毕业论文PPT答辩-提高矩型坯生产大规格圆钢质量的研究.ppt

2012年度学士论文答辩,提高矩型坯生产大规格圆钢质量的研究,答辩学生：王大正 指导老师：宋满堂 孙丽娜 2012 年 6 月 20 日,目 录 1 绪 论 1.1 选题背景及目的 1.2 文献综述 1.3 主要研究内容 2 本钢矩形坯主要质量缺陷的产生原因分析 2.1 白点缺陷 2.2 缩孔缺陷 2.3夹杂物 3大规格圆钢生产工业性试验 3.1大规格圆钢生产工艺设备及工艺流程 3.2钢水冶炼工艺要点研究 3.3提高矩形坯内存质量的研究 3.4轧制工艺 3.5工艺改进后钢材质量 结 论,1 绪 论,1.1 选题背景及目的 1.1.1 选题背景 近几年来，面对我国废钢资源的日益短缺，优质废钢价格和用电成本居高不下的现实，我国以电炉作为主要冶炼工艺的特殊钢企业也开始致力于转炉冶炼特殊钢的工艺技术研究 1.1.2 本课题目的 提高矩型坯生产大规格圆钢质量的研究。 提高产品质量，降低成本，提高效益。,1 绪 论,1.1.3 连铸坯质量研究的意义 增强我国钢铁企业的国际竞争力 解决了我国市场的需求,1 绪 论,1.2 文献综述 1.2.1 国外现状 国外：许多国家在连铸的研究和开发方面也取得了新的进展。给企业带来了极大的经济效益。 国内：很多产品受到了限制 1.2.2连铸坯质量的控制原则 工艺流程角度 冶金传输和凝固理论角度 1.2.3 连铸坯主要的质量问题 连铸坯的纯净度 连铸坯的表面质量 连铸坯内部质量 连铸坯的外观形状,1 绪 论,1.2.4杂质对连铸坯的危害 钢洁净度的概念 连铸坯中夹杂物的来源 “白点” 1.2.5 研究内容 质量缺陷的产生原因分析 找出“白点”、缩孔的缺陷 圆钢生产工艺流程 找出可以提高矩形坯质量的方法进行改进。 加强对五害元素及钢水纯净度的控制,2 本钢矩形坯主要质量缺陷的产生原因分析,2.1“白点”缺陷 造成钢的内部破裂 钢的力学性能降低 热处理时使锻件淬火开裂 2.2缩孔缺陷 控制压缩比 保证刚才内部质量 2.3夹杂物 加强了五害元素的控制 钢水纯净度的控制,3.1 大规格圆钢生产工艺设备及工艺流程 3.1.1 大规格圆钢生产工艺流程 炼钢厂区 ：铁水脱硫扒渣复吹转炉冶炼LF造渣精炼RH真空循环脱气精炼矩形坯连铸热送到特钢厂区 特钢厂区 ： 铸坯加热800初轧机轧材保温轧材修磨理化组织探伤等检验成品包装缴库成品发货 3.1.2本钢炼钢厂区 3.13本钢特钢厂区,3 大规格圆钢生产工业性试验,3.2 钢水冶炼工艺要点研究 3.2.1 转炉冶炼工艺要点 铁水Si=0.300.40%、P0.060%、S0.040% 温度1300 采取石灰CaO含量大于92%、粒度小于1.0mm 活性度320ml以上；镁粉Mg含量大于96%、粒度小于0.212mm的喷吹粉剂 吹炼终点碱度不小于3.5，控制终点钢液P 含量不大于0.010%，并且要造CaO含量大于90%、SiO2含量小于0.3%的活性渣； 采用五孔喷头氧枪，控制氧气流量为30000Nm3/h，使氧枪枪位为1.63.0 m；全程底吹氩，流量为360800 Nm3/h，保证复吹效果,3大规格圆钢生产工业性试验,3大规格圆钢生产工业性试验,3.2.2 LF精炼工艺要点 造渣前，将钢中Alt调至标准上限并且造渣材料采用石灰、精炼渣，造渣过程加铝球、碳粉进行扩散脱氧 控制好底吹强度，不易过大，避免钢液二次氧化并要注意离站时C、Alt含量按成分内控上限控制,3大规格圆钢生产工业性试验,3.2.3 RH精炼工艺要点 RH真空罐必须预先“清洗”，不得有残钢残渣，以防GCr15钢在RH真空循环脱气时，造成GCr15钢水温度和成分的波动 在RH循环过程中，要根据化学成分变化将其调整至目标 当钢水温度合格后，复压破真空，在RH复压后进行软吹氩搅拌（液面不裸露），搅拌时间大于10min直到温度合格后吊至铸机浇铸平台。