炼钢杂志

炼钢杂志2020年第5期

• 镁洁净钢新技术发展与展望

  王德永,屈天鹏

  非金属夹杂物控制是一直是洁净钢生产的重要课题。近年来，镁在钢中应用的焦点已由传统的夹杂物改性演变为微合金化领域的研究，实现了从冶金到材料视角的转变。综述了镁在钢中应用的国内外研究现状，分别从洁净度控制、氧化物冶金、凝固组织细化、微合金钢铸坯裂纹控制等几个方面阐述了镁合金化的优势，并对镁洁净钢可能拓展的领域和方向进行了分析与展望。

• 基于KR法新型脱硫搅拌器的流场数值分析

  闵昌飞,但斌斌,牛清勇,容芷君,欧阳德刚,孙贞贞

  为改进铁水预处理脱硫设备和工艺，提高脱硫效率，参考传统KR脱硫法，将搅拌器与喷枪的优点结合，形成了一种既搅又喷的新型搅拌器。应用Fluent软件，采用Eulerian模型对铁水罐内的流场进行数值分析，从流场速度和气体分布等方面研究了搅拌器不同的偏心度、搅拌转速、通气流量对铁水罐内脱硫效果的影响。结果表明：采用新型搅拌器，可增强流场的流动，由搅拌器底部喷嘴喷出的脱硫气体作螺旋上升运动，会使脱硫气体在铁水罐中分布范围更广且更加均匀；新型搅拌器在搅拌转速为150 r/min、通气流量为5.0 m3/h和偏心度为0.3时，气体的分布和密集程度最佳，流场具有较大的平均流速，有利于铁水与脱硫剂的反应。

• 半钢炼钢转炉底吹工艺优化研究

  陈均

  针对西昌钢钒半钢冶炼钢水及炉渣氧化性高带来的透气砖侵蚀快、底吹效果不佳的问题，通过对底吹供气元件优选、优化透气砖布置方案以及热更换方案，提高了全炉役底吹搅拌效果。工业应用表明，底吹工艺参数优化后，透气砖热更换时间平均缩短95 min，炼钢转炉全炉役钢渣间LP由78.0提高到92.5，终渣TFe质量分数由19.7 %降低到18.6 %，终点钢水碳氧积由0.002 8降低到0.002 3，在提高转炉生产效率的同时，降低了冶炼成本。

• LF精炼炉加废钢工艺研究

  王飞宇,邓志勇,苏艳翔

  随着国内废钢价格的降低，在转炉炼钢生产中多用废钢可大幅度降低生产成本。天津天钢联合特钢有限公司结合自身工艺特点，充分利用LF的电弧热源和钢液余温熔化废钢。在对LF精炼炉加废钢熔化机理、熔化及混匀时间、夹杂物分析等进行深入研究的基础上，确定了合理的LF精炼炉加废钢工艺，提高了炼钢工序废钢比，降低了铁耗。经生产实践，2019年6月份LF精炼炉废钢加入量达到1.54 t/炉，可降低铁耗10.56kg/t。通过效益核算，当LF精炼使用的废钢价格与实际钢坯销售价格差值在280元/t以上时，可产生明显经济效益。且在LF精炼废钢加入后，未对钢水质量造成不良影响，终点氧位达到钢种要求，成效显著。

• CO二次燃烧技术在AOD炉应用的研究与工业实践

  冯文甫,刘学强,赵世杰,霍立国,范建英,郭志彬

  AOD炉冶炼不锈钢过程中由于加入大量的合金、渣料等导致热量存在较大的缺口，影响“脱碳保铬”的顺利进行。邢台钢铁有限责任公司采用“脱磷铁水→AOD炉→LF→CCM”工艺冶炼不锈钢，铁水碳含量较高可产生大量CO气体，同时脱碳期炉渣具有黏度和熔点高、呈颗粒状的特点，CO等气体能够快速从炉渣中释放出来，在吹炼过程中不会发生喷溅，为CO二次燃烧提供基础条件。有效利用CO二次燃烧释放热量可为吹炼过程提供一定的热量。通过工业实践表明：随着枪位的提高，CO二次燃烧比例逐步开始增加；在同工况下，对比两种类型的枪头，综合补偿热量和对炉龄的影响来看，三孔枪应用效果更好，CO二次燃烧比例达到20 %，热量补偿约150 ℃，降低成本约40元/t，经济效益显著。

