GOR-LF-CC流程生产高洁净不锈钢关键工艺及理论研究
发布时间：2021-01-18 17:13
不锈钢在民用以及工业领域内都有着非常广泛的应用,在大多数应用场合对不锈钢的表面质量往往也有很高的要求。为了满足这样严苛的表面质量要求,不仅需要钢液有良好的洁净度,而且要求连铸工序也要能生产出表面质量合格的连铸坯。不锈钢的冶炼一般采用AOD、GOR和VOD等方法,其中GOR炉具有底部吹炼和渣钢分出的出钢方式等特点,而国内外关于EAF-GOR-LF-CC冶炼工艺流程中钢水脱硫和钢的洁净度的研究不多。因此,本文以西南不锈EAF-GOR-LF-CC冶炼流程为基础,对冶炼过程中钢水洁净度的控制,钢水的脱硫机理以及中间包与结晶器钢液的流场进行了深入研究,得到如下结论:GOR法冶炼过程中夹杂物的演变特征表明,FeSi还原后,钢中主要为CaO-SiO2-MgO-Al2O3-MnO-CrOx液态球形夹杂物,尺寸范围为1μm～22μm。根据夹杂物尺寸和成分的变化关系可将夹杂物分为三类:第一类为直径大于5μm的夹杂物,其成分与渣成分相近,为卷渣类夹杂物。第三类为直径小于2.5μm的夹杂物,其成分变化与渣成分变化相差较大;这些微小夹杂物主要受到钢液成分的影响,大都为内生夹杂物。第二类为直径2.5μm～5μm范...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：191 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１实际ＡＯＤ炉（左）和ＡＯＤ工作原理图（右）??－２－??
为氧化期和还原期两个阶段，氧化期主要根据钢液中的碳含量来不断调整吹??入的氧气和氩气（氮气）比例进行脱碳，当碳含量满足要求后根据冶炼钢种??不同可以进行扒渣处理。随后进入还原期，通过加入硅铁、硅铬、铝等还原??剂和石灰造渣材料调整成分，温度合适即可出钢。??（３）?ＶＯＤ法冶炼??ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ?Ｏｘｙｇｅｎ?Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）真空吹氧脱碳法是原西德维腾特??殊钢厂（Ｅｄｅｌ－ｓｔａｈｌｗｅｒｋ?Ｗｉｔｔｅｎ）于１９６５年所发明的，ＶＯＤ实际图和工作原理图??如图２－２所示。ＶＯＤ法是现今世界范围内第二位的不锈钢冶炼手段，可以冶??炼超低碳、高难度、高纯度的不锈钢产品⑴。ＶＯＤ主要装备有：钢包、真空??罐、氧枪、加料系统、测温取样系统、真空系统和控制系统。ＶＯＤ法主要通??过抽真空降低Ｃ０分压进行脱碳保铬。该工艺是生产不锈钢最合适的真空方??法之一，被认为是生产低碳、低氮不锈钢的最有效的方法。??ＶＯＤ过程主要包含三个阶段：①吹氧脱碳；②真空脱碳；③调整阶段。??ＶＯＤ过程中真空状态下，在Ｐｃｏ的分压抽至ｌＯＯｍｂａｒ时，碳的氧化优先于??铬的氧化，因此能在高铬的水平下脱碳。在生产实践中，最主要的难点是如??何控制氧的喷吹量，达到降碳却不氧化铬。通过二级系统和先进的多功能气??体分析仪（ＭＴＡ）来检测和控制吹氧量ｌＷ１。??＼?ｒ＾ＪＩ?，??／Ｃｗ??钢龟Ｉ?ｆ??吹链孔真空室??ｖ「??图２－２实际ＶＯＤ炉（左）和ＶＯＤ工作原理图（右）??（４）?ＧＯＲ法冶炼??ＧＯＲ（Ｇａｓ?Ｏｘｙｇｅｎ?Ｒｅｆｉｎｉｎｇ）气氧精炼炉是乌克兰国家冶金学院开发的一??种不锈钢精炼炉，ＧＯＲ炉实际图和示
