基于碳、氧、温度协调控制的超低碳钢RH关键技术研究

发布时间：2020-08-09 14:38

【摘要】：随着汽车工业的发展,我国已经成为世界第一汽车生产国和消费国,超低碳IF钢作为深冲用钢,是汽车复杂冲压件的主要材料,不仅要求较高的洁净度,还要保证钢中较低的碳含量。生产过程中工艺控制、流程匹配对IF钢产品质量有很大的影响,而生产过程中,碳、氧、温度的协调控制是高质量超低碳钢生产的关键。本文针对超低碳IF钢生产工艺,结合某钢厂超低碳IF钢生产实际,对不同生产条件展开研究,阐述了IF钢工艺控制中几个关键问题:RH快速脱碳工艺技术、低碳高氧条件下碳粉预脱氧工艺控制、高碳低氧条件下二次动态顶渣改质工艺控制、低温进站条件下化学升温工艺控制及超低碳IF钢合理的温度控制模式等,为高品质超低碳钢生产提供依据。在低碳高氧条件下,为了合理控制脱碳反应结束活度氧及夹杂物,提出了碳粉预脱氧工艺,预脱氧工艺主要产物为CO和CO2,在真空条件下反应生成的气体会在真空室中排出,从而降低钢液氧浓度,做到无污染脱氧。通过现场试验确定真空过程中碳粉合理的加入条件;分析了碳粉预脱氧过程中碳、氧反应行为,并在此基础上建立了RH碳氧反应模型,试验结果表明预脱氧工艺能显著降低脱碳终点活度氧、铝耗及铸坯全氧。为了充分利用顶渣氧,提出了二次动态顶渣改质工艺,通过热力学计算、实验室试验及现场试验分析二次动态顶渣改质工艺和常规工艺对夹杂物控制、脱碳反应效果的影响,确定了二次动态改质工艺操作要点,分析了不同顶渣氧化性对脱碳反应过程碳、氧反应行为的影响,研究顶渣FeO在脱碳反应过程中作用机理,建立了脱碳终点活度氧预测模型。在碳、氧、温度协调控制的基础上,系统研究超低碳钢化学升温过程控制,确定合适的铝氧升温及洁净度控制工艺,对脱碳反应过程温度影响因素进行分析,在此基础上建立超低碳钢温度预测模型,为合理的温度控制提供依据。
【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】：

首钢,武钢,攀钢,马钢

图２－１邋２００８年－２０１８年中国汽车产销量逡逑我国从１９８９年开始研制ＩＦ钢，宝钢、鞍钢、武钢、攀钢、马钢、首钢逡逑京唐、首钢迁钢、邯钢等公司先后开展ＩＦ钢的研究工作，到目前为止，我国逡逑－２－逡逑

示意图,开发试验,第一

图２－３日本引进的ＲＨ示意图逡逑２０世纪８０年代至今，ＲＨ的功能越来越多样化，ＲＨ精炼技术的处理能逡逑力和使用钢种范围不断扩大，工艺及设备不断完善，已由原来的单一脱气功逡逑能发展成为一种具有脱磷、脱氧、脱碳、脱硫和去除杂质、升高温度和调整逡逑钢液成分等多种功能的炉外精炼技术。其多样化的功能主要包括［２Ｍ９］：逡逑（１）真空脱碳：ＲＨ过程具有较强的脱碳功能，在２０邋ｍｉｎ处理周期内生逡逑产的超低碳钢能够达到［Ｃ］彡２０邋ｐｐｍ的水平；逡逑（２）真空脱气：生产的纯净钢能够达到［Ｈ］＜１．５ｐｐｍ，［Ｎ］＜２０ｐｐｍ的逡逑水平；逡逑（３）脱硫：ＲＨ工艺与喂线、喷吹结合，使其具备了喷粉脱硫功能，通逡逑过ＲＨ－ＰＢ，ＲＨ－ＩＪ，邋ＲＨ－ＫＴＢ，ＲＨ－ＰＴＢ等处理后生产的超低硫钢能够达到［Ｓ］逡逑－４－逡逑

脱碳,脱碳反应,氧含量,碳含量控制

０逦１００逦２００逦３００逦４００邋５00邋６００逦７００邋ＫｆＫ）逡逑｜Ｃ）邋／邋１０＂逡逑图２－５邋ＲＨ脱碳前后的碳氧逡逑宝钢［９］也得到了类似的规律，脱碳前碳含量控制在２８０－４００邋ｐｐｍ，氧控制逡逑在邋５００－６５０邋ｐｐｍ。逡逑日本神户钢铁［４１］对［0］为邋１00邋ｐｐｍ，邋４００邋ｐｐｍ，邋８００邋ｐｐｍ邋和邋１０００邋ｐｐｍ邋的脱逡逑碳情况进行比较，得到如图２－６所示的结果，从图中可以看出，钢液中氧含逡逑量越高，则脱碳反应越快，但是当［０］达到８００邋ｐｐｍ后，脱碳反应速率没有明逡逑显提尚。逡逑００４邋邋１逦逦邋Ｉ邋逦逦１逦逦逦１邋邋邋１邋邋逡逑（％Ｃ９－０邋０３７－邋０．０１５逡逑［％ＳＨ）．００５逡逑Ｉ邋＾邋＼逦Ｇ＾）．８—１．７Ｎｍ＾ｍｉｎ逡逑０．０３邋？逦、、＼逦Ｋｊｆ３ｘ１０７％／Ｐａ名逡逑Ｖ邋＼邋＼逦逦（％0）－0．0１逡逑０．０２邋■逦ｉｘ邋＼逦－邋－｜％0Ｈ）0４逡逑ｒｒ逦．．逦＼逦．邋．邋．邋［％ｑ＝０．０８逡逑＾逦Ｖ、逦＼邋一邋？逡逑一逦ｖＮ邋逦逡逑０．０１邋．邋＼逡逑０．００邋？逦？？一—－逡逑０逦５逦１０逦１５逦２０逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｍｉｎ）逡逑图２－６钢中氧含置对脱碳的影响逡逑图２－７是攀钢［４２］在１３０ｔ邋ＲＨ炉得到的初始钢中［Ｃ］0＝３００邋ｐｐｍ时，不同初逡逑始氧含量［？］0的脱碳情况：在初始钢中氧含量［0］0为４００－６００邋ｐｐｍ的范围内，逡逑初始氧含量较高时，脱碳速率较快，脱碳终点碳含量也较低。随着［０］0继续逡逑升高

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