1、纯净钢生产技术,钢冶金质量控制,一评价钢冶金质量的指标二冶金质量控制的思路三冶金质量指标控制现状,1 钢冶金质量的评价指标,成分控制 1）最佳成分控制 a）成分范围内钢的综合性能要好；b）成本最低。 2）微量元素控制 a）有利影响的元素控制；b）不利影响的元素控制。纯净度控制 1）非金属杂质 S、P及一些卤族元素 2）非金属夹杂物 a)氧化物类型夹杂物； b)氮化物类型夹杂物； c)硫化物类型夹杂物； d)磷化物类型夹杂物。,3）气体控制 N、H、O4）金属杂质 a）低熔点色金属；b）Ni、Cr、Mo、Cu、Zn 铸态组织 a）铸态结构； b）内部质量（偏析、疏松、缩孔）； c）表面质量（表面
2、裂纹等）,2 冶金质量控制的必要性,2.1 钢种服役条件对钢液纯洁度的要求,2.2 优质钢对炼钢去除杂质的要求,3 冶金质量控制的工艺路线,国内外厂家生产洁净钢的水平,LF 精 炼 技 术,1 LF精炼目的,钢水温度满足连铸工艺要求；处理时间满足多炉连浇要求；成份微调能保证产品具有合格的成份及 实现最低成本控制；钢水纯净度能满足产品质量要求。,2 LF精炼工艺,出钢,钢包车吹氩,钢包到等待位置,处理渣,吹氩搅拌出钢过多出钢带渣,正常,颜色流动性初炼炉渣,正常,A,B,C,D,E,F,钢包取样,加入合金，均匀化及调节温度,喂入Ca-Si丝,钢包取样,停氩,吊往连铸台,吹氩搅拌出钢过多出钢带渣,正
3、常,G,H,I,J,K,L,M,加合金与喂CaSi线间时间不足；喂CaSi线后吹氩时间不足；加入CaSi不正确；成分不合；温度不合适,N,B 钢包车吹氩直到钢包吊往钢包炉等待位置。此阶段吹氩搅拌达以下重要的冶金目的： 1）合金与造渣剂的熔化溶解； 2）均匀熔池温度； 3）去除脱氧产物； 4） 脱硫 。,C 钢包到钢包炉等待位置后，钢包炉处吹氩接通，吹氩时保证不裸露钢液面，但当要从料仓加料时，增加氩气流量，吹开渣面，料加到裸露的钢液面上。 对于生产高质量钢，需要铝脱氧时，最好在等待位置喂铝，尽早脱氧，是最佳去除脱氧产物的条件。,D 吹氩 工艺要求：吹氩钢液面裸露，在裸露面处加入合金。 存在问题：
4、渣面吹不开。 解决对策：钢包就要被吊到紧急处理站进行瞬间 大压力吹氩，吹开多孔， 如果还不行的话就要进行倒包处理。自由空间与下渣 工艺要求：应该保证合适的吹氩量，不要把钢渣溅出钢包。 下渣量不要超过钢包炉弃渣处理。 存在问题：出钢量大，下渣多。 解决对策：过多的钢液及渣倒入渣包中。,E 钢包到电极位置，开始处理渣。加入石灰和Al2O3,加热3min后，通过渣门观察渣。这一阶段的渣子应该是流动性好，取渣样凝固时呈灰白色，这很重要可确保最佳的冶金渣操作。渣子基本的功能是： 1）吸收脱氧产物及脱硫产物； 2）防止熔池的二次氧化； 3）防止熔池的热量损失； 4） 防止由于电弧辐射造成的耐材损失。,F
5、渣处理 工艺要求：加入石灰、Al2O3及铝粒后，渣应为液态并且在固态时呈灰白色。 存在问题：不能把渣处理到合适的状态。 解决对策：回炉处理。 渣色 工艺要求：固态时呈灰白色。 存在问题：正常处理后渣发黑。 解决对策：加铝粒脱氧直到渣呈灰白色。渣粘度 工艺要求：渣呈液态。 存在问题：1）渣中含有不熔石灰；2）渣太稀 解决对策：1）多加Alumet；2）多加石灰。,G 加热及处理渣后，测温，取第一样。,H 合金收得率 工艺要求：加入的合金按预定的合金收得率改变钢液成分。 存在问题：钢液成分与加入的合金数量不一致。 解决对策：用铝粒脱氧以确保氧化元素（如Mn)的最佳收得率，熔池加热搅拌5min以确保