原期两个阶段，氧化期主要根据钢液中的碳含量来不断调整吹入的氧气和??氩气（氮气）比例进行脱碳。随后进入还原期，通过加入硅铁、硅铬、铝等还??原剂和石灰造渣材料调整成分，温度合适即可出钢。但是，ＧＯＲ炉有其独特??的特色，在炉子底部设有吹气口，采用炉底吹入气体进行冶炼。在炉子上方??设有出钢口，出钢方式采用钢渣分出方式，即先将钢水倒入钢包，随后在钢??包钢液面上倒上一层炉渣。ＧＯＲ炉的这种出钢方式对出钢前还原期钢液成分??控制、炉渣控制以及夹杂物控制要求更加严格。??ｍＭＷＢＪ??图２－３?ＧＯＲ炉实际图（左）和示意图（右）??２．１．２不锈钢冶炼工艺路线??不锈钢冶炼工艺继电炉单炼法之后主要以二步法和三步法冶炼工艺为主：??（１）不锈钢二步法冶炼工艺??不锈钢二步法是指初炼炉熔化结合精炼炉脱碳的工艺流程。初炼炉可以??是电炉，也可以是转炉；精炼炉一般指以脱碳为主要功能的装备，如ＡＯＤ、??ＶＯＤ、ＧＯＲ、ＲＨ－ＯＢ?（ＫＴＢ）、Ｋ－ＯＢＭ－Ｓ、ＭＲＰ－Ｌ?等。不锈钢二步法冶炼工??艺典型代表为ＥＡＦ－ＡＯＤ、ＥＡＦ－ＶＯＤ或ＥＡＦ－ＧＯＲ。除此之外还有转炉冶炼??法，主要以铁水为原料，不用电弧炉化钢，在转炉内用铁水加铬矿或铬铁合??金直接熔融还原、初脱碳，在经真空处理脱碳精炼。世界上先后采用转炉铁??水冶炼不锈钢的厂家共有１０余家，目前仍继续生产的仅有４家，它们是新曰??铁八幡、川崎千叶、巴西阿谢西塔和中国太钢。??不锈钢二步法中多使用ＡＯＤ或ＧＯＲ炉与初炼炉配合，可以大量使用高??碳铬铁，效率高，冶金质量好，经济可靠，投资少，可以与连铸相配合。其??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr2O3对Al2O3基渣系黏度的影响[J]. 牛丽萍,张廷安,史冠勇,豆志河. 材料导报. 2011(24)
[2]SUS304不锈钢表面抛光缺陷原因分析及改进措施[J]. 茅卫东. 上海金属. 2011(02)
[3]3Cr17Ni7Mo2SiN不锈钢硫化氢环境下的应力腐蚀开裂[J]. 刘智勇,董超芳,李晓刚. 机械工程学报. 2011(06)
[4]304奥氏体不锈钢夹杂物的冶金行为[J]. 李双江,李阳,姜周华,李伟坚. 东北大学学报(自然科学版). 2010(03)
[5]中间包控流装置优化的数值模拟及生产应用[J]. 张利君,王凤琴,朱志远,韦耀环,薄凤华. 钢铁研究学报. 2010(03)
[6]LF+VOD精炼不锈钢深脱硫研究[J]. 蒋东兵,陶韬,高润贺. 金属加工(热加工). 2009(21)
[7]不锈钢板坯连铸中间包流场数学模拟研究[J]. 田凤纪,吴艳青,秦海军,卢立君,张虎飞,赵艳. 河北冶金. 2009(04)
[8]30t单流板坯连铸中间包内钢液流动的物理模拟[J]. 顾颜,冯美兰,李士琦,王玉刚,陈代明,赵传. 过程工程学报. 2009(S1)
[9]板坯连铸单流中间包控流装置优化模拟研究[J]. 金友林,包燕平,李志斌,刘成志,卫争艳. 炼钢. 2009(02)
[10]酒钢不锈钢板坯铸机中间包流场数值模拟[J]. 刘国平,程树森. 甘肃冶金. 2008(06)
本文编号：2985326
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：191 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１实际ＡＯＤ炉（左）和ＡＯＤ工作原理图（右）??－２－??
为氧化期和还原期两个阶段，氧化期主要根据钢液中的碳含量来不断调整吹??入的氧气和氩气（氮气）比例进行脱碳，当碳含量满足要求后根据冶炼钢种??不同可以进行扒渣处理。随后进入还原期，通过加入硅铁、硅铬、铝等还原??剂和石灰造渣材料调整成分，温度合适即可出钢。??（３）?ＶＯＤ法冶炼??ＶＯＤ（Ｖａｃｕｕｍ?Ｏｘｙｇｅｎ?Ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚａｔｉｏｎ）真空吹氧脱碳法是原西德维腾特??殊钢厂（Ｅｄｅｌ－ｓｔａｈｌｗｅｒｋ?Ｗｉｔｔｅｎ）于１９６５年所发明的，ＶＯＤ实际图和工作原理图??如图２－２所示。ＶＯＤ法是现今世界范围内第二位的不锈钢冶炼手段，可以冶??炼超低碳、高难度、高纯度的不锈钢产品⑴。ＶＯＤ主要装备有：钢包、真空??罐、氧枪、加料系统、测温取样系统、真空系统和控制系统。ＶＯＤ法主要通??过抽真空降低Ｃ０分压进行脱碳保铬。该工艺是生产不锈钢最合适的真空方??法之一，被认为是生产低碳、低氮不锈钢的最有效的方法。??