业实践,通过工业试验测定、数据回归方法研究了非直接测量变量(铁水温度变化、铁水碳含量、转炉生产过程中的铁水装入、补炉、空炉以及炉衬热状态等因素)对热平衡计算的影响,并提出了具体的算法和经验公式。结果表明,使用铁水中碳的饱和溶解度对直接化验碳含量进行修正,可以更真实地反映铁水碳含量水平,减小热平衡计算过程中总耗氧量的误差。生产中可根据前炉次的平均出钢温度来评估炉衬蓄热能力,从而实现对下炉次热平衡计算的修正,减小热力学理论计算偏差。经过持续优化后,转炉炼钢过程热平衡计算误差显著降低,终点温度命中率由70%提升至90%以上,实现了转炉自动炼钢出钢温度的精准控制。

3种铁水脱硫工艺的应用实践

详细介绍了3种不同脱硫工艺在首钢股份的应用实践情况及3种脱硫工艺的工作原理,并有针对性地对3种脱硫工艺的纯脱硫时间、脱硫周期、脱硫率、铁损、处理温降、转炉回硫以及成本进行了比对;分析了3种脱硫工艺的优缺点,给出了不同规模钢企采取不同脱硫工艺的建议和意见。成本方面以铁水初始硫质量分数0.035%、脱硫结束目标硫质量分数0.003%为例进行对比,单喷颗粒镁脱硫法和复合喷吹脱硫法分别较KR机械搅拌法脱硫成本高12和10元/t,考虑长期效益和安全,大中型钢企采用KR法脱硫为宜。

迁钢转炉复吹的进步

介绍了迁钢转炉复吹的发展历程,并对迁钢新开发的转炉全炉役底吹稳定控制技术（SEBC）进行了介绍。采用该技术后,解决了低底吹搅拌强度下的转炉底吹效果难以稳定控制的难题,实现了转炉全炉役碳氧积稳定控制,平均碳氧积不高于0.002 0,即使在炉龄6 000炉次以后,碳氧积依旧能够保持稳定控制。以1号转炉为例,转炉复吹效果的提高和稳定带来转炉溅渣成本降低31.83%,转炉补炉料成本降低38.28%,转炉脱磷率由85%提高到87%,终渣TFe质量分数由17.29%降低到15.60%,溅渣时间缩短45s,氧活度降低1.64×10-4。

基于共存理论的转炉脱磷热力学分析

为了定量研究温度、炉渣成分、钢液成分对转炉磷分配比和平衡磷含量的影响,基于共存理论建立转炉炼钢六元渣系的组元活度计算模型和磷分配比L_(P)计算模型,将磷分配比模型计算结果与转炉炼钢实测磷分配比进行对比,发现两者吻合较好。定量计算结果表明,当炉渣碱度为3.8时,钢液温度从1640升到1680℃,平衡磷质量分数从0.0115%增加至0.0198%。同时定量计算了炉渣碱度及氧化铁含量变化对平衡磷含量的影响,但实际炉渣控制需要考虑炉渣黏度、铁损及炉衬侵蚀。转炉吹炼终点钢中元素含量数量级较小,计算表明终点成分变化对磷活度系数的影响不大,各元素对脱磷的影响主要体现在冶炼初期和过程。

冷却造渣剂的研究与应用实践

冶金固废的综合利用是实现钢铁联合企业固废零排放的关键环节,介绍了一种利用烧结机工艺处理各类冶金固废技术,并对产品进行了在转炉使用的工业生产实践。结果表明,烧结机处理冶金固废从理论和实践上可行;生产的冷却造渣剂在转炉使用效果良好,促进了转炉化渣,能够替代部分球团矿,提高了脱磷率、金属收得率,降低了氧气消耗,对钢水硫质量分数影响甚微;具有较好的经济和社会效益,在冶金行业具有推广价值。