6、出钢加入的合金溶解；如果没有出现预期的结果，必须加入新的合金。 保证钢质量 工艺要求：保证钢质量的所有元素应在规定的最大限内，铝随着精炼过程的进行而减少。 存在问题：不能控制成分，保证预期的钢质量。 解决对策：如果可能改钢种，否则如果Cu0.5%、Sn0.035%，进行回炉处理。,I 根据出钢加入的合金量及钢包炉第一样分析结果，确定加入的合金量以达到成品钢要求的成分。 成分调整从基本合金控制C、Si、Mn开始，控制微合金元素Nb、Ti、B及V结束。 要求一定质量的钢基本合金还包括Cr和Ni。 需要铝处理的质量钢，工艺过程要喂铝以保证钢中的铝含量在最低限。 电极加热控制钢液温度，并在精炼过程中测
7、温，加入合金要降低钢液温度。一般经验6档电压的升温速度为2 /min。 脱硫是钢包炉工艺的重要功能，脱硫的最佳条件是可进行渣处理及熔池温度高于1580 。 可生产含硫质量的钢，在钢包处理末期通过喂硫线控制钢中硫含量。,J 当钢成分合格，进行喂线夹杂物变性，提高钢液的可浇注性。之后吹氩5min。K 喂CaSi(或硫线）后，测温，取样分析控制最终成分。L 最后一次加料后，吹氩搅拌36min。太短不能均匀成分与温度。太长会产生熔池的二次氧化。,M 合金加入至喂CaSi线的时间 工艺要求：最后的合金加入至喂线应吹氩搅拌5min。 存在问题：如果吹氩搅拌不足5min，钢质量降级。 喂CaSi丝 工艺要求
8、：喂丝量不少于20kg。 存在问题：如果喂丝量不足，钢质量降级。喂CaSi丝后的吹氩时间 工艺要求：喂CaSi丝后吹氩时间不少于3min，方可吊往连铸。 存在问题：如果吹氩时间不足，钢质量降级 。,浇注温度 工艺要求：正常条件下，保护浇注温度为5 ，浇注工可根据条件改变。 浇注过程中的成分偏差 工艺要求：成分最大偏差满足以下要求：C 0.03%；Mn 0.12%，Si 0.1% CEQ 0.03%。 存在问题：如果钢成分不在成分偏差的最大范围，钢质量降级。,N 精炼结束后，钢包吊往连铸。,工艺过程中应注意1 铝的氧化 如果铝迅速降低，表明氧化速率很高，要喂铝降低钢中的溶解氧到一定程度，这时钢液
9、中的铝就稳定了。即使延长计划处理时间也要做这项工作，可以测定钢中的自由氧，但不是必须的步骤。2 钢包钢液温度的稳定 由于不熔材料或冷耐火材料导致熔池温度不稳定，即使延长计划处理时间也要继续加热及吹氩。3 特殊工艺 钢的纯净度取决于脱氧产物及其它夹杂如何被渣吸收的，而可浇注性则取决于未被渣吸收夹杂的Ca处理变性。要获得高纯净度及良好的浇注性能，最佳条件是钢液在符合成分、流动性好并不打破渣层下，喂入合适的Ca-Si线吹氩搅拌。,4 操作参数的记载 加入的材料、通电时间、吹氩搅拌时间、成分分析、测量值都贮存在过程计算机并以钢包炉报表的形式打印。5 操作者资格 操作者应在实践中培训直到很自信地操作计算
10、机控制所有功能。 操作者应在钢包炉平台上培训，熟悉钢包处理以及钢包处理的工艺规程。操作者应该能生产规定的所有钢种。6 控制设备 测温枪、定氧仪、合金称量设备及喂线机被控制并按计划校准。,3 LF工艺过程操作要点,根据钢液中酸溶铝的要求及钢液中溶解氧控制加铝量的喂铝线操作；考虑埋弧加热、脱硫、吸附夹杂物的造渣操作；考虑防止吸气、卷渣以及加快夹杂物去除的最佳搅拌模型控制的吹氩搅拌处理；考虑温度目标控制的电弧加热制度； 考虑达到目标成分及最低成本的钢液成份微调。,提高钢材质量，节能降耗,钢液温度,钢液成份,钢液纯洁度,钢包蓄热散热,渣表面散热,钢液成份微调,精炼过程吹氩搅拌,喂 线工 艺,出钢及精炼
