IF钢冶炼关键技术

1、1、IF钢生产过程的冶金特点钢生产过程的冶金特点2、IF钢生产的几个关键技术钢生产的几个关键技术RHRH高效脱碳高效脱碳 脱碳反应：脱碳反应：CCOOCO CO 00. 21160logTOCPCO日本钢管技报，1986，No.114, 1 RHRH处理脱碳速度式为：处理脱碳速度式为：(1)(1)v v：RHRH真空室内钢液体积，真空室内钢液体积，m m3 3；akak：脱碳反应速度系数，：脱碳反应速度系数，m m3 3/min/min； C CV V：真空室内钢水碳含量，；：真空室内钢水碳含量，；CeCe：与：与COCO分压平衡的钢液碳含量，。分压平衡的钢液碳含量，。)(eVVCCakdtd

2、Cv式中：式中：)(eVVCCakdtdCv提高脱碳速度：提高脱碳速度：增加增加akak； 增强混合，加快增强混合，加快CC向反应界面的传递向反应界面的传递 速度。速度。减少减少C Ce e； 提高真空程度，降低提高真空程度，降低P PCOCO。1 1、强真空系统抽气能力和高真空度是强真空系统抽气能力和高真空度是 获得超低碳的必要条件获得超低碳的必要条件 容量，吨容量，吨/ /炉炉 240240 真空室直径，真空室直径，mmmm 30003000 上升、下降管直径，上升、下降管直径，mmmm 550550 上升管气体流量，上升管气体流量，Nl/minNl/min 35003500 真空泵能力真

3、空泵能力(0.5torr(0.5torr 下下) )，kg/hkg/h 12001200 神户制钢加古川厂神户制钢加古川厂2 2RHRH的有关参数的有关参数1990 Steelmaking Conference Proceedings, p.791990 Steelmaking Conference Proceedings, p.79新日铁名古屋厂新日铁名古屋厂2 2RHRH的有关参数的有关参数容量，吨容量，吨/ /炉炉 25250 0 真空室直径，真空室直径，mmmm 34003400 上升、下降管直径，上升、下降管直径，mmmm 800800 真空泵能力真空泵能力(60torr(60tor

4、r 下下) )，kg/hkg/h 40004000 真空泵能力真空泵能力(1torr(1torr 下下) )，kg/hkg/h 20002000 2001 Steelmaking Conference Proceedings, p.6252001 Steelmaking Conference Proceedings, p.625加古川厂不同加古川厂不同RHRH真空度对脱碳反应的影响真空度对脱碳反应的影响 1990 Steelmaking Conference Proceedings, p.791990 Steelmaking Conference Proceedings, p.792、 IF钢

5、生产工序的发展及技术特点钢生产工序的发展及技术特点 国内外国内外IF钢的生产工艺流程一般为：钢的生产工艺流程一般为： 铁水预处理转炉冶炼一铁水预处理转炉冶炼一RH真空精炼一连铸热真空精炼一连铸热轧一冷轧一退火一平整。轧一冷轧一退火一平整。 每一个工序均在不同程度上影响每一个工序均在不同程度上影响IF钢的最终产品钢的最终产品性能。性能。2.1 铁水预处理工序铁水预处理工序 在进行在进行IF钢生产时，必须进行铁水预处理，其目钢生产时，必须进行铁水预处理，其目的是：的是： 减少转炉冶炼过程中的渣量，从而减少出钢过减少转炉冶炼过程中的渣量，从而减少出钢过程中的下渣量；程中的下渣量； 降低转炉冶炼终点钢

6、液和炉渣的氧化性；降低转炉冶炼终点钢液和炉渣的氧化性； 提高转炉冶炼终点炉渣的碱度和提高转炉冶炼终点炉渣的碱度和MgO含量。含量。 采用喷吹金属镁和活性石灰对铁水进行脱硫，可采用喷吹金属镁和活性石灰对铁水进行脱硫，可使入炉铁水中的硫含量控制在使入炉铁水中的硫含量控制在0.003以下。而通以下。而通过喷吹含镁和过喷吹含镁和CaC2，可使入炉铁水中的硫含量降，可使入炉铁水中的硫含量降至至0.010以下。以下。2.2 转炉冶炼工序转炉冶炼工序 总结国内外关于总结国内外关于IF钢转炉冶炼的研究成果，可归钢转炉冶炼的研究成果，可归纳为：纳为： 采用顶底复吹转炉进行冶炼，降低转炉冶炼终采用顶底复吹转炉进行

