大通量薄板坯流程的高品质低碳钢夹杂物控制关键技术研究
发布时间：2020-07-22 11:53
【摘要】：本文针对大通量薄板坯流程在生产高品质低碳钢过程中的夹杂物控制难题,利用武钢CSP产线的精炼装备进行了工业试验并结合热力学计算与分析,以ESP结晶器为原型,应用三维粒子图像测速(PIV)技术和快速傅里叶变换(FFT)原理进行了物理模拟实验,形成了大通钢量条件下薄板坯生产流程的夹杂物控制工艺技术。其主要研究结论归纳如下:(1)对比了 LF+钙处理和LF+RH+钙处理两种精炼工艺路线生产低碳钢时钢水的洁净度、夹杂物的情况。采用LF+钙处理精炼工艺条件下,钙处理后,钢中平均夹杂组成主要位于CaO-MgO-Al2O3三元相图的液相区。采用LF+RH+钙处理精炼工艺条件下,由于渣中氧化性较高,钙处理夹杂变性不充分,钙处理前后夹杂物组成变化不明显,需要在LF工序造还原渣降低渣中氧化性使钙处理充分发挥夹杂物变性作用。对于大多数钢种,采用LF+钙处理精炼工艺能够满足钢水洁净度和夹杂物变性的需要,对于氮含量控制要求较高的钢种,建议采用LF+RH+钙处理精炼工艺路线。(2)采用薄板坯流程生产低碳低硅铝镇静钢时,将LF精炼过程渣中的w(CaO+MgO)/w(SiO2)值控制在 6~7,w(CaO+MgO)/w(A12O3)值控制在2.1-2.3左右时,不仅有利于提高脱氧率,降低钢中T.O,而且还有利于低熔点CaO-MgO-A12O3夹杂物的生成,降低钢中夹杂物。试验结果和热力学计算分析结果一致。(3)采用工业试验和热力学计算分析相结合的方法,研究了低碳铝镇静钢钙处理过程中夹杂物的转变机制。根据热力学计算分析,建立了钙处理过程Al-S-Ca的热力学关系,提出了薄板坯精准钙处理夹杂物变性技术。当钢中[A1]含量为 0.020%-0.035%时,[Ca]含量为 0.0008%-0.0015%时,[S]含量为≤0.0027%时,生成的夹杂物为液态钙铝酸盐夹杂,并同时避免生成纯的CaS夹杂。优化工艺应用于大生产后,薄板坯水口结瘤发生率从优化前的1.04%下降到0.47%,钢质的夹杂改判率从优化前的1.23%下降到0.75%。(4)采用大通量浸入式水口条件下,在结晶器液面下600mm~800mm的区域内钢液动能大,对坯壳的冲击动能大,容易发生坯壳重熔甚至漏钢;结晶器液面流速多处位置超过了 0.30m/s的卷渣临界值,弯月面处液面波动较为剧烈,在通钢量为7.5t/min时,波动幅度已超过±7mm,卷渣风险高。在现有水口结构条件下,综合结晶器原始液面波动及液面波动指标分析,结晶器的最佳通钢量为6.0t/min,最佳浸入深度为220mm。(5)随着通钢量增大,水口出口射流及窄边回流区钢水流速均增大,结晶器上回流漩涡的涡心位置下降,且向结晶器窄边附近移动;结晶器液面波动越发剧烈;流量一定条件下,扩大浸入式水口出口面积和增加浸入式水口浸入深度都能一定程度上降低结晶器液面流速和液面波动,进而降低卷渣风险。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF769
【图文】：
截止２０１７年年底，全世界共建成６７条薄板坯连铸连轧产线，详细情况逡逑见表２－１，年产能超过１．２亿吨，其中中国有１７条产线（见表２－２），此外，逡逑中国还有４条采用无头乳制技术的产线在建［１３１。中国的薄板坯产线无论是产逡逑线数量和产能都是世界领先的。逡逑表２－１．全球薄板坯连铸连乳产线统计逡逑国家逦产~柫俊蹂尾埽义希茫樱绣澹桑樱绣澹疲裕樱义澹驽澹
本文编号：2765778
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF769
【图文】：
截止２０１７年年底，全世界共建成６７条薄板坯连铸连轧产线，详细情况逡逑见表２－１，年产能超过１．２亿吨，其中中国有１７条产线（见表２－２），此外，逡逑中国还有４条采用无头乳制技术的产线在建［１３１。中国的薄板坯产线无论是产逡逑线数量和产能都是世界领先的。逡逑表２－１．全球薄板坯连铸连乳产线统计逡逑国家逦产~柫俊蹂尾埽义希茫樱绣澹桑樱绣澹疲裕樱义澹驽澹
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