11、的脱硫,出钢及精炼氧的降低,成渣热及渣钢反应热,LF/VD系统工艺优化,出钢及精炼防止吸氮,4钢液成分控制,钢液脱氧良好（溶解氧最低）白渣精炼（渣中不稳定氧化物最低）前一次取样具有代表性（钢水成分的稳定性）准确的钢水重量（考虑加入合金对钢液量的影响）准确的合金成分（注意磷的含量）在线快速分析设施（要求分析响应时间小于3min）,4.1窄成分控制前提,成分控制模型为： 式中： ：钢液重量，kg； ：某种合金用量，kg； ：某种元素的目标含量，%； ：某种元素在钢液中的含量，%；,4.2成分控制模型,4.3模型的应用,长特弹簧钢,大冶钢厂轴承钢：成份偏差0.01-0.02%。长特一分厂弹簧钢：成份
12、偏差0.01-05%；,4.4结论,5钢液温度控制,钢包的蓄热；渣散热；吹氩；合金补加；喂线；成渣及渣钢反应；脱硫加渣料。,影响钢液温度的因素,5.1 钢包衬的蓄热及包壳散热,5.1.1 60t钢包各部分尺寸,5.1.2 60t钢包包衬内温度分布,5.1.3 预热温度对钢液温度的影响,5.2 渣表面散热,50mm 渣层内温度与时间、渣厚的变化关系,不同渣厚条件下，渣表面热损失随时间的变化（图中由上至下曲线分别是渣厚30mm， 40mm，50mm，100mm，150mm，200mm ）,5.3 底吹氩对钢液温度的影响,5.3.1 氩气升温带走的热量,钢包包衬的蓄热 吹氩搅拌加快了钢液向包壁的传热
13、钢液损失于耐材中的热量与钢液和耐材的温度差成正比 ；,5.3.2吹氩搅拌引起钢液温降分析,有吹氩搅拌与无吹氩搅拌钢包内温度分布,钢液裸露面的散热 通过钢液裸露面的热损失和钢液通过热传导损失于包壁的热损失相当 。,说明：1：钢水裸露面位置2：钢包中心3：钢包半径1/24：包壁与渣面结合处,合金加入到钢液中，升温、相变、溶解及与钢液中的元素反应可看成是合金中的每一个元素单质的变化 ，所以先求出每一个单质的物理热和化学热，然后按合金成份折合成合金的物理热和化学热。,5.4 合金补加对钢液温度的影响,5.3.3合金加入对钢液温度的影响,5.5 喂Al线对钢液温度的影响,5.6 成渣热及渣钢反应热对钢液
14、温度的影响,不同阶段渣中组分的变化 不同阶段钢中各元素含量的变化,出钢至LF过程，加80kgSi-Al-Fe脱氧，加脱S剂10包、萤石50kg脱S，高Cr1190kg、Si-Mn130kg、Fe-Si100kg调整钢液成份，渣中的SiO2、Al2O3、MgO、TiO2、Cr2O3升高（如图1），钢中的Si、Mn、Al、Cr也升高（如图2）。说明Si、Al、Cr一部分与氧反应，生成的氧化物进入渣中，一部分进入钢液中。 加入的Si-Al-Fe与渣中的FeO,MnO反应，使渣中的MnO、FeO降低，钢中的Mn增加。其反应为： Al+3/2(FeO)=3/2Fe+1/2(Al2O3) （1） H=-1
15、05.2kcal/mol Al Al+3/2(MnO)=3/2Mn+1/2(Al2O3) （2） H=-106.8kcal/mol Al Si+2(FeO)=2Fe+(SiO2) （3） H=-89.7kcal/mol Al Si+2(MnO)=2Mn+(SiO2) （4） H=-22.1kcal/mol Al 本炉次渣中Al2O3增加8.02%，相当于增加了900*.0802=72.2kgAl2O3,也即有72.2*1000*2/102=1415.7mol的Al与渣中的氧或钢中的氧反应，假定Al首先与渣中的FeO、MnO反应，剩余的MnO与Si反应。,5.6.1出钢过程,渣中FeO的减少量为