双滑板挡渣出钢技术在迁钢的应用

介绍了双滑板挡渣技术的工作原理、结构、控制过程以及双滑板挡渣出钢技术在迁钢210t顶底复吹转炉上的应用情况,并以X65钢种为例,与原挡渣锥挡渣工艺进行了对比。结果表明,转炉出钢时间延长69s,挡渣成功率达99.9%,下渣检测指数降低323,钢包渣厚平均降低约18mm,钢水在LF炉精炼回磷量降低0.001 4%,硅、锰等合金收得率分别提高1.69%、1.25%;减少了出钢结束时钢渣散落烧坏电缆的发生次数,每座转炉由2次/月减少到1次/季;实现了提高钢水质量和降低成本的目的。

转炉底吹氮氩切换对氮质量分数影响

为了研究转炉底吹气体对钢水终点氮质量分数影响,研究了迁钢210t顶底复吹转炉底吹模式对转炉终点氮质量分数的影响,并基于钢液脱氮和吸氮理论对试验结果进行了分析。应用实践结果表明,随着铁水碳质量分数增加以及终点氧质量分数降低,终点氮质量分数逐渐降低;在铁水条件、副原料、转炉终点、底吹流量以及过程操作一致条件下,随着氮氩切换时间节点延长,钢液增氮量逐渐增加。当切换时间节点为吹氧比56%以内,底吹氮氩切换对终点钢水氮质量分数影响较小,当切换时间节点为吹氧比高于56%时,终点钢水氮质量分数增幅较大。

RH精炼过程吹气对喷粉脱硫影响的数值模拟

为研究RH精炼过程吹气参数对喷粉脱硫的影响规律,进而提高喷粉脱硫的效率,以实际230 t RH喷粉脱硫过程为研究对象,建立三维耦合的k-ε湍流模型、流体体积(VOF)模型、离散相模型(DPM)、用户自定义标量(User Defined Scaler, UDS)以及未反应核脱硫动力学模型,讨论了浸渍管吹气流量、真空室侧吹以及钢包底吹对钢液流速以及喷粉脱硫的影响。结果表明,脱硫剂在喷入真空室后主要集中在靠近下降管一侧的真空室相交界面上,并随着钢液循环流动从下降管进入钢包,钢包中脱硫剂也趋向于在下降管一侧聚集。钢液流速以及脱硫速率随着浸渍管吹气流量的增大而增大,但吹气流量(标准状况)从1 000 L/min增大至2 000 L/min时,钢液流速以及脱硫速率增大幅度较小;继续将吹气流量从2 000 L/min增大至3 000 L/min时,钢液流速增大明显,但终点脱硫效率只增加了4.0%。真空室侧吹流量为2 000 L/min时,钢液流速和脱硫速率略微增大。在上升管对应的钢包底部进行200 L/min的底吹时,钢包内钢液流速明显增大,但脱硫速率则由于钢包内脱硫剂停留时间的减小而发生了降低。本研究为提高RH精炼过程喷粉脱硫效率提供了理论基础。

铁水KR法机械搅拌脱硫过程铁水流动的水模型研究

利用水模型研究了KR法铁水脱硫过程铁水的流动现象,利用粒子图像测速(PIV)技术研究了搅拌桨转速和浸入深度对铁水包内平均速度场和湍动能的影响。铁水包内的流场是典型上下双环流。随着搅拌桨转速从110 r/min增加到210 r/min,铁水包内速度和湍动能空间分布特征没有发生明显的变化,但是最大速度从0.15 m/s增加到0.3 m/s,湍动能从0.01 m^2/s^2增加到0.035 m^2/s^2。随着搅拌桨浸入深度的改变,速度和湍动能的空间分布发生了明显的变化,但是速度和湍动能的大小没有发生明显变化。

迁钢210t钢包全程加盖工艺及实践

迁钢二炼钢厂自投入使用210t钢包全程加盖技术及工艺后,取得了显著效果,平均出钢温度降低10℃,钢包热周转使用率长期保持在85%以上,取消了钢包在线烘烤,降低了煤气消耗,有效地保证了钢包洁净度,提高了钢包包衬寿命。实践生产运行表明,炼钢生产中钢包全程加盖工艺是一项节能、环保、降耗的先进技术,为迁钢二炼钢厂取得了显著的经济效益。但在一段时间内,该工艺运行稳定性较差,通过现场生产数据归纳分析,从中找出了影响钢包加、揭盖的因素,并制定了控制措施;同时,岗位要掌握其操作要点及主要设备,才能提高运行稳定性。