7、冶炼，降低转炉冶炼终点钢液氧含量；点钢液氧含量； 实现转炉冶炼动态模型控制，提高转炉冶炼终实现转炉冶炼动态模型控制，提高转炉冶炼终点钢液碳含量和温度的双命中率；点钢液碳含量和温度的双命中率； 提高铁水比，入炉铁水的硫含量小于提高铁水比，入炉铁水的硫含量小于0.003； 控制矿石投入量；控制矿石投入量； 提高氧气纯度，控制炉内保持正压；提高氧气纯度，控制炉内保持正压； 转炉冶炼后期增大底部惰性气体流量，加强溶转炉冶炼后期增大底部惰性气体流量，加强溶池搅拌；池搅拌； 转炉冶炼后期采用低枪位操作；转炉冶炼后期采用低枪位操作； 将转炉冶炼终点钢液的碳含量由将转炉冶炼终点钢液的碳含量由0.020.03提

8、高至提高至0.030.04； 采用出钢挡渣技术；采用出钢挡渣技术； 出钢过程中不脱氧，只进行锰合金化处理；出钢过程中不脱氧，只进行锰合金化处理； 采用钢包渣改质技术。采用钢包渣改质技术。2.3 RH真空精炼工序真空精炼工序 总结国内外关于总结国内外关于IP钢钢RH真空精炼的研究成果，可真空精炼的研究成果，可归纳为：归纳为： 严格控制严格控制RH真空精炼之前钢液中的碳含量、氧含量和真空精炼之前钢液中的碳含量、氧含量和温度；温度； 采取采取RH真空精炼前期吹氧强制脱碳方法：真空精炼前期吹氧强制脱碳方法： 增大增大RH真空脱碳后期的驱动气体流量，增加反应界面。真空脱碳后期的驱动气体流量，增加反应界面

9、。 减少减少RH真空槽冷钢；真空槽冷钢； 采用海绵钛替代钛铁合金；采用海绵钛替代钛铁合金； 建立合理的建立合理的RH真空精炼过程控制模型；真空精炼过程控制模型； 进行进行RH炉气在线分析、动态控制；炉气在线分析、动态控制； 采用钙处理技术。采用钙处理技术。 2.4 连铸工序连铸工序 总结国内外关于总结国内外关于IP钢连铸生产的研究成果，可归纳为：钢连铸生产的研究成果，可归纳为： 采用钢包下渣自动检测技术；采用钢包下渣自动检测技术； 加强大包一长水口之间的密封；加强大包一长水口之间的密封； 连铸中间包使用之前采用氩气清扫；连铸中间包使用之前采用氩气清扫； 提高大包滑动水口开启成功率；提高大包滑动

10、水口开启成功率； 采用连铸浸入式长水口；采用连铸浸入式长水口； 采用大容量连铸中间包，并进行钢液流场优化；采用大容量连铸中间包，并进行钢液流场优化； 保证连铸中间包内钢液面相对稳定，且高于临界高度；保证连铸中间包内钢液面相对稳定，且高于临界高度； 采用低碳碱性连铸中间包包衬和覆盖剂；采用低碳碱性连铸中间包包衬和覆盖剂； 采用低碳高粘度连铸结晶器保护渣：采用低碳高粘度连铸结晶器保护渣： 采用连铸结晶器液面自动控制技术，确保液面波动小于采用连铸结晶器液面自动控制技术，确保液面波动小于3mm。 2.5 IF钢中碳含量的控制钢中碳含量的控制 IF钢中碳含量的控制技术主要包括以下三个钢中碳含量的控制技术

11、主要包括以下三个方面：方面：（1）转炉冶炼终点碳的控制；）转炉冶炼终点碳的控制； 在在IF钢生产时，日本川崎制钢公司、美国钢生产时，日本川崎制钢公司、美国Inland钢铁公司和宝钢将转炉炼终点钢液中的碳含量控钢铁公司和宝钢将转炉炼终点钢液中的碳含量控制为制为0.030.04，氧含量控制为，氧含量控制为0.050.065； 德国德国Thyssen钢铁公司认为转炉冶炼终点钢液的钢铁公司认为转炉冶炼终点钢液的最佳碳含量为最佳碳含量为0.03，最佳氧含量为，最佳氧含量为0.06。（2）RH真空脱碳真空脱碳 美国美国Inland钢铁公司采用钢铁公司采用RH-OB进行深脱碳处理。进行深脱碳处理。RH-OB

12、的真空脱碳过程主要分为以下两个阶段：的真空脱碳过程主要分为以下两个阶段： 强制脱碳阶段强制脱碳阶段 从开始到第从开始到第8min，RH-OB采取吹氧强制真空脱碳方法，采取吹氧强制真空脱碳方法，真空度为真空度为4kPa8kPa。在此阶段，钢液中的碳含量可从。在此阶段，钢液中的碳含量可从0.030.04降低至降低至810-6左右。左右。 自然脱碳阶段自然脱碳阶段 从第从第8min至第至第12min，RH-OB停止吹氧，进行自然真空停止吹氧，进行自然真空脱碳方法，真空度小于脱碳方法，真空度小于266Pa。在此阶段，钢液中的碳含。在此阶段，钢液中的碳含量可从量可从80106降低至降低至2010-6以下