16、7.51%,相当于.00751*900*1000*2/3/72=625.9mol的Al与其反应，产生的热量可使钢液升温105.2*4180*625.9/(65500*840)=5.1。 渣中MnO的减少量为.023*900*1000/71=291.5mol,此反应产生的热使60吨钢液升温291.5*2/3*106.8*4180/(840*65500)=2.6。 渣中MgO升高，是由于钢包衬中的MgO进入渣中。这些氧化物进入炉渣的过程中有可能进行以下反应： SiO2+2Al2O3=Al2O3.2SiO2 （5） 成渣热：1196.5KJ/kg渣4 MgO+Al2O3=MgO.Al2O3 （6）
17、成渣热：-497.4KJ/kg渣4 MgO+SiO2=MgO.SiO2 （7） 成渣热：471.2KJ/kg渣4生成Al2O3.2SiO2的成渣热最大，假定升高的SiO2全部与Al2O3生成Al2O3.2SiO2，能使钢液温降900*.082*1196.5/（65500*840）=1.7。出钢至LF过程渣钢反应热和成渣热使钢液升温值不超过9.4，此过程时间为12分钟，相对出钢温降极小。,5.6.2LF喂铝前后,LF喂Al后45分钟内，假定铝喂入钢液后迅速溶于钢液，在脱除钢液溶解氧的同时铝与渣中SiO2、MnO、Cr2O3反应，使渣中SiO2、MnO、Cr2O3减少，钢中Si、Mn、Cr由上图见
18、似乎没有变化，实际上是增加的，只不过增加量少，TCa增加，是由于为脱S需要，加入CaO和CaF2的原因。 渣-钢反应为（1）、（2）及以下两反应： Al+3/4SiO2=3/4Si+1/2Al2O3 （8） H=-37.9kcal/mol3 Al+1/2Cr2O3=Cr+1/2Al2O3 （9） H=-65kcal/mol3根据上述同样的方法，可计算出以上反应，分别使钢液升温0.13、0.45、0.4、1.1。 成渣反应有： xCaO+yAl2O3=xCaO.ySiO2 （10） 成渣热 627KJ/kgCaO2 经计算此反应使钢液升温2.1。 此阶段使钢液升温4.18。,5.6.2LF喂铝后
19、至出LF,此过程由于加入了硅铁56kg,高铬300kg,增加了钢中的Si、Cr，同时Si可能有极少部分与渣中的FeO反应，使渣中的SiO2增加，渣中的Al2O3增加，同时渣中的MgO继续升高。钢中的酸溶Al减少，是由于钢水的二次氧化、夹杂上浮、与渣中的FeO、MnO、Cr2O3反应，最后一点可从渣中的Tfe、MnO、Cr2O3降低得到证实。渣钢反应有：（1），（2），（8），（9），分别使钢液升温3.17、0.67、2.01、0.39。成渣反应有：MgO+Al2O3=MgO.Al2O3 （11） 成渣热 -497kJ/kg4MgO+SiO2=MgO.SiO2 （12） 成渣热 471kJ/kg
20、4CaO+SiO2=CaO.SiO2 （13） 成渣热 219kJ/kg4反应（13）中CaO的量只能与SiO2结合成CaO.SiO2。以上反应分别使钢液升温0.4 、0.7、0.4。此阶段渣钢反应热和成渣热使钢液升温5.54,过程时间为73分钟，升温速度为0.075/min。相对60吨钢包钢液平均温降1.5/min6及加热速度大于2/min7是较小。,5.6.2VD过程,VD过程，钢中的酸溶Al减少，与渣中的SiO2，FeO，MnO，Cr2O3反应，减少了渣中的SiO2，FeO，MnO，Cr2O3，增加了钢中Si、Mn、Cr，增加了渣中的Al2O3，另外渣中的Al2O3增加，还有Al2O3夹
