炼钢杂志

炼钢杂志2019年第2期

• 高马赫数氧枪枪位对100 t转炉自动炼钢熔池流速的影响

  张燕超1,2,张彩军1,2,王博1,2,周泉林2

  通过采用数值模拟与冷态水模拟相互印证的手段，以北方某钢厂100 t炼钢转炉为原型，建立了四孔拉瓦尔氧枪喷头与转炉炉体的三维模型，模拟研究了高马赫数氧枪枪位变化对熔池内钢液流速的变化状况以及射流的冲击效果的影响。结果表明：随着氧枪枪位从1.7 m提高到2.5 m，对熔池钢液的冲击能力不断减弱，导致冲击深度不断减小。但是，随着枪位的提高，氧气射流对钢液的作用面积却不断增大。高马赫数氧枪位在1.6～2.2 m冲击深度适中，熔池混匀效果最好，此时钢液流速在熔池径向方向上的分布更加均匀，且高速区域占比更大，混匀时间较短，对熔池底部钢液的搅拌效果最好。

• 高效节能型旋流氧枪喷头的设计与应用

  薛志1,郭伟达1,李强笃1,王忠刚1,高志滨1,杨龙2,姜在彬2,雷雨田2,傅杰2

  通过冷态气体射流试验对旋流氧枪喷头的设计参数作出评价，也为转炉氧枪操作提供合理的参考依据；结合工业试验情况，对旋流氧枪喷头参数进行修正，最终确定了莱钢集团银山型钢炼钢厂120 t、150 t转炉旋流氧枪喷头枪孔的最优夹角为13°，旋流角6.5°～7°，在充分发挥旋流氧枪优良的化渣、溅渣优势的同时，解决了熔池部位侵蚀严重难题，使旋流氧枪在中大型转炉中得以推广应用。采用此旋流氧枪喷头，尤其是在大废钢比情况下转炉过程化渣效果提升明显，氧气利用率提高，并能有效缩短吹炼时间1 min以上；溅渣时，熔池部位聚渣效果显著，溅渣效果提升明显，对于提高转炉炉龄有明显的促进作用。

• 基于无约束小波权重TSVR的转炉炼钢终点静态预测模型

  高闯,沈明钢

  转炉炼钢是一个极其复杂的物理化学反应过程，采用智能方法建立转炉的数学模型是近些年来的一个热点问题。针对熔池碳含量和温度的终点命中率问题，提出了一种新的静态预测模型的建模方法。在传统的孪生支持向量回归机的基础上，将小波权重矩阵引入到目标函数中，然后将目标函数转换成无约束优化问题求解，提高了算法的性能和运算效率；最后基于某炼钢厂260t转炉的实际生产数据，建立了转炉炼钢终点静态预测模型。试验结果表明，预测模型的终点碳质量分数（误差±0.005%）和温度（误差±10℃）的单命中率分别为94%和96%，双命中率达到90%。通过与现有的方法比较，所提出的预测模型取得了最优的结果，不仅能够指导实际生产，也可用于冶金行业的其他应用背景的数学建模。

• 钢包底吹氩系统优化与工业试验

  张旭孝1,林路2

  采用相似比为1∶3的水模型研究了某厂100 t钢包底吹氩位置及流量等因素对钢液混匀时间的影响，利用机油模拟钢渣，对不同钢包底吹位置及流量下钢液面裸露进行了比较，并利用数值模拟分析了不同透气砖位置对钢液流场的影响，找到最优的钢包底吹氩控制方式，并在现场进行了优化后工业试验。研究结果表明：合理的钢包底吹氩位置及控制工艺对夹杂物上浮去除有着重要作用，双孔夹角135°、吹气孔位于各自半径0.5R圆周上时混匀时间短且钢液面裸露面积小；同时在钢包底吹氩一定时间后，钢包内钢水全氧含量降低明显且没有增氮，铸坯中w(T.O)=(7～9)×10-6，明显低于优化前工艺铸坯w(T.O)水平（平均13×10-6），全氧含量控制水平明显提高。