13、。以下。 宝钢为了满足钢种和多炉连浇的要求，采取提高脱碳速度宝钢为了满足钢种和多炉连浇的要求，采取提高脱碳速度的方法：的方法： 在在RH脱碳初期采用硬脱碳方式，真空室压力快速下降，脱碳初期采用硬脱碳方式，真空室压力快速下降，加速脱碳；加速脱碳； 在在RH脱碳后期通过脱碳后期通过OB喷嘴的环缝吹入较大量的氩气，喷嘴的环缝吹入较大量的氩气，增加反应界面。增加反应界面。 武钢针对武钢针对RH真空设备存在的抽气能力过小的问题，开发真空设备存在的抽气能力过小的问题，开发出如下的出如下的RH真空脱碳技术：真空脱碳技术：提高浸渍管的寿命，尤其是延长大直径的使用时段；提高浸渍管的寿命，尤其是延长大直径的使用时

14、段； 加大驱动氩气流量，并实现石英浸渍管内径扩大的动态加大驱动氩气流量，并实现石英浸渍管内径扩大的动态调整；调整； 真空室快速减压。真空室快速减压。 采用以上技术后，在采用以上技术后，在RHRH真空脱碳过程中，可在真空脱碳过程中，可在15152020分钟分钟内将内将IFIF钢中碳含量降低到钢中碳含量降低到0.0015%0.0015%左右。左右。（3）防止）防止RH后钢液增碳后钢液增碳 在在RH真空处理后，必须严格控制真空处理后，必须严格控制IF钢的增碳，可钢的增碳，可能导致能导致IF钢增碳的因素如下：钢增碳的因素如下： RH真空室内的合金及冷钢增碳；真空室内的合金及冷钢增碳； 钢包覆盖剂增碳；

15、钢包覆盖剂增碳； 包衬、长水口、滑板等钢包耐火材料增碳；包衬、长水口、滑板等钢包耐火材料增碳； 连铸中间包覆盖剂增碳；连铸中间包覆盖剂增碳； 包衬、塞棒、浸入式水口、滑板等中间包耐火材包衬、塞棒、浸入式水口、滑板等中间包耐火材料增碳；料增碳； 连铸结晶器保护渣增碳。连铸结晶器保护渣增碳。 日本新日铁在生产日本新日铁在生产IF钢时，采用超低碳多孔钢时，采用超低碳多孔镁质钢包覆盖剂。超低碳中间包覆盖剂和低镁质钢包覆盖剂。超低碳中间包覆盖剂和低碳空心结晶器保护渣、低碳长水口和浸入式碳空心结晶器保护渣、低碳长水口和浸入式水口、结晶器液面控制仪等措施，水口、结晶器液面控制仪等措施，IF增碳量增碳量可稳定

16、控制在可稳定控制在89ppm，甚至达到，甚至达到2.6ppm。 宝钢在宝钢在IF钢生产中，采用低碳高碱度中间包钢生产中，采用低碳高碱度中间包覆盖剂和低碳高粘度结晶器保护渣，同时减覆盖剂和低碳高粘度结晶器保护渣，同时减少少RH真空槽冷钢，控制从真空槽冷钢，控制从RH真空脱碳后的真空脱碳后的钢液增碳，增碳量可稳定控制在钢液增碳，增碳量可稳定控制在7ppm。2.6 IF钢中氮含量的控制钢中氮含量的控制IF钢的降氮问题主要在转炉内解决，当钢的降氮问题主要在转炉内解决，当IF钢中氮含量小于钢中氮含量小于20ppm时，时，RH真空精炼真空精炼过程中降氮非常困难，有时若密封不好还过程中降氮非常困难，有时若密

17、封不好还导致增氮。因此在导致增氮。因此在IF钢生产过程中，减少钢生产过程中，减少转炉冶炼终点的氮含量和避免钢液增氮是转炉冶炼终点的氮含量和避免钢液增氮是获得超低氮获得超低氮IF钢的主要途经。钢的主要途经。宝钢采用的主要技术措施为：宝钢采用的主要技术措施为： 高铁水比，控制矿石投入量；高铁水比，控制矿石投入量； 提高氧气纯度，控制炉内为正压；提高氧气纯度，控制炉内为正压； 转炉冶炼后期采用低枪位操作；转炉冶炼后期采用低枪位操作； 提高转炉冶炼终点控制的命中率和精度，提高转炉冶炼终点控制的命中率和精度，不允许再吹；不允许再吹； 钢包水口和长水口连接处采用氩气和纤维钢包水口和长水口连接处采用氩气和纤