21、杂上浮的原因。渣钢反应为（1）、（2）、（8）、（9）， 经计算分别使钢液升温.09、1.36、1.21、.12。成渣反应为：（11）。经计算使钢液温度升高.01 此阶段使钢液升温2.78，过程时间为28分钟，升温速度为.09/分，相对60吨钢包真空过程平均温降1.41.7/min5 完全可以忽略。,结论：各阶段成渣热虽然对钢液温度有影响，但相对各阶段其它因素造成的钢液温降极小，完全可以忽略。,5.7 加造渣料对钢液温度的影响,主要考虑加入造渣材料后带走的物理热，即：1）造渣料由室温或烘烤温度升高至熔化温度2）由熔化温度升高至钢液温度。,6钢液纯净度控制,降氧 脱硫 控氮,6.1降氧,最大限度
22、地降低钢液中的溶解氧 xM+yO=MxOy创造好的条件促进夹杂氧的上浮去除 Al(s)Al(l)Al 第一步 2Al+3OAl2O3(s) 第二步 Al2O3(s)（夹杂）Al2O3(s)(渣) 第三步 在炼钢温度下，前两步进行得很快，熔池中的氧含量主要由第三步控制，很明显只有创造与渣接触的良好条件（即吹氩搅拌）以及渣对Al2O3夹杂吸收能力大，才有利于夹杂的去除。,Al为0.015%时，在1550下钢液O含量即可降低到2.5ppm以下,Al、Si、Mn、C脱氧能力比较,6.1.1降氧的理论基础,真空C脱氧,BaSiAl脱氧过程中氧、硫的变化（实线为氧，虚线为硫）,Al的脱氧能力远大于C、Si
23、、Mn及真空C脱氧。,强脱氧元素铝脱氧，保证钢中酸溶铝含量达到0.020.05%，此时钢中的氧几乎都已转变成Al2O3。钢液脱氧的实质是钢中氧化物夹杂的去除问题。 ？用铝脱氧会出现水口瘤 为避免此结果的产生，国内相当数量的钢厂采取限制钢中铝含量的方法，造成钢中总氧含量大大增高。？水口结瘤原因a Al2O3的沉积 b 二次氧化产物 c 钢液温度低 d 与耐火材料反应 ！解决对策a 最大限度地降低钢中的Al2O3夹杂b 注意保护浇注, 出钢过程脱氧（降低钢中的溶解氧） 加Si-Al-Fe、Al块、CaC2、SiC、Fe-Mn、Fe-Si LF过程脱氧（降低钢中溶解氧及夹杂氧） 1）继续降低渣中的不
24、稳定氧化物：铝粒、SiC、 CaC2 ； 2）钢液深脱氧：喂铝线、Ca-Si线 3) 造渣并控制搅拌功率，去除氧化物夹杂,6.1.2LF降氧的环节,钢液自由氧含量高(400ppm)、铝一次加入很多时，会生成大量大尺寸Al2O3簇群。由于Al2O3簇群与钢液之间润湿性很差，由钢液上浮去除得很快，最后滞留在钢液中的主要是尺寸小于30m的Al2O3簇群和较小的不规则块状Al2O3夹杂物。 加铝时，尽可能一次加入，通过搅拌促进小于30m的Al2O3簇群和较小的不规则块状Al2O3夹杂物上浮去除。,A 铝脱氧,铝加入钢液4分钟内，有75-85%的Al2O3夹杂物从钢液中浮出。2min内Al2O3夹杂在钢
25、液内即可达均匀分布。,钢渣界面不同深度取样分析TO指数,40 30 30 120 190 喂铝后的时间(s),0.5m 1m1.5m,Heat C,Heat A,Heat B,Heat C,Heat C,确定LF精炼渣化学成分的原则 1）合适的熔化温度； 2）高碱度； 3）有少量的脱氧剂； 4）有较强吸附夹杂的能力； 5）具有良好的流动性； 6）对炉衬耐火材料的侵蚀要少； 7）有一定的发泡剂，能进行埋弧精炼； 8）原材料来源广泛，价格便宜。,B 精炼渣的研制,CaO：渣中的CaO应尽可能最大，保证渣的碱度，使熔渣具有较高的脱硫和吸附夹 杂能力，但CaO过高将严重侵蚀钢包炉衬且熔化温度较高，同时
26、导致渣对溶 池的热传导能力下降，不能充分利用电能。SiO2：为造高碱性渣脱硫需要，LF顶渣中应尽量少含SiO2。如果渣中的SiO2含量高， 会在LF精炼后期发生反应：(SiO2)+4/3Al=2/3Al2O3+Si这样不仅要消耗铝， 而且有可能使钢液增Si出格。Al2O3：渣中Al2O3越高，渣的流动性越好，但Al2O3过高，不利于渣吸收Al2O3夹杂。 一般LF精炼结束渣中的Al2O3含量在15-25%之间较为合适。,LF精炼渣中各成分作用浅析,CaF2：调整渣的流动性。研究表明：渣的流动性好，可降低渣中不稳定氧化物，提 高铝的利用率。但CaF2过多，会导致炉衬耐火材料的侵蚀。一般钢包渣中的