ＶＯＤ过程主要包含三个阶段：①吹氧脱碳；②真空脱碳；③调整阶段。??ＶＯＤ过程中真空状态下，在Ｐｃｏ的分压抽至ｌＯＯｍｂａｒ时，碳的氧化优先于??铬的氧化，因此能在高铬的水平下脱碳。在生产实践中，最主要的难点是如??何控制氧的喷吹量，达到降碳却不氧化铬。通过二级系统和先进的多功能气??体分析仪（ＭＴＡ）来检测和控制吹氧量ｌＷ１。??＼?ｒ＾ＪＩ?，??／Ｃｗ??钢龟Ｉ?ｆ??吹链孔真空室??ｖ「??图２－２实际ＶＯＤ炉（左）和ＶＯＤ工作原理图（右）??（４）?ＧＯＲ法冶炼??ＧＯＲ（Ｇａｓ?Ｏｘｙｇｅｎ?Ｒｅｆｉｎｉｎｇ）气氧精炼炉是乌克兰国家冶金学院开发的一??种不锈钢精炼炉，ＧＯＲ炉实际图和示
原期两个阶段，氧化期主要根据钢液中的碳含量来不断调整吹入的氧气和??氩气（氮气）比例进行脱碳。随后进入还原期，通过加入硅铁、硅铬、铝等还??原剂和石灰造渣材料调整成分，温度合适即可出钢。但是，ＧＯＲ炉有其独特??的特色，在炉子底部设有吹气口，采用炉底吹入气体进行冶炼。在炉子上方??设有出钢口，出钢方式采用钢渣分出方式，即先将钢水倒入钢包，随后在钢??包钢液面上倒上一层炉渣。ＧＯＲ炉的这种出钢方式对出钢前还原期钢液成分??控制、炉渣控制以及夹杂物控制要求更加严格。??ｍＭＷＢＪ??图２－３?ＧＯＲ炉实际图（左）和示意图（右）??２．１．２不锈钢冶炼工艺路线??不锈钢冶炼工艺继电炉单炼法之后主要以二步法和三步法冶炼工艺为主：??（１）不锈钢二步法冶炼工艺??不锈钢二步法是指初炼炉熔化结合精炼炉脱碳的工艺流程。初炼炉可以??是电炉，也可以是转炉；精炼炉一般指以脱碳为主要功能的装备，如ＡＯＤ、??ＶＯＤ、ＧＯＲ、ＲＨ－ＯＢ?（ＫＴＢ）、Ｋ－ＯＢＭ－Ｓ、ＭＲＰ－Ｌ?等。不锈钢二步法冶炼工??艺典型代表为ＥＡＦ－ＡＯＤ、ＥＡＦ－ＶＯＤ或ＥＡＦ－ＧＯＲ。除此之外还有转炉冶炼??法，主要以铁水为原料，不用电弧炉化钢，在转炉内用铁水加铬矿或铬铁合??金直接熔融还原、初脱碳，在经真空处理脱碳精炼。世界上先后采用转炉铁??水冶炼不锈钢的厂家共有１０余家，目前仍继续生产的仅有４家，它们是新曰??铁八幡、川崎千叶、巴西阿谢西塔和中国太钢。??不锈钢二步法中多使用ＡＯＤ或ＧＯＲ炉与初炼炉配合，可以大量使用高??碳铬铁，效率高，冶金质量好，经济可靠，投资少，可以与连铸相配合。其??－４－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr2O3对Al2O3基渣系黏度的影响[J]. 牛丽萍,张廷安,史冠勇,豆志河. 材料导报. 2011(24)
[2]SUS304不锈钢表面抛光缺陷原因分析及改进措施[J]. 茅卫东. 上海金属. 2011(02)
[3]3Cr17Ni7Mo2SiN不锈钢硫化氢环境下的应力腐蚀开裂[J]. 刘智勇,董超芳,李晓刚. 机械工程学报. 2011(06)
[4]304奥氏体不锈钢夹杂物的冶金行为[J]. 李双江,李阳,姜周华,李伟坚. 东北大学学报(自然科学版). 2010(03)
[5]中间包控流装置优化的数值模拟及生产应用[J]. 张利君,王凤琴,朱志远,韦耀环,薄凤华. 钢铁研究学报. 2010(03)
[6]LF+VOD精炼不锈钢深脱硫研究[J]. 蒋东兵,陶韬,高润贺. 金属加工(热加工). 2009(21)
[7]不锈钢板坯连铸中间包流场数学模拟研究[J]. 田凤纪,吴艳青,秦海军,卢立君,张虎飞,赵艳. 河北冶金. 2009(04)
[8]30t单流板坯连铸中间包内钢液流动的物理模拟[J]. 顾颜,冯美兰,李士琦,王玉刚,陈代明,赵传. 过程工程学报. 2009(S1)
[9]板坯连铸单流中间包控流装置优化模拟研究[J]. 金友林,包燕平,李志斌,刘成志,卫争艳. 炼钢. 2009(02)
[10]酒钢不锈钢板坯铸机中间包流场数值模拟[J]. 刘国平,程树森. 甘肃冶金. 2008(06)
本文编号：2985326
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