• 120 t LF采用新型钙线的工业实践

  刘威1,范鼎东2,解养国1,邓南阳1,2,田友朋1

  为解决现场钙处理时收得率不稳定和钢渣飞溅严重的问题，马鞍山钢铁股份有限公司120 t LF采用新型无缝实芯纯钙线代替实芯纯钙线进行钙处理。通过理论探索，发现新型钙线由于涂敷有纳米硅粉作为中间层，可以更好的延长钙线熔化时间，使其打入钢液深处。通过理论计算，得出新型钙线的理论喂线速度为1.65 m/s。通过现场试验，发现当喂线速度为1.5 m/s时，新型钙线的收得率最高可以达到34.6 %，而原钙线平均收得率仅为20.7 %。且钢水中喂入新型钙线后可以大幅度减少大尺寸夹杂物，促进CaO-Al2O3复合夹杂物转变成为低熔点的C12A7，更能保证钢水的可浇性。

• RH脱硫对无取向电工钢中夹杂物的影响

  隋亚飞,李慈颖,刘彭,徐刚军

  研究了RH脱硫对常规工艺（连铸+热轧）和CSP工艺下的无取向电工钢材样中夹杂物的影响。两种工艺下，当CaO-CaF2脱硫剂加入量为1～4 kg/t时，RH脱硫率约为25 %。终渣氧化性高、曼内斯曼指数（MI）低是影响脱硫效果的原因之一。CSP产线RH采用“先铝后硅”的脱氧方式，材样中夹杂物主要是AlN、MnS、CaS和少量铝酸钙。此时，夹杂物总量主要受氮含量影响，硫含量只与硫化物夹杂密度呈正比关系。常规产线RH采用“先硅后铝”脱氧方式，材样中氧化物夹杂和AlN夹杂含量相当，含钙夹杂物数量只占夹杂物总量的12%左右。脱硫剂中CaF2对耐材的侵蚀导致RH脱硫时材样中含Mg夹杂数量是不脱硫时的2倍。

• 电磁场对板坯连铸中间包内钢液流动和传热的影响

  窦为学1,3,胡增2,夏振东2,常立山3,张龙2,岳强2

  通道式电磁感应加热中间包是利用电磁场热效应和力效应开发的，其目的是实现低过热度恒温浇铸并促进钢液中非金属夹杂物去除。研究建立了通道式板坯连铸电磁感应加热中间包的三维数学模型，考察了当前工艺条件，在有无电磁场作用下，板坯连铸中间包内的流动和传热情况。结果表明，通道式板坯连铸电磁感应加热中间包通道内的钢液在电磁场作用下，受到了指向通道中心的偏心电磁力，电磁力呈现近壁面区域大，中心区域小的分布，该偏心电磁力会对流经通道内的钢液产生向心的旋转作用。电磁场对钢液产生的焦耳热主要分布于两个通道的后半部分，在加热145 s后，通道内钢液的温度升高了31.8 K。

• 超高强汽车用钢QP980铸坯质量控制

  刘启龙1,朱伦才2,曹成虎1,崔磊2,舒宏富2,郑晴1

  针对高强汽车用钢QP980连铸坯的深振痕、表面纵裂纹与角部横向脆性断裂等质量缺陷，经测定QP980钢的高温塑性与导热系数，明确造成质量缺陷的原因为该钢种包晶反应剧烈，热应力大；通过对结晶器保护渣、二冷与热装工艺进行优化后，消除了铸坯质量缺陷，热轧卷质量良好。

• 影响加磷高强超低碳钢可浇性的因素研究

  李波1,2,朱立光1,韩毅华1,马德刚2,李梦英3,张卫卫4

  加磷高强超低碳钢具有IF钢特性，特点是添加一定含量的P、Mn、Nb等合金元素以达到固溶强化的目的，提高钢种强度而又不影响钢种塑性，但高磷钢水易引起水口絮瘤堵塞。通过研究钢中氧化物夹杂（Al2O3为主）的生成与去除这一直接关键影响因素，分析内在机理，进行相关的理论研究和生产试验，通过工艺流程的优化、转炉终点高温高磷成分控制、RH精炼微合金化工艺优化及全流程时间匹配，减少了钢中夹杂物的生成、促进了夹杂物的聚集上浮去除等，改善钢水可浇性。RH出站钢水平均T.O质量分数2510-6，连铸中包钢水平均T.O质量分数1910-6，最终解决加磷高强超低碳钢可浇性问题，实现100 t LD→RH→CC工艺流程的大批量稳定生产，单支水口稳定5炉连浇。