18、维体密封。体密封。 采用以上措施后，采用以上措施后，RH精炼终点氮含量控制精炼终点氮含量控制在在20ppm以下，平均以下，平均13ppm。台湾中钢公司采用以下技术：台湾中钢公司采用以下技术： 转炉冶炼过程增加铁水比和溶剂量，形成较后的转炉冶炼过程增加铁水比和溶剂量，形成较后的渣层，增加渣层，增加CO在渣层中停留时间，隔离大气。在渣层中停留时间，隔离大气。转炉冶炼结束前，向炉内加白云石，产生大量的转炉冶炼结束前，向炉内加白云石，产生大量的CO气体形成正压层，阻止钢液从大气中吸氮；气体形成正压层，阻止钢液从大气中吸氮； RH精炼过程中，采用海绵钛代替钛铁合金，减少精炼过程中，采用海绵钛代替钛铁合金

19、，减少铁合金增氮；铁合金增氮； 连铸过程采用长水口、氩气密封和纤维体密封等连铸过程采用长水口、氩气密封和纤维体密封等技术进行保护浇注。技术进行保护浇注。 采用以上技术后，采用以上技术后，IF钢中氮含量可以控制在钢中氮含量可以控制在30ppm以下。以下。 2.7 IF钢中氧含量的控制钢中氧含量的控制 IF钢中氧含量的控制技术涉及转炉冶炼、钢中氧含量的控制技术涉及转炉冶炼、RH真空精炼和连铸等工艺环节。真空精炼和连铸等工艺环节。武钢采用了以下技术：武钢采用了以下技术： 用顶底复吹转炉进行冶炼，降低转炉冶炼终点钢液氧含量；用顶底复吹转炉进行冶炼，降低转炉冶炼终点钢液氧含量； 实现转炉冶炼动态模型控制

20、，提高转炉冶炼终点钢液碳含量和温度实现转炉冶炼动态模型控制，提高转炉冶炼终点钢液碳含量和温度的双命中率；的双命中率； 采用挡渣出钢；采用挡渣出钢； 进行钢包渣改质；进行钢包渣改质； 采用钢包下渣自动检测技术；采用钢包下渣自动检测技术； 采用大容量连铸中间包，并进行钢液流场优化；采用大容量连铸中间包，并进行钢液流场优化； 采用碱性连铸中间包包衬和覆盖剂；采用碱性连铸中间包包衬和覆盖剂； 采用连铸结晶器液面自动控制技术，确保液面波动小于采用连铸结晶器液面自动控制技术，确保液面波动小于3mm。 采用以上技术后，采用以上技术后，IF钢连铸坯中的全氧含量可控制在钢连铸坯中的全氧含量可控制在1010-62

21、410-6、平均为、平均为1810-6的先进水平。的先进水平。 日本川崎制钢公司在控制日本川崎制钢公司在控制IF钢转炉冶炼终点氧含量方面主钢转炉冶炼终点氧含量方面主要采取以下措施：要采取以下措施： 采用顶底复吹转炉进行冶炼；采用顶底复吹转炉进行冶炼； 增大转炉冶炼后期底部惰性气体流量，加强溶池搅拌；增大转炉冶炼后期底部惰性气体流量，加强溶池搅拌； 将将IF钢转炉冶炼终点碳含量由钢转炉冶炼终点碳含量由0.020.03提高至提高至0.030.04； 提高转炉冶炼终点控制的成功率，减少补吹率。提高转炉冶炼终点控制的成功率，减少补吹率。 日本川崎制钢公司在控制日本川崎制钢公司在控制IF钢转炉冶炼终点炉

22、渣的全铁含钢转炉冶炼终点炉渣的全铁含量一般为量一般为1525，采用出钢挡渣技术，钢包内炉渣，采用出钢挡渣技术，钢包内炉渣的厚度应控制在的厚度应控制在50mm以下，防止出钢过程中下渣量过大以下，防止出钢过程中下渣量过大会造成钢液二次氧化严重。出钢后立即向钢包内加入炉渣会造成钢液二次氧化严重。出钢后立即向钢包内加入炉渣改质剂，炉渣改质剂由改质剂，炉渣改质剂由CaC03和金属铝组成，可将渣中的和金属铝组成，可将渣中的全铁含量降低到全铁含量降低到4左右，甚至左右，甚至2以下。以下。2.8 IF钢中夹杂物的控制钢中夹杂物的控制 IF钢中非金属夹杂物虽然数量不多，但对钢中非金属夹杂物虽然数量不多，但对钢的

23、力学性能和使用性能的影响作用却不钢的力学性能和使用性能的影响作用却不可忽视。钢中非金属夹杂物的危害性在于可忽视。钢中非金属夹杂物的危害性在于它破坏了钢基体的均匀性，造成应力集中，它破坏了钢基体的均匀性，造成应力集中，促进了裂纹的产生，并在一定条件下加速促进了裂纹的产生，并在一定条件下加速裂纹的扩展，从而对钢的塑性、韧性和疲裂纹的扩展，从而对钢的塑性、韧性和疲劳性能等产生不同程度的危害作用。劳性能等产生不同程度的危害作用。 在在IF钢生产过程中，钢中夹杂物的类型、组成、钢生产过程中，钢中夹杂物的类型、组成、尺寸和分布等都在不断地发生变化，其变化规律尺寸和分布等都在不断地发生变化，其变化规律受钢液

