转炉冶炼超低碳、超低氮钢的工艺技术

ppboy

分析了武钢90ｔ顶底复吹转炉冶炼<0.005%Ｃ,≤0.005%Ｎ超低碳、氮钢的两种冶炼工艺技术,即常规工艺:ＫＲ脱Ｓ→ＬＤ→ＲＨ ＫＴＢ→ＣＣ和双联工艺:ＫＲ脱Ｓ→ＬＤ脱Ｓｉ、Ｐ→ＬＤ复吹脱碳→ＲＨ ＫＴＢ→ＣＣ。实践表明,常规工艺冶炼时中间包钢水平均Ｃ含量为25.5×10-6、平均Ｎ含量为18.5×10-6;双联工艺冶炼时,中间包钢水平均Ｃ含量为16×10-6、平均Ｎ含量为19×10-6,双联工艺吹炼终点[Ｐ](60×10-6)比常规工艺(110×10-6)低。
　　当代转炉典型的超低碳、超低氮钢的生产工艺流程主要分为常规工艺和双联工艺两种。
　　通过调研武钢二炼钢生产超低碳、超低氮钢的现状,对整个冶炼工艺[Ｃ]、[Ｎ]行为进行分析研究。冶炼磁屏蔽钢的化学成分见表1。
表1　ＷＣＰ1磁屏蔽钢化学成分/%
Table chemical composition of WCP1 magnetic screen steel/%
Ｃ        Ｓｉ        Ｍｎ        Ｐ        Ｓ        Aｌｓ        Ｎ        Ｎｉ        Ｃｒ
<0.005        ≤0.02        0.16～0.30        <0.015        ≤0.010        ≤0.005        ≤0.0050        0.02～0.04        0.02～0.03
　　所用设备和工艺路线:ＫＲ机械搅拌式铁水预处理,90ｔ顶底复合吹炼氧化转炉(ＬＤ),80ｔ钢水ＲＨ ＫＴＢ、ＷＰＢ真空精炼,弧形连铸机连铸。工艺路线为1)ＫＲ脱Ｃ→ＬＤ→ＲＨ ＫＴＢ→ＣＣ(常规工艺);(2)ＫＲ脱Ｓ→ＬＤ脱Ｓｉ、Ｐ→ＬＤ复吹脱碳→ＲＨ ＫＴＢ→ＣＣ(双联工艺)。
　　1“常规工艺”冶炼超低碳、超低氮钢
　　图1可见,“常规工艺”冶炼终点钢水平均碳含量为0.045%,到真空为0.0408%,真空精炼终点为0.0016%,中间包钢水为0.0026%,最终铸坯为0.0035%。冶炼终点钢水平均氮含量为0.0018%,到真空平均为0.0013%,精炼结束为0.0018%,中间包浇铸时为0.0019%,铸坯为0.0015%。
　　ＲＨ通常能在15ｍｉｎ内将钢水的碳脱至20×10-6以下。由图1可见,超低碳低氮钢二次精炼后的增碳较严重,主要发生在钢水出真空到中间包及从中间包浇铸成坯的过程中,平均增碳率分别为37%和39%。这说明,必须严格控制钢包耐火材料、大包覆盖剂、大包滑板、引流砂、大包长水口、中包涂料、中包挡板、中包覆盖剂、中包塞棒、浸入式水口、结晶器保护渣等材料的碳含量。

　　图1常规工艺(ａ)双联工艺(ｂ)不同工位钢中碳、氮含量
　　超低碳低氮钢的增氮主要发生在真空精炼工序,其次是钢水出真空到中间包的过程稍有吸氮。弱脱氧出钢,钢水到真空不吸氮,转炉冶炼脱氮能力较强,冶炼终点钢水平均氮含量仅为0.0018%,由于真空度原因真空精炼难于继续脱氮,反而增氮,钢水从中间包浇铸成铸坯,钢中氮含量却大幅下降。

　　图2　转炉冶炼超低碳、超低氮钢终点碳、氮含量与自由氧含量的关系　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　图2可见,控制冶炼终点钢水的氧含量,就能控制钢中的氮含量,而钢水的氧含量又是与碳含量直接对应。所以,控制终点钢水的碳含量可以间接控制氮含量。
　　2“双联工艺”工艺冶炼超低碳、超低氮钢
　　“双联工艺”冶炼超低碳、超低氮钢,冶炼终点碳含量平均为0.034%,真空精炼终点平均为0.0015%,到中间包平均为0.0016%,出真空到中间包增碳为1×10-6,增碳率为6.7%。真空精炼终点氮含量平均为0.0019%,到中间包平均为0.0019%,这过程几乎不增氮。
　　图1(ｂ)可见:“双联工艺”的真空精炼后和中间包的钢水碳含量较低,并且本次试验对钢水增碳的控制较为理想。“常规工艺”和“双联工艺”在转炉脱氮能力上没有差别,关键是防止后工序增氮。由于“双联工艺”在脱磷的热力学、动力学条件上优于传统工艺,所以“双联工艺”的吹炼终点[Ｐ]比正常工艺要低得多。统计得出,“常规工艺”吹炼终点[Ｐ]平均为110×10-6,二次精炼后平均为100×10-6;“双联工艺”吹炼终点[Ｐ]平均为60×10-6,二次精炼后亦为60×10-6。
　　3　结论
　　(1)超低碳、超低氮钢二次精炼后的增碳较严重,主要发生在钢水出真空到中间包及从中间包浇铸成坯的过程中。必须严格控制钢包耐火材料、滑板、塞棒、水口、覆盖剂等的碳含量。
　　(2)控制终点钢水的碳含量可间接控制钢水的氮含量。
　　(3)“双联工艺”与“常规工艺”相比较,主要体现在脱磷能力有所提高,在其它有害元素的去除方面相差不大。
    (4)超低碳、超低氮钢的冶炼,其脱碳关键环节在ＲＨ ＫＴＢ工序。脱氮关键环节在转炉冶炼工序,真空精炼过程要防止钢水增氮。

ppboy

初来咋到。 第一次发帖， 希望大家多多支持， 多指导，多批评。

windak

楼主能把冶炼的东西传上来，这已经是难能可贵了。这个论坛最火的是铸造。而作为上游的冶炼，相信是很多人想知道的，特别是楼主提及的超低碳、超低氮钢.对于铸造，不论铸钢还是铸铁，这种材料相信都是极好的材料（相信目前多数的铸造都用废钢作为主要原材料了），多谢楼主上传的资料。