,3大规格圆钢生产工业性试验,3.2.4 矩形坯连铸工艺要点 中间包包盖要密封好，并向中间包内吹氩气保护浇铸 中包渣要勤加入，严禁钢液面裸露，同时也要做好长水口密封工作，防止浇铸过程中钢液吸氮、吸氧 严禁钢包下渣，控制好停浇吨位（按中包液面400mm）并且严格按中包过热度 控制拉速在0.460.50m/min范围内并要保证均恒拉速，同时采用结晶器液位自动控制 3.2.5 冶金效果 钢中氢含量的控制 铁水中五害元素的控制 钢中磷含量的控制 钢中硫含量的控制,3大规格圆钢生产工业性试验,3.3 提高矩形坯内存质量的研究 3.3.1 中间包过热度及拉速对铸坯质量的影响 中间包过热度 铸坯拉速 3.3.2 连铸工艺优化 关于连铸头炉与尾坯的使用问题 严格控制中间包钢水过热度 中间包H含量的控制 连铸设备异常情况,3大规格圆钢生产工业性试验,3.3.3 连铸工艺优化的效果 3.4 轧制工艺 制定了合理的加热、轧制及冷却工艺，保证了大规格材的产品质量要求。,3大规格圆钢生产工业性试验,3.5 工艺改进后钢材质量 3.5.1 低倍检验结果,工艺改变后低倍照片,工艺改变前低倍照片,3大规格圆钢生产工业性试验,3.5.2 力学性能检验结果 采用350mm470mm矩形连铸坯，轧制210250mm钢材圆材，其力学性能达到国标要求（GB/T 6991999和GB/T 30771999）。产品一次检验合格率达到100% 3.5.3 钢材探伤检验结果 试验钢种为35、45、20CrMnTi、20Cr、40Cr、20CrMo、35CrMo 、42CrMo等8个牌号，规格从210mm到250mm。每个钢种抽取10支进行探伤，检验结果表明：转炉矩形坯生产的35、45、20CrMnTi、20Cr、40Cr、20 CrMo、35CrMo 、42CrMo等8个牌号，共计44批次，195支钢材的试制检验，探伤结果全部合格。,4结论,通过加强对钢水中纯净度及五害元素的控制使得钢材中五害元素的含量基本控制在0.001%以下，为保证钢材的质量提供了条件。 通过LF+RH处理使得钢中氢含量在处理后比处理前平均增加约1.110-6，大量的氢被去除提高了钢液的纯净度保证钢材的质量,4结论,批量生产实践表明将原“转炉LF炉矩形坯铸机”生产路径改为“转炉LF+RH矩形坯铸机”工艺径生产大规格结构钢的白点缺陷率为0，工艺优化后中间包钢水平均氢含量比工艺优化前低3.710-6且铸坯产材无白点缺陷问题，工艺优化取得明显效果。 通过提高连铸坯的低倍质量以及轧制工艺的优化，克服了生产大规格结构钢压缩比小（3.354.75）的不足，能够保证大规格结构钢（210250mm）的质量满足GB/T6991999及GB/T30771999标准要求。,3 管线钢脱硫工业性试验, 1#LF脱氧制度 在造渣材料加入前要先对钢水进行铝的脱氧和预合金化，将钢中酸溶铝含量Als控制在内控上限左右。炉渣基本熔化后，分批加入铝屑、电石造还原渣，直到顶渣转为白色（即FeO+MnO1%），并继续分批少量加入铝屑、电石，来持续保持白渣。 1#LF供电制度 在起弧阶段采用低电压以利于埋弧；起弧稳定后提高电压以加快渣料熔化并使钢水温度升高；在造渣后期采用低电压，以避免电弧裸露和保持还原性气氛。 1#LF吹氩搅拌制度 造渣材料加入过程中要进行强吹氩搅拌，以加快渣料的熔化和避免渣料结团；供电造渣过程中采用弱吹氩搅拌，但要在保证电极不过分波动的前提下适当增加底吹氩气量；在供电结束及测温、取样之前采用强吹氩搅拌，以促进钢、渣的充分接触加快脱硫速度。