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1、毕业设计（论文） 题 目 汽车面板用TiNb超低碳钢的转炉冶炼模拟和成本控制 院 （系） 专业班级 学生姓名 学号 指导教师 职称 讲 师 评阅教师 职称 2010年 6 月 8 日 学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设计（论文）作者（签字
2、）： 年 月 日重庆科技学院本科毕业设计 目录目 录1.超低碳钢概念分类12.IF钢22.1IF钢概念22.2国外研究进展22.3国内研究情况32.4IF钢品种及性能42.5Ti、Nb对ULC-IF钢的影响：73.IF钢冶炼现状、分析94.ULC-IF模拟工艺路线114.1铁水预处理114.1.1铁水预脱硫114.1.2铁水预脱硅124.1.3铁水预脱磷124.2转炉冶炼134.2.1转炉冶炼原材料134.2.2氧气顶吹转炉工艺流程154.2.3炼钢过程物料平衡与热平衡计算164.3 ULC-IF冶炼模拟234.3.1 ULC-IF转炉冶炼模拟234.3.2 ULC-IF二次精炼模拟245.U
3、LC-IF钢模拟结果、成本控制355.1转炉冶炼结果355.2精炼结果375.2.1影响碱性炉渣的因素385.3成本控制396.结论40参考文献41致谢43重庆科技学院本科毕业设计 超低碳钢概念、分类1.超低碳钢概念分类超低碳钢一般是指钢种。现已开发出的超低碳钢品种有：超深冲冷轧IF钢板、深冲热镀锌IF钢板、高强IF钢板、高强热镀IF钢板、超低碳BH钢板、超低碳热轧深冲钢板等。45重庆科技学院本科毕业设计 IF钢2.IF钢2.1IF钢概念IF钢（interstitial-free steel）又称无间隙原子钢，在IF钢中，由于C、N含量低,在加入一定量的Ti、Nb使钢中的C、N原子被固定成为碳
4、化物、氮化物或者碳氮化物，从而使钢中没有间隙原子的存在，故称为无间隙原子钢，即IF钢，有时也称超低碳钢，具有极优异的深冲性能，现在伸长率和r值可达和2.0以上，在汽车工业上得到了广泛应用。IF钢的特点是含碳很低加入Ti和Nb之后。形成Ti和Nb的C、N化合物。由于钢中无间隙原子而使其具有优异的深冲性能：高塑性应变比、高延伸率、高硬化指数以及较低的屈强比并具有优异的非时效性因此被誉为第三代超深重用钢。深冲钢按冲压级别可分为：商用级(CQ)普通冲压级(DQ)深冲压级(DDQ)、特深冲压级(EDDQ)和超深冲压级(SUPEREDDQ)。它们分别同深冲钢发展的几个阶段相对应深冲钢的第一代产品的开发和成
5、用足20世纪5060年代的普通沸腾钢，只能用于普通深冲件；低碳铝镇静钢为第二代产品产生于2O世纪6o8O年代具有较好的深冲性能；20世纪8o年代以后出现了以IF钢为代表的第三代超低碳超深冲钢。传统的IF钢含碳量为。现代IF钢采用底吹转炉冶炼经过改进的RH处理以及在连铸过程中采用防增碳措施可以在经济的条件下使碳含量大大降低，一般；。最新的IF钢产品其含碳量可以低于。按照钢板的性能，IF钢板可分为深冲钢板和高强度钢板两大类。而高强度钢板按强度机理又可分为固溶强化型，烘烤强化型与析出强化型三种类型（高强度IF钢使一种把无间隙原子钢所具有的神冲特点与P、Mn、Si等元素所具有的固溶强化机制相结合，即在
6、IF钢成分的基础上通过增加P、Mn、Si等元素的含量来提高其强度）。按照添加的合金元素分类，目前生产的IF钢有三种，即单一添加Ti的Ti-IF钢、单一添加Nb的Nb-IF钢和复合添加Ti和Nb的Ti+Nb-IF钢。2.2国外研究进展世界许多大钢铁公司都对IF钢进行了研究和开发。例如，日本的川崎、新日铁，美国的Armco、Inland，德国Thyssen、Hoesch等。研究的主要内容有：钢化学成分、轧制工艺、退火制度对深冲性能的影响、织构形成机理、强化机理、析出物形态、加工脆性、相变机理、计算机模拟钢加工过程的性能及织构，这些研究工作对IF钢生产具有重要的指导作用。IF钢生产在日本发展很快，在
7、19992001年，日本每年生产约600700万tIF钢。由于冶炼技术的发展，使C含量减少到10ppm，为IF钢生产创造了条件。在IF钢生产中，高强钢由1993年的53(占IF钢总产量)增长到2001年的116。镀锌板由1993年的397(占IF钢总产量)增长到2001的601。而IF钢冷轧板所占比例却在下降，由1993的55(占IF钢总产量)下降到2001年的283。可见在日本“以热代冷”正在实现。日本生产的高强IF钢，屈服强度达237MPa、抗拉强度达370MPa、延伸率达38、r值达20。70年代末80年代初，新日铁公司和川崎制铁公司相继研制出强度级别为340MPa和390MPa的高强I