• 旋流中间包夹杂物聚合行为的数值模拟

  卢金霖,张东升,罗志国,邹宗树

  旋流中间包是在注流区内设置旋流室，使钢液经长水口从旋流室底部沿着切线方向流入中间包内时重力势能转化为旋转动能，夹杂物跟随钢液在旋流室内旋转流动，更容易碰撞聚集长大。使用商业软件Fluent中的PBM模型模拟中间包内夹杂物跟随钢液流动过程中碰撞聚合长大的行为。模拟结果显示：考虑夹杂物之间的碰撞聚合，夹杂物聚合长大明显，夹杂物的数量密度减小，夹杂物平均直径增大。对比两种中间包，无旋流室中间包夹杂物平均直径从3.93 μm增大到4.25 μm，增大8.12 %；旋流中间包夹杂物平均直径从3.93μm增大到4.35 μm，增大10.68 %，旋流中间包更有利于夹杂物的碰撞长大。

• 热边界条件对双辊薄带凝固过程的影响

  孙济鹏,李二龙,潘湾萍,张捷宇,王波

  双辊薄带连铸的宏观温度场和凝固微观组织会受到铸辊和涂层的换热影响。建立了双辊薄带凝固坯壳涂层铸辊的物理模型，探究凝固坯壳与涂层间的换热系数（h1）和涂层与铸辊间的换热系数（h2）对薄带凝固过程在宏观温度场与微观组织上的影响。研究结果表明：双辊薄带的钢液凝固符合平方根定律；h1的增大可以有效改善涂层表面裂纹的产生，加快钢液凝固，让铸坯微观组织的平均晶粒面积增大；h2的增大可以改善涂层剥离情况，但会增加涂层表面开裂的可能，同时能使铸坯微观组织的平均晶粒面积增大。

• 大方坯连铸漏钢原因分析及控制研究

  陈寿红,刘林刚,姜东滨,李金柱,王亚栋,张立峰

  针对Q235KZ钢230 mm×230 mm大方坯连铸二冷区频繁漏钢事故，采用扫描电镜、低倍腐蚀、成分分析、黏度测定、模拟计算等方法开展研究。研究发现连铸坯表面存在较长的纵裂纹，且漏钢坯壳附近存在夹渣。此外，发现结晶器内的初始凝固坯壳生长不均匀，在结晶器出口处最薄坯壳厚度为7.9 mm，最厚为20.2 mm。通过调整保护渣碱度、降低渣膜导热速率、优化二冷区水量分配，大方坯漏钢次数显著降低。

• 含Ti超低碳钢浸入式水口结瘤研究

  程淑勇,赵显久,王波,张捷宇

  对某钢厂含钛超低碳钢连铸过程所用结晶器浸入式水口结瘤问题进行了研究，采用XRF、SEM-EDS等方法分别对水口上部内壁和底部出口处结瘤物的成分、物相进行了分析，利用Factsage热力学软件计算了造成结瘤的夹杂物析出条件。研究结果表明：水口上部内壁的结瘤物主要为Al2O3夹杂物和冷钢，并且结瘤物存在明显的分层现象；水口底部出口堵塞是由于上部内壁结瘤物在钢液冲刷下吸附在底部出口，进而引起冷钢堆积造成的，并由此提出一个“结瘤-冲刷-堆积-堵塞”的水口堵塞模型来描述这个过程。