27、 CaF22%。Al：渣中配有一定的铝量，使渣中FeO含量降低，可起到辅助脱氧的作用。一 些典型的脱氧渣有产热保温的作用，其铝量较高，脱氧效果明显。对于配 有炉外精炼设备的工艺来说，顶渣只起辅助脱氧的作用，Al量可相对低得 多。MgO：钢包渣线部位采用Mg-C砖砌筑，只有当炉衬耐火材料中的MgO与钢包 渣中的MgO达平衡时，炉衬才不会被侵蚀掉，所以从延长炉衬寿命角度， 渣料中应保证一定的MgO含量。,a) 出钢至LF精炼过程溶解氧的变化,6.1.3溶解氧的变化及冶金效果的影响,b) LF精炼过程溶解氧的变化,VD前后钢液中的溶解氧没能变化,c) 钢液中溶解氧与回磷率的关系 ,d) 钢液中溶解氧
28、与全氧的关系,e) 搅拌对脱氧的影响,6.1.4LF操作对钢液中全氧的影响,a) LF精炼过程渣成分的变化,b)LF精炼过程中酸溶铝的变化LF精炼过程中，钢液中酸溶铝的氧化主要有：渣中SiO2、MnO、FeO、Cr2O3以及大气的氧化。因而定义钢液中酸溶铝变化的k为： k=a*(%SiO2)+b*(%MnO)+c*(%Cr2O3+d*(%TFe)+e*N 式中a、b、c、d、e 分别是渣中SiO2、MnO、FeO、Cr2O3以及大气的氧化引起钢中酸溶铝的氧化速度常数，10-6/min。 在一定渣系下，根据钢液中各成分的变化确定常数a、b、c、d、e，从而可求得LF精炼过程中酸溶铝的变化。在上图
29、渣成分条件下求得LF精炼过程中酸溶铝的变化为： k=15.6t1+4.7t2+11.6t4,必须保证一定的精炼时间来降低钢液中的总氧量,c) LF精炼时间对钢液氧含量的关系,d) 吹氩搅拌对钢液氧含量的关系,未控制吹氩搅拌功率：中间包氧含量在48-62ppm之间或者更高。,控制吹氩搅拌功率：出LF时氧含量小于25ppm。,e) 喂CaSi丝 降低钢中溶解氧及夹杂物变性。 有效防止水口结瘤：根据钢中总氧量与钢液中的酸溶铝量进行物质衡算，计算假定钢液中所有的Al2O3夹杂全部转变成液态钙铝酸盐所需的总钙量。有文献推荐Ca/Al比大于0.130.20%。对珠钢150tLF进行试验，喂丝前的钢水条件为
30、： 喂丝前的钢水条件：S0.15时，生成CaO.2Al2O3占多数，大大改善水口流动。,F) LF精炼结束时的弱搅拌 钢水弱搅拌净化处理技术是指通过弱的氩气搅拌促使夹杂物上浮，吹入的氩气泡可为10m或更小的不易排出的夹杂颗粒提供粘附的基体，使之粘附在气泡表面排入渣中。另外变性的夹杂物也需要有一定的时间上浮。弱搅拌的功率一般为3050 W/min，弱搅拌的时间为35min。,喂线后夹渣指数与软吹氩的关系,软吹时间对钢材中全氧的影响,6.2脱硫,3(CaO)+2Al+3S=3(CaS)+(Al2O3),6.2.1脱硫的理论基础,要获得高的(S)/S，Al含量要高，炉渣(S.P.)值必须低。,在60
31、CaO10SiO230Al2O3处，炉渣的(S.P.)值最低 (0.1左右)。,6.2.3LF操作对脱硫的影响,a) 渣中不稳定氧化物对脱硫的影响,硫分配系数与(Feo+MnO)的关系,渣碱度和渣中不稳定氧化物对脱硫率的影响,b) 初始硫含量对脱硫的影响,c) 渣量对脱硫的影响,d) 渣流动性对脱硫率的影响,e) 脱硫率与渣成分的关系,f) 冶炼时间对脱硫的影响,6.3控制吸氮,6.3.1钢液吸氮的理论基础,A 脱氧对钢液吸氮的影响 钢液经铝脱氧后，钢液平均溶解氧含量控制在2010-4%的水平，钢液吸氮情况如下左图所示。钢液在熔清保持过程中不用铝脱氧，钢液中的溶解氧在20010-4%30010