24、成分、转炉冶炼、脱氧制度、出钢挡渣、受钢液成分、转炉冶炼、脱氧制度、出钢挡渣、钢包渣改质、钢包渣改质、RH精炼、连铸机类型、中间包冶金、精炼、连铸机类型、中间包冶金、结晶器冶金、保护浇注及耐火材料等诸多因素的结晶器冶金、保护浇注及耐火材料等诸多因素的影响，必须从整个炼钢工艺流程进行控制。影响，必须从整个炼钢工艺流程进行控制。 武钢在武钢在IF钢生产过程中采用了钙处理技术，利用钢生产过程中采用了钙处理技术，利用钙的脱氧产物在钢液凝固过程中为钙的脱氧产物在钢液凝固过程中为MnS的析出提的析出提供晶核，进而将低熔点的供晶核，进而将低熔点的MnS夹杂物改性为高熔夹杂物改性为高熔点的球状夹杂物点的球状夹

25、杂物CaS，以改善，以改善钢的抗裂纹敏感钢的抗裂纹敏感性能。性能。 宝钢在宝钢在IF钢连铸生产过程中采用了如下钢连铸生产过程中采用了如下4个中间包个中间包冶金技术：冶金技术： 中间包三重堰结构，以增加钢液的平均停留时中间包三重堰结构，以增加钢液的平均停留时间，增大钢液的流动轨迹，促进钢液中夹杂物上间，增大钢液的流动轨迹，促进钢液中夹杂物上浮；浮； 挡墙上方使用碱性过滤器，可以吸附钢液中的挡墙上方使用碱性过滤器，可以吸附钢液中的夹杂物，同时使流经过滤器的钢液流动平稳；夹杂物，同时使流经过滤器的钢液流动平稳； 中间包内衬为碱性涂料，既不氧化钢液，又能中间包内衬为碱性涂料，既不氧化钢液，又能吸附夹杂

26、物；吸附夹杂物； 采用具有良好采用具有良好A1203夹杂吸附能力的低碳中间夹杂吸附能力的低碳中间包覆盖剂。包覆盖剂。 采用以上措施后，从钢包至中间包过程中采用以上措施后，从钢包至中间包过程中IF钢的钢的夹杂物含量可降低夹杂物含量可降低2030。表：宝钢部分表：宝钢部分IF钢炉次渣成分在不同冶炼阶段的钢炉次渣成分在不同冶炼阶段的成分变化成分变化成分（）成分（）SiO2 Al2O3 CaO MgO P2O5 TFe MnO FeOMnO 1转炉吹炼终点转炉吹炼终点1# RH 处理前处理前1RH处理后处理后2转炉吹炼终点转炉吹炼终点2# RH 处理前处理前2RH处理后处理后3转炉吹炼终点转炉吹炼终点

27、3# RH 处理前处理前3RH处理后处理后5.57 0.93 33.65 5.33 0.80 34.98 4.35 49.33 6.34 32.35 49.52 2.19 0.16 3.69 3.54 8.296.85 41.69 37.83 3.57 0.13 4.65 4.48 9.526.35 1.27 38.11 7.74 1.00 19.09 4.10 28.657.62 27.07 47.72 4.48 0.35 5.96 4.18 11.847.76 41.4 34.82 5.03 0.23 5.14 5.03 11.646.25 0.84 36.37 11.11 1.18 26

28、.08 5.27 38.816.45 38.33 37.02 2.99 0.32 7.84 3.89 13.976.49 37.50 29.23 2.93 0.20 10.93 8.21 22.27 宝钢宝钢R处理前处理前O含量：含量： 4050ppm: 7.5% 5060ppm: 31.0% 6070ppm: 18.0% 7080ppm: 31.0% 8090ppm: 7.5% 宝钢R脱碳后O含量： 3040ppm: 15.0% 4050ppm: 50.0% 5060ppm: 20.0% 6070ppm: 15.0% 平均：47.8ppm (内陆钢厂25.0ppm)鞍钢转炉冶炼终点和鞍钢转炉

29、冶炼终点和RH精炼前钢液成分变化精炼前钢液成分变化炉次炉次取样位置取样位置 C Mn N TO Als ao 第一炉第一炉次次转炉冶炼转炉冶炼终点：终点：RH精炼之精炼之前：前： 0.017 0.038 0.0012 0.048 0.011 0.130 0.0020 0.098 0.0008 0.0476第二炉第二炉次次转炉冶炼转炉冶炼终点：终点：RH精炼之精炼之前前 0.054 0.057 0.0018 0.028 0.041 0.160 0.0015 0.058 0.0010 0.0473 武钢武钢RHRH处理前钢中处理前钢中C C、O O含量含量 图图1-12 RH处理前碳含量分布处理前