• 全板坯连铸钢厂钢包高效运行的研究与实践

  李永生,胡显堂,石树东,崔小勇,刁德全

  投入较多的钢包进行周转，会使钢包空包等待时间较长，炼钢能耗增加、钢包热振次数增加、安全运行风险增加。盲目的减少钢包周转数量会出现转炉等包甚至铸机浇铸中断等问题。结合首秦金属材料有限公司的工装设备特点，基于炉机匹配原则，以铸机稳定连续浇铸为核心，进行详细的参数解析。利用核心周期计算方法，计算合理的钢包周转数量，确定了首秦不同铸机搭配浇铸时钢包周转数量。通过加强铸机浇次计划与钢包周转计划的结合，明确各工序标准作业时间，优化工艺路线，加强钢包管理等措施，使钢包周转个数由平均13.5个降低到12个。

• 钢包MgO-C砖抗氧化剂对帘线钢酸溶铝的影响

  刘宗辉,秦凤婷

  为了避免帘线钢中脆性夹杂物的生成，通过采取控制入炉物料及合金含Al量、LF精炼炉造低碱度渣系的方法，钢液中酸溶铝（Als）质量分数可以控制在9×10-6左右。通过优化钢包镁碳衬砖抗氧化剂的种类和含量，把抗氧化剂金属Al粉质量分数由1.61 %降低0.15 %，其余部分使用等量的Si粉代替，在其它工艺不变的情况下，钢液中w（Als）从8.8×10-6降低至6.1×10-6，降幅达30.7 %。钢中典型复合夹杂物中Al2O3平均质量分数为8.6 %，最大值为23.8 %，复合夹杂物可控制在低熔点塑性区。

• 典型炼钢含氟渣系挥发行为分析

  赵忠宇,赵俊学,王泽,谭泽馨,屈波樵,崔雅茹

  以电渣重熔用含氟渣、连铸含氟保护渣，以及传统CaF2-CaO精炼渣作为典型炼钢渣系，通过热重（TG）和质谱（MS）检测对各渣系挥发行为做出分析。结果表明：电渣重熔用含氟渣在1300℃以上剧烈挥发，挥发分主要为CaF2、MgF2以及少量SiF4、AlF3。连铸含氟保护渣挥发过程分为两个阶段，第一阶段（750~1200℃）主要为CaF2与Na2O、SiO2反应生成NaF和SiF4气体，同时伴随少量Na2O的蒸发；第二阶段（大于1300℃）挥发过程为CaF2的蒸发。对于CaF2-CaO基精炼渣，在共晶点（84%CaF2-16%CaO）处，CaF2的蒸发现象最为剧烈。该项研究对炼钢过程炉渣成分、性能控制以及冶金环保具有指导意义。

• 高温条件下石灰活性度的变化行为研究

  牟其强,李建立,张梦旭,朱仁林

  钢渣中f-CaO引起的体积稳定性是目前钢渣综合利用的主要障碍之一。f-CaO来源于未完全溶解的活性石灰和硅酸三钙的分解。针对石灰未完全溶解产生的f-CaO，需要强化石灰在转炉吹炼过程中的溶解行为。石灰的活性决定着石灰溶解的效率，而石灰的活性度与其微观组织结构紧密相关。本文通过实验室内制取石灰样品，采用SEM、XRD和压汞仪对样品进行微观结构检测分析，依据YB/T105-2005标准测定样品的活性度，研究了高温条件下活性石灰的活性度和微观结构的演变规律。试验结果表明，随着温度的升高，活性石灰的活性度和孔隙率均降低，孔隙的平均直径增大；CaO晶体在晶界迁移的作用下逐渐长大。微观结构的变化与石灰活性度的变化趋势紧密相关，因活性石灰内部CaO晶体变形长大和孔隙率降低，致使石灰的活性度降低。这对石灰的溶解造成障碍，不利于炉渣中f-CaO的控制。