32、-4%之间，钢液的吸氮情况如右图所示。脱氧钢液吸氮严重，在LF精炼过程中要避免钢液裸露与大气接触。,脱氧条件下钢液吸氮情况 不脱氧条件下钢液吸氮情况,6.3.2工艺过程对钢液吸氮的影响,出钢及LF过程钢液吸氮的吸氮 吸氮与钢中溶解氧的关系,B 硫含量对钢液吸氮的影响钢液充分脱氧(O2010-4%)，硫含量分别为0.005%及0.018%两种情况下钢液的吸氮情况如左图所示。低硫钢液都表现出吸氮，对于高硫含量对钢液增氮的影响如右图。入LF时钢液中硫含量平均为0.038，出LF时硫含量平均为0.025，LF精炼过程大部分时间是在高硫态下进行的。另外氮在渣中的溶解度很低，只要不在精炼过程中大搅拌，渣层
33、如同一个保护层可有效地防止氮在钢液和气相间的传质。,低硫含量对吸氮的影响 LF精炼过程氮含量的变化,C 电弧电离对钢液增氮的影响,D 供电制度对钢液氮含量的影响,在硫含量较高的情况下，大于0.035%，由于硫的表面活性作用，阻碍了钢液与大气接触吸氮，在此情况下，研究了没有泡沫渣条件下，不同供电档位钢液增氮的情况，如图所示，其值是多炉的平均值。供电档位越低，增氮越严重，试验中最大的增氮量为4.610-4%；档位越高，增氮量的差别越小，如4-8档（即为在4档与8档之间）与8档仅差0.3ppm。,不同档位供电钢液的增氮量,防止LF的增氮,采用短弧操作；采用微正压操作；保证钢液面不裸露； 1）避免大量
34、补加合金和增碳 2）控制吹氩搅拌功率,A 溶解氧对钢液脱氮的影响 B 硫含量对钢液脱氮的影响,6.3.3影响钢液脱氮的因素,C 钢液温度对钢液脱氮的影响 D 初始氮含量对钢液脱氮的影响,7LF工艺模型,出钢溶解氧及渣预报模型钢液的温度预报（控制）模型 吹氩搅拌模型全氧的预报模型 喂铝线模型脱硫模型 钢液成份微调模型,7.1出钢溶解氧及渣预报模型,7.2 钢液的温度预报（控制）模型,LF过程热平衡研究体系的边界：钢包炉炉体外壳及炉盖外壳，电极。 模型中考虑的各因素有： 1）热损失项：炉体表面散热，炉体耐火材料的蓄热，吹氩搅拌引起的热量损失，烟气、烟尘带走的热量，炉盖冷却水带走的热量。 2）热收入
35、项有：电极的供热，渣钢反应热及成渣热。 3）合金加入引起的热量变化：视不同的合金，有的是放热，有的是吸热的,计算LF炉平均温度精度6.31。,7.3 吹氩搅拌模型,吹氩搅拌功率的选择,7.4 LF-VD过程全氧预报模型,最佳喂入速度,7.5 喂铝线模型,钢液温度与喂速的关系,喂入量的确定,假定脱硫反应达平衡，在运用氧预报模型计算入LF炉钢中溶解氧及渣成份的基础上，确定硫在渣钢间的分配比，并与硫在渣钢间质量守恒的关系式建立方程组，计算入LF炉时钢中的硫含量。根据钢中目标S含量、钢液中硫含量、钢液中溶解氧量、钢液温度、渣成份并考虑VD脱硫的能力，确定加入的脱硫剂量。,7.6脱硫模型,成分控制模型为： 式中： ：钢液重量，kg； ：某种合金用量，kg； ：某种元素的目标含量，%； ：某种元素在钢液中的含量，%；,7.7成分控制模型,温度测量系统,分析室分析,合金称量系统,吹氩搅拌系统,炉盖冷却水系统,供电系统,烟气处理系统,与 基 础 自 动 化 交 换 数 据,数 据 库,钢液温度预报（控制）模型,喂 线 模 型,钢液成份微调模型,脱 S 模 型（二次渣制度）,吹 氩 搅 拌 模 型,系统管理员,人-机接口,操作记录,跟踪,钢液全氧预报模型,图2 模型与基础自动化连接示意图,谢谢各位！,