,3 管线钢脱硫工业性试验,3.2.3 LF脱硫工业试验数据统计 本钢1#LF炉正常炉子容量为150t，铁水预处理阶段所统计的999炉铁水经转炉后可为1#LF炉提供1012炉的钢水，此次试验统计的即为1012炉的脱硫数据。 3.2.4 各冶炼条件对LF脱硫效果的影响分析 （1）渣量对脱硫效果的影响 适当增加渣量，可以增加渣中CaO含量，稀释渣中CaS浓度，可以加快脱硫速率，但渣量过大会使炉渣过厚，影响钢渣界面反应，不利于脱硫。,3 管线钢脱硫工业性试验,（2）炉渣碱度对脱硫效果影响 实测炉渣的碱度影响炉渣的熔化温度、粘度和脱硫能力。该渣系炉渣碱度R=(CaO+MgO)(Al2O3+SiO2)。当(MgO+CaO)含量超过70时，渣中会有固相质点析出，使熔渣出现非均相，炉渣粘度急剧升高，流动性变差，脱硫效率降低。 （3）钢水温度对脱硫效果影响 生产实践表明，钢水温度低于1560oC时，脱硫速率明显降低；钢水温度高于1560oC时，渣料熔化快。因此，要求转炉钢水进站温度要大于1560oC，渣料熔化速度快，流动性好，脱硫速度快。 （4）炉渣氧化性对脱硫效果影响 由脱硫热力学条件可知LF精炼炉在白渣下脱硫和合金微调，因此炉渣脱氧是造白渣操作的关键，本钢炼钢厂采用铝系脱氧剂进行脱氧。由试验数据可知，渣中氧含量越低脱硫效果越好。,3 管线钢脱硫工业性试验,（5）LF处理时间对脱硫率的影响 LF开始精炼时，碱度低，渣中FeO含量高，渣成份未调整合适，渣流动性不好，脱硫率较慢。 处理一段时间后,炉渣完全融化，流动性编号，脱硫效率明显加快。 随着时间的增加，脱硫率增加，LF精炼后期硫趋于饱和，脱硫速度减慢。 冶炼时间过长，容易造成钢液吸气，影响钢水质量，同时造成原材料消耗增加。一般LF冶炼时间由转炉与薄板连铸机之间的匹配决定，不以增加冶炼时间来达到降低硫含量的目的。,3 管线钢脱硫工业性试验,6）吹氩搅拌对脱硫效果影响 吹氩搅拌有利于增大钢一渣界面，促进钢一渣界面的化学反应，使脱氧、脱硫反应的顺利进行。可使非金属夹杂物相互碰撞、聚集，逐渐变大颗粒，便于上浮去除。吹氩还可以加速钢中成分和温度的均匀，便于精确控制钢水成分、温度，对提高钢水质量、脱硫具有重要作用。 搅拌能量过小时，起不到吹氩搅拌去除夹杂物的效果。氩气流量的增大，脱硫速率增大；但易造成钢液面裸露，钢水二次氧化，使致钢水中氧和氧化物夹杂增加因此搅拌强度也不能过大。,3 管线钢脱硫工业性试验,3.2.5 LF深脱硫操作要点 （1）要控制好钢液温度，温度不足时，要先升温操作。 （2）造渣前先钢液脱氧，根据钢水氧化性，在处理前期向钢中加铝脱氧，控制溶解铝的质量分数10.03。 （3）快速升温化渣，石灰等造渣材料要及时分批加入，控制好渣的流动性 （4）化渣后小批量连续加入脱氧剂，直至炉渣颜色转为(黄)白色形成还原渣，并持续保持。 （5）造渣过程小气量钢包底吹氩气，还原渣形成后较大气量底吹，要使钢、渣充分搅拌接触。 （6）在还原渣形成后进行进一步合金微调，然后小气量较长时间（10 min以上）钢包底吹氩。,结论,（4）在管线钢生产过程中，转炉冶炼过程有增硫现象（不能脱硫），LF脱硫效果将直接决定成品管线钢中硫含量水平，本钢生产条件下，经LF精炼脱硫后硫含量可低至510-6，可满足较高级别管线钢生产要求。 （5）LF脱硫时，为保证还原性气氛，创造良好脱硫条件，需造碱性白渣较理想的脱硫终渣成分为：(CaO) 5055%、(Al2O3)25%、(SiO2)10%、(MgO)10%、(MnO+FeO)1.5%，采用缓释脱氧剂替代铝屑脱氧可实现节铝和快速成白渣的目的。 （6）LF脱硫时，加强气体搅拌是其高脱硫率和脱硫速率的有效方法。,结论,（1）在本钢现有