8、F钢，r值16，有的甚至超过20。最近NNK报道利用铌的细晶强化、析出强化相结合，成功开发了一种强度440MPa，r值高达17的含铌高强合金化热镀锌IF钢。2005年，韩国浦项IF钢年产量达300万t，并且生产了340440MPa级的高强度IF钢。为减少冲压成型高强钢的难度，对烘烤硬化IF钢也投人生产。巴西在90年代也引进生产IF钢，2005年巴西IF钢的生产已达年产200万t，主要生产TiIF钢和Ti+NbIF钢。在欧洲，汽车工业由1980年到2001年产量增加了44，IF钢的产量也是逐年增加。由于欧洲对汽车废气的排放标准要求高，因此必须要考虑采用高强板以减少车重。因此，在欧洲大力发展高强I
9、F钢，其中包括抗拉强度在1000MPa的双相钢、TRIP钢等。比利时冶金研究中心(CRM)和国际铅锌协会组织(ILZRO)共同开发的一种在Ti+NbIF钢中添加锰生产高强度IF钢的方法，钢板经热镀和合金化处理后的力学性能显著提高，Re=200400MPa，Rm=500MPa，A=20，r值高达20。2.3国内研究情况我国研制IF钢始于1989年，北科大与宝钢合作，在没有引进外国专利的情况下，用了不到两年的时间基本完成了IF钢的开发，添补了国内空白。多年来，我国各生产企业及科研单位对IF钢的研究主要围绕织构形成机理、析出物的形态、强化机理以及化学成分设计、冶金工艺、轧制工艺和退火制度对深冲性能、
10、机械性能等方面影响而展开。国内对于提高IF钢深冲性能的研究，改善深冲性能做了许多大量的工作。王先进等发明了cw法，增加了织构预处理工艺，经该工艺处理后r值为325，这是目前世界上对深冲钢所报道过的最高r值。河北理工大学刘战英等研究表明，通过两次冷轧两次退火工艺，在总压下率一定，一次冷轧压下率较小，二次冷轧压下率较大时，可提高r值，其r值最高达32。而铁素体区轧制，可以生产出与传统热轧具有相同或更优性能的深冲钢板。东北大学宁宇研究得出，在鞍钢1780mm热轧厂实现了IF钢铁素体区热轧，铁素体区热轧板经过酸洗、冷轧、退火后，其r值可以达到24。关小军等人在传统的高强IF钢板生产工艺中，引入织构预处
11、理和再次连续退火两个工序进行研究，通过进一步发展11I退火织构，得到了一种抗拉强度340MPa，r值高达285的含P高强度IF钢板。文献指出，铁素体区轧制时的润滑条件对低碳加Ti冷轧钢板r值和n值有较显著的影响，通过热轧润滑技术，生产出了r值达到30的超级深冲钢。宝钢是目前国内生产汽车板数量最大、品种最多的企业。能够批量生产从CQ到SEDDQ所有级别的IF钢板。2004年宝钢又开发了BH340烘烤硬化板、ST16高成形板和具有高级精整表面的钢板，具备了开发含Cu的高强IF钢的条件。2005年IF钢产量达195万吨。鞍钢开发的高强度烘烤硬化IF钢(BH340，BH370)具有很高的抗凹陷性，可使
12、钢板减薄1015；开发加磷高强度IF钢时由于在热轧工序中采用了先进的工艺技术，因而成形性也较好。2006年鞍钢的IF钢年产量约在40万吨左右。武钢基本上能生产从CQSEDDQ所有级别的IF钢，只是由于合同量较少，所以IF钢的产量也不高。首钢迁钢公司2007年首次试制热镀锌IF钢，冶炼IF钢中C、N含量均在30ppm以下，其组织性能达到要求，IF钢板冲压合格率100，但表面质量和性能的稳定性与Thyssen等国际先进水平有差距。本钢、攀钢等企业也都具有生产较高级别IF钢的能力。我国的多条薄板坯连铸连轧生产线也具有IF钢的生产能力，只是目前大都停留在CQ、DQ的级别上以作为冷轧的原板为主。2.4I
13、F钢品种及性能目前国外开发的IF钢品种如下：冷轧超深冲IF钢板；超深冲高强IF钢板；超低碳BH钢板；涂镀层钢板；超低碳热轧深冲钢板；超低碳热轧拉延板；IF铁素体不锈钢；超深冲搪瓷IF钢；铜基高强IF钢板。高强度IF钢成分设计特点使：必须是超低碳钢，即钢中C、N含量应控制在50ppm以下，S含量应低于；需Ti，Nb处理，由于钢质纯净，无间隙原子存在利于组构优先发展是高强度IF钢具有优异深冲性的原因。因此Ti，Nb加入量以完全使钢中C，N原子被固定而无间隙原子存在为原则。对于级别以下的高强度IF钢单独加P，在不影响成形性能的前提下提高性能。对于更高强度级别的高强度IF钢，可以通过两或三种固溶强化元素的加入量来实现。表2-1固溶强化元素对力学性能的影响化学成分，%力学性能MnSiP,MPa,MPa,%nr1.060.020.014176363460.261.91.400.020.013206412400.261.91.700.450.012226461360.251.90.340.030.06320139341-2.0表2-2 典型超低碳、高强度IF钢的化学成分CNSiMnPSNbTiB0.0030.00280.201.060.0130.0010.0220.010.001表2-3 IF钢的力学性能