30、碳含量分布 图图1-13 RH处理前氧含量分处理前氧含量分布布7592931010203040506070500C, ppm百分数, %-362632201030510152025303550060070080090010001100O, ppm百分数，%目前国内钢厂目前国内钢厂IF钢冶炼过程存在问题钢冶炼过程存在问题 生产过程的稳定性尚待提高；生产过程的稳定性尚待提高； 冶炼过程中氧、碳、氮的控制水平不高；冶炼过程中氧、碳、氮的控制水平不高； 连铸坯的纯净度水平需要提高；连铸坯的纯净度水平需要提高； RH的高效化应用问题；的高效化应用问题； 非稳定态生产的质量控制问题；非稳定态生产的质量控制

31、问题； 铸坯质量判断系统问题。铸坯质量判断系统问题。4 关键技术关键技术 转炉冶炼终点钢中氧含量的控制；转炉冶炼终点钢中氧含量的控制； RH高效化技术高效化技术 无缺陷连铸坯生产技术无缺陷连铸坯生产技术转炉冶炼终点转炉冶炼终点钢中氧含量的控制钢中氧含量的控制 目目 录录q转炉、转炉、RH中氧含量的影响因素中氧含量的影响因素q复吹和溅渣护炉对氧含量的影响复吹和溅渣护炉对氧含量的影响q转炉终点氧含量的统计预报模型转炉终点氧含量的统计预报模型q终点氧含量的神经网络预报模型终点氧含量的神经网络预报模型q转炉终点氧含量预报模型的软件转炉终点氧含量预报模型的软件q结论和建议结论和建议1.转炉冶炼终点碳氧统

32、计分析转炉冶炼终点碳氧统计分析1）终点）终点C-O关系关系 1) 当终点当终点C0.04%时，时， 钢水的终点氧含量较高钢水的终点氧含量较高 2) 当终点当终点C在在0.02 0.04范围时，有些炉范围时，有些炉 次钢水氧波动在平衡次钢水氧波动在平衡 曲线附近（区域曲线附近（区域），）， 有些炉次钢水氧含量有些炉次钢水氧含量 则远离平衡曲线（区则远离平衡曲线（区 域域 ），说明在该区），说明在该区 域钢水过氧化严重。域钢水过氧化严重。 v 图图 表表 分分 析析 CFe的选择性氧化平衡点的选择性氧化平衡点 根据式根据式 C + O = CO (1) lg (Pco/ac* %O)= 1149/

33、T2.002 以及反应以及反应 Fe + O = （FeO） (2) lg aFeo/%O = 6317/T 2.739 得到反应得到反应 （FeO）+ C = Fe + CO (3) lg (Pco/ac* aFeo)= 5170/T+4.736 结论：结论： 钢液中钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为的选择性氧化平衡点为C0.035， 也就是说终点也就是说终点C 0.5% 的炉次占的炉次占17%，平均氧含量为，平均氧含量为573ppm。 6.921.021.419.214.517.00.05.010.015.020.025.000.0250.0250.03 0.030.035 0.0350.

34、04 0.040.050.05终点碳含量 （%）百分比 （%）2）炉龄对终点氧含量的影响）炉龄对终点氧含量的影响图图1-37500炉时终点炉时终点C-O关系关系 y = 25x-10200400600800100012001400160000.020.040.060.080.10.12转炉终点碳含量（%）转炉终点氧含量（ppm）终点0乘幂 (平衡氧)y = 25.126x-0.999200400600800100012001400160018000.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08转炉终点碳含量（%）转炉终点氧含量（ppm）终点0乘幂 (平衡氧)3）温度对氧含量

35、的影响）温度对氧含量的影响 图图1-7 1-7 终点温度与氧含量的关系图终点温度与氧含量的关系图 在终点在终点C = 0.0250.04%时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。16201680之间，氧含量总体水平较低，平均为之间，氧含量总体水平较低，平均为702ppm，该范围的炉次共占总炉次的该范围的炉次共占总炉次的30%左右；出钢温度大于左右；出钢温度大于1680时，时，终点钢水氧含量有明显的升高趋势，平均为终点钢水氧含量有明显的升高趋势，平均为972ppm，占总炉次，占

36、总炉次的的70%左右。左右。20040060080010001200140016001800160016201640166016801700172017401760终点温度（）终点氧含量（ppm）终点04）终渣氧化性对终点氧的影响）终渣氧化性对终点氧的影响 图图1-8 1-8 终渣氧化性与氧含量关系终渣氧化性与氧含量关系 图图1-9 1-9 终渣氧化性与碳含量关系终渣氧化性与碳含量关系 渣中（渣中（FeO+MnO）增加，终点）增加，终点O有增加趋势；有增加趋势； 终点终点C0.04，渣中（，渣中（FeO+MnO）增加且波动较大，）增加且波动较大，说明此时吹氧脱碳是比较困难的，而铁则被大量氧化。