• 低铁水单耗工艺技术研究与实践

  刘彭,徐刚军,隋亚飞,陈杰

  湖南华菱涟源钢铁公司210 t转炉在大生产中实施多工序点加废钢、转炉补热，大幅度降低铁水单耗，同时通过改善转炉脱氮能力，转炉终点减少过吹、补吹，优化LF进站前期低温送电制度、优化脱氧工艺、取消了钙处理工艺，有效减少生产过程中增氮量；优化RH钢顶渣改质力度，降低渣中TFe含量，根据RH加铝吹氧量相应延长RH循环时间，稳定中间包钢水T.O含量；最终实现品种钢综合铁水单耗降至820 kg/t，同时满足LF品种钢中间包钢水w(N)≤60×10-6比例达到99.8 %，经RH处理的中间包钢水w(T.O)≤28×10-6比例达到95%，大幅度增加了钢产量，经济效益巨大。

• 20CrMnTiH钢材硬质点的成因分析及控制措施

  张飞

  20CrMnTiH齿轮钢钢材中硬质点的存在，会造成用户锯切困难，在同等锯切速度下锯条疲劳寿命大幅降低。结合山东钢铁股份有限公司莱芜分公司生产实际情况，通过实施LF精炼埋弧操作、合理底吹氩气搅拌制度、使用高铝预熔渣系、中间包密封等措施，将20CrMnTiH齿轮钢中氧、氮质量分数分别控制在0.001 4 %和0.006 0 %以下，可以有效解决20CrMnTiH齿轮钢材中的硬质点缺陷。

• 转炉渣吸附CO2反应研究

  孔祥辉1,陈韧1,李玲玲1,孙野1,张作良1,李丽丽1,颜澍1,2

  采用PCA-2200型化学吸附分析仪，考察了不同温度下转炉渣对纯CO2和模拟高炉煤气中CO2的吸附能力。模拟高炉煤气的成分为φ(CO2)=19.89 %、φ(CO)=25.00 %以及φ(N2)=55.11 %，没有考虑高炉煤气中其他少量气体的影响。试验结果表明：温度对转炉渣吸附CO2反应有显著影响，升高温度可以提高转炉渣对CO2的吸附能力。在400 ℃时，每千克转炉渣吸附纯CO2和模拟高炉煤气中CO2量分别为3.448 g和5.575 g，可以看出，该温度下转炉渣对模拟高炉煤气中CO2吸附能力更强，随着反应温度升高到500 ℃和550 ℃时，转炉渣对纯CO2的吸附能力强于高炉煤气中CO2。在550 ℃时，每千克转炉渣吸附纯CO2和模拟高炉煤气中CO2量达到最高，分别为9.339 g和7.062 g。

• 钢渣碳酸盐化的动力学模型

  赵世达1,2,陈韧2,罗志国1

  钢渣碳酸盐化反应可以有效的消解钢渣中的f-CaO，稳定钢渣的物理化学性质。采用未反应核模型对钢渣碳酸盐化反应的动力学进行了研究，通过查阅文献找出了反应过程颗粒孔隙结构相关参数的变化规律，由此修正了扩散系数，得出扩散系数与转化率之间的关系。根据修正后的模型对不同粒度钢渣反应控制环节进行了判断，通过综合考虑钢渣碳酸盐化的粒径应控制在180 μm之内。

• 不锈钢渣的污染性分析及其处理方法

  操龙虎

  不锈钢渣是不锈钢生产企业产生的含大量铬元素的固体废弃物，且因铬溶出的风险而具有危害性。从不锈钢渣的基本成分、物相组成及铬的赋存状态出发，探究了不锈钢渣的污染性，并重点介绍了国内外不锈钢渣无害化的处理方法。