洁净钢生产工艺及技术.ppt

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1、洁净钢生产工艺及技术概述报告人：亓捷指导老师：姜茂发教授刘承军教授WWH什么是洁净钢？钢为什么不洁净？如何生产洁净钢？2洁净钢用来标志近来钢铁冶炼发展及其应用特别是针对与氧化物夹杂相关的洁净度问题。在钢中要尽可能地去除有害组元，在冶金熔体、铸坯和钢材中要求有非常均匀的分布。洁净度因钢种和用途不同而不同。3洁净钢当钢中的非金属夹杂物直接或间接地影响产品的生产性能或使用性能时，该钢就不是洁净钢。如果非金属夹杂物的数量、尺寸或分布对产品的性能都没有影响，那么这种钢就可以被认为是洁净钢。4钢中的夹杂物---分类内生夹

2、杂物：与钢液成分处于平衡状态，自然生成，只能减少，无法完全去除。外来夹杂物：与冶炼过程相关，采用合适的冶炼工艺可以减少或避免。5钢中的夹杂物---来源加入脱氧剂后生成的脱氧产物、裸露的钢液被大气氧化和被耐火材料氧化生成的二次氧化产物。炼钢过程中，由于钢液或渣对耐火材料的化学或热侵蚀作用以及固态耐火材料颗粒脱落进入钢液。卷渣产生的夹杂物，渣钢界面上钢水流速较大以及渣的乳化使液态渣滴卷入钢液。6钢中的夹杂物---控制/去除避免生产过程中夹杂物的生成。促使夹杂物向渣/气、钢/渣或钢液/耐火材料界面移动，使其进一步脱

3、离钢液进入界面并从界面分离。深度脱氧，出钢时确保稳定的、低的氧化性保护性气氛，防止二次氧化改良覆盖剂、保护渣和耐材，防止卷渣和大颗粒夹杂氩气或电磁搅拌促进及杂物的上浮合理改进、选取生产设备7洁净钢生产工艺及技术图1.钢铁生产工艺流程图8钢包操作气体搅拌图2.顶吹氧气搅拌真空脱气RH、RD、REDA、钢包脱气、V-KIP图3.REDA装置图4.钢包脱气9钢包操作钢包加热不提高出钢温度，可获得更多的精炼时间。降低铸坯由于温度导致的降级处理率，有利于夹杂物去除。增加对钢水洁净度和成分的控制。更容易生产低磷、碳、硫、

4、氧、氮和氢含量的钢种。10钢包操作钢包炉图5.钢包炉合适的顶渣成分。需大吹气量搅拌钢液，增加了卷渣和二次氧化。长时间小气量吹氩促进夹杂物上浮。能精确控制钢液成分、钢液洁净度和温度。11钢包操作真空电弧加热脱气图6.真空电弧加热(VAD)真空、搅拌、加热和合成渣利于脱氢、脱硫、去除夹杂物。真空加合金调节钢液成分，提高收得率。喂钙变性夹杂。连铸前精确控制钢水温度。促进渣钢间的反应，利于去除夹杂物。12钢包操作CAS-OB图7.CAS(-OB)装置化学方式加热钢水。底吹氩、脱氧、加入合金。吹氧加铝加热钢水→≥5mi

5、n搅拌→20min左右静置。13钢包操作钢液成分出钢条件耐火材料脱氧剂和合金的加入钢包衬与钢包残留物钢包渣夹杂物变性精炼时间14炉渣乳化乳化渣产生机制出钢铸流冲击渣层渣钢界面气泡引起的搅动钢流速度和方向变化引起渣钢界面之间的漩涡和剪切力弥散在连铸结晶器钢液表面的渣滴最容易引起铸坯缺陷15炉渣乳化连铸结晶器内的卷渣机理通过连铸结晶器窄边的上升回流流股。不稳定的回流产生的高剪切应力。定期在SEN后方卡门漩涡区产生的下排流。从SEN出口到表面的大的氩气泡。SEN出口布流不均匀引起在较高钢通量的情况下，钢水和保护渣之

6、间聚集的泡沫。与过大的氩气流量有关，塞棒系统1.9L/min，滑板系统最大6L/min。16炉渣乳化影响卷渣的参数Kelvin-Helmholtz不稳定性标准（不同层流之间相对运动波动性）Taylor-Saffman不稳定性标准（不同黏度与密度）产生剪切应力，同时由于表面张力的作用产生颈缩。流体不稳定性标准与脉动流有关，从结晶器流入的不同流股会产生波动，从而发生卷渣。Δv约为42cm/s，适于高拉速17炉渣乳化量纲分析法临界速度随着黏度的增大和渣层厚度的减小而增加。增大保护渣黏度可减少保护渣卷入，减少缺陷。保

7、护渣密度和表面张力等亦对卷渣行为有所影响，不能仅仅靠改变保护渣成分实现。18炉渣乳化渣钢的物理化学性能流动行为系统的几何尺寸浸入式水口的浸入深度拉速氩气流量结晶器尺寸水口外形流动控制机制堵塞程度19炉渣乳化漩涡下排(漩涡型漏斗)和汇流下排(非漩涡型漏斗)稳态漩涡和非稳态漩涡表面微凹、表面漩涡、全面发展卷吸空气的漩涡低流速下，漩涡随着流出速度的增加而达到最大稳定的高流速下，随着流出速率的增加，熔池临界深度减小漩涡卷渣20炉渣乳化K-流动能量损失随着渣钢比率的增加，临界熔池深度增大漩涡卷渣21炉渣乳化限制涡流的方

8、法在水口附近设置流体障碍物吹气可延缓涡流产生改变水口形状或暂时关闭水口效果不明显22二次氧化图8.表面缺陷与结晶器中T[O]之间的关系图9.宏观夹杂物数量与T[O]之间的关系钢液二次氧化的原因被合金中的氧化物污染在钢包和中间包中与渣的反应上一炉附着在钢包内壁或者RH浸渍管内的渣瘤污染钢液钢液与空气之间的反应（出钢、精炼、中间包内）钢液与不同容器或长水口耐火材料内衬之间的反应23二次氧化渣中FeO含量