37、说明此时吹氧脱碳是比较困难的，而铁则被大量氧化。 0200400600800100012001400160018001214161820222426炉渣中（FeO+MnO）的含量（%）终点氧含量（ppm）终点01416182022242600.02 0.04 0.06 0.080.10.12终点碳含量（%）渣中（FeO+MnO）含量 %MnO+FeO5）氧耗量对终点碳、氧的影响）氧耗量对终点碳、氧的影响 图图1-10 1-10 吨钢氧耗量与终点碳含量的关系吨钢氧耗量与终点碳含量的关系 碳含量为碳含量为C=0.020.04%时，吨钢氧耗为时，吨钢氧耗为4760Nm3/t , 在这一在这一低碳范围

38、内，氧耗波动比较大，这说明低碳时吹氧对去除钢液中低碳范围内，氧耗波动比较大，这说明低碳时吹氧对去除钢液中碳的效率是非常低的，而碳的效率是非常低的，而O2则用去氧化铁，使渣中则用去氧化铁，使渣中FeO升高升高( (图图1-9)，所以使得终点，所以使得终点O含量增加含量增加( (图图1-8) 46.0048.0050.0052.0054.0056.0058.0060.0000.020.040.060.080.1终点碳含量 （%）吨钢氧耗量,Nm3/t吨钢氧耗RH处理过程碳氧统计分析处理过程碳氧统计分析1）转炉终点碳、氧含量与）转炉终点碳、氧含量与RH脱碳结束后的脱碳结束后的O关系关系图图1-11

39、转炉终点、转炉终点、RH脱碳结束时碳氧含量变化脱碳结束时碳氧含量变化转炉终点氧含量转炉终点氧含量 RH脱碳结束氧含量脱碳结束氧含量 脱氧剂消耗脱氧剂消耗 合金收得率合金收得率 夹杂物夹杂物 钢材质量钢材质量 成本成本2 2）RHRH处理前钢中处理前钢中C C、O O含量含量 图图1-12 RH处理前碳含量分布处理前碳含量分布 图图1-13 RH处理前氧含量分处理前氧含量分布布7592931010203040506070500C, ppm百分数, %-362632201030510152025303550060070080090010001100O, ppm百分数，%3 3）RHRH脱碳前后氧含

40、量变化脱碳前后氧含量变化 图图1-14 RH脱碳前后氧含量变化关系图脱碳前后氧含量变化关系图10020030040050060070080090040050060070080090010001100RH到站氧含量，ppmRH脱碳结束后氧含量，ppm4 4）RHRH脱碳结束后钢中碳、自由氧含量分布脱碳结束后钢中碳、自由氧含量分布图图1-15 脱碳结束后的碳含量分布脱碳结束后的碳含量分布 图图1-16 脱碳结束后的氧含量分脱碳结束后的氧含量分布布26352111430510152025303540101020 2030 3040 405050C, ppm百分数， %5113131167051015

41、20253035700O, ppm百分数，%5）脱碳结束后钢中氧与合金收得率的关系）脱碳结束后钢中氧与合金收得率的关系图图1-17 Al收得率随氧含量变化收得率随氧含量变化(BDG) 图图1-18Al收得率随氧含量变化收得率随氧含量变化(IF) BDG：58炉数据，平均铝收得率为炉数据，平均铝收得率为75.72 IF钢：钢：72炉数据，铝收得率平均为炉数据，铝收得率平均为32.17 脱碳结束后随氧含量的增加，铝的收得率都是呈下降趋势的脱碳结束后随氧含量的增加，铝的收得率都是呈下降趋势的 终点氧含量减少终点氧含量减少100ppm，加入的铝合金减少，加入的铝合金减少28.13kg，成本节约，成本节

42、约422元，吨钢元，吨钢Al2O3夹杂减少夹杂减少0.21kg。60657075808590200400600800合金化前的氧含量，ppmAl合金收得率，%1020304050602004006008001000合金化前的氧含量，ppmAl合金收得率，%转炉终点、转炉终点、RH碳氧水平评价碳氧水平评价 RHRH高效生产技术高效生产技术 3 3、RHRH精炼设备的发展精炼设备的发展升温和深脱碳 喷粉脱硫RH RH-OB (新日铁) RH-PB (新日铁) RH-KTB (川崎) RH-PTB (住友金属) RH-MFB (新日铁) RH-IJRH设设备备示示意意图图RH-OB示意图示意图RH-

43、KTB示意图RHPB示意图RH的功能对比表的功能对比表4 4、RHRH冶金功能冶金功能1) 钢水脱碳，碳含量小于钢水脱碳，碳含量小于20ppm20ppm；2）降低钢水O含量，控制夹杂物形态， O20ppm ;3) 钢水化学升温，升温速率可达6/min以上;4) 成分微调，SI、Mn控制0.015。5) 均匀成分、均匀温度,提高合金收得率。6）降低S含量，S10ppm7) 钢水脱氢，氢含量小于2ppm 。4.14.1、 RH高效脱碳技术RHRH高效脱碳高效脱碳 脱碳反应：脱碳反应：CCOOCO CO 00. 21160logTOCPCO RHRH处理脱碳速度式为：处理脱碳速度式为：(1)(1)v

44、 v：RHRH真空室内钢液体积，真空室内钢液体积，m m3 3；akak：脱碳反应速度系数，：脱碳反应速度系数，m m3 3/min/min； C CV V：真空室内钢水碳含量，；：真空室内钢水碳含量，；CeCe：与：与COCO分压平衡的钢液碳含量，。分压平衡的钢液碳含量，。)(eVVCCakdtdCv式中：式中：RH深脱碳的过程深脱碳的过程第一转折点第一转折点%C200300ppm第二转折点第二转折点%C20-40ppm(真空度和真空度和O的控制的控制)脱碳反应速度的影响因素脱碳反应速度的影响因素第一阶段（1）压降速度。采取增加真空能力和预抽真空技术（2）加强搅拌，提高环流速度。 第二阶段第

45、二阶段:(主要反应阶段）主要反应阶段）（1）提高环流速度）提高环流速度;（2）增加钢中氧含量）增加钢中氧含量;（3）提高真空度）提高真空度第三阶段的影响因素。（第三阶段的影响因素。（反应在气液界面上进行）反应在气液界面上进行）（1）提高环流强度）提高环流强度（2）扩大）扩大RH真空室下部槽面积真空室下部槽面积（3）RH真空室下部槽底侧吹真空室下部槽底侧吹Ar（4）RH真空室充真空室充H25、 RH高效的脱碳的控制5.15.1、强真空系统抽气能力和高真空度是强真空系统抽气能力和高真空度是 获得超低碳的必要条件获得超低碳的必要条件 容量，吨容量，吨/ /炉炉 240240 真空室直径，真空室直径，

46、mmmm 30003000 上升、下降管直径，上升、下降管直径，mmmm 550550 上升管气体流量，上升管气体流量，Nl/minNl/min 35003500 真空泵能力真空泵能力(0.5torr(0.5torr 下下) )，kg/hkg/h 12001200 神户制钢加古川厂神户制钢加古川厂2 2RHRH的有关参数的有关参数新日铁名古屋厂新日铁名古屋厂2 2RHRH的有关参数的有关参数容量，吨容量，吨/ /炉炉 25250 0 真空室直径，真空室直径，mmmm 34003400 上升、下降管直径，上升、下降管直径，mmmm 800800 真空泵能力真空泵能力(60torr(60torr

47、下下) )，kg/hkg/h 40004000 真空泵能力真空泵能力(1torr(1torr 下下) )，kg/hkg/h 20002000 加古川厂不同加古川厂不同RHRH真空度对脱碳反应的影响真空度对脱碳反应的影响 提高真空度；提高真空度；增加上升管增加上升管ArAr流量；流量；增加上升、下降管截面积增加上升、下降管截面积 。提高钢水环流速率提高钢水环流速率Q Q的措施：的措施：容量，吨容量，吨/ /炉炉 240240 上升、下降管直径，上升、下降管直径，mmmm 450 450 550550 上升管气体流量上升管气体流量，Nl/minNl/min 1000 1000 3500 3500

48、真空泵能力真空泵能力(0.5torr(0.5torr 下下) )，kg/hkg/h 600 600 1200 1200 神户制钢加古川厂神户制钢加古川厂2 2RHRH的有关参数的有关参数5.25.2、加快钢水环流速率加快钢水环流速率 采取增加浸渍管内径和提高采取增加浸渍管内径和提高ArAr流量的措施非常有效流量的措施非常有效 川崎制铁对浸渍管直径、川崎制铁对浸渍管直径、ArAr流量等影响进行了试验研究流量等影响进行了试验研究 RHRH 装装置置 千千叶厂叶厂 3 3RHRH 水水岛岛厂厂 1 1RHRH 水水岛岛厂厂 2 2RHRH 钢钢包包容容量量，t t 240240 200200 280280 浸渍管浸渍管内径内径，mmmm 450450 300300400 360360450450 Ar Ar 流量流量，Nl/min 3003001500 40040017001700 50050020002000 真空槽真空槽内内钢水钢水深度深度，mmmm - -170170200 0 0150150 0 0150150 真空槽真空槽压压力力，torrtorr