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1、北京科技大学2009年高品质深冲钢的关键冶金技术及RH精炼技术包燕平主主 要要 内内 容容1.概述生产流程的特点2.钢中超低碳的冶炼技术3.RH精炼炉的技术发展4.钢中超低氮生产技术5.钢中纯净度的控制6.非稳定态连铸质量控制技术研究1 1、概、概 述述 IFIF钢生产流程的特点钢生产流程的特点 汽车板是发达国家钢铁企业高附加值产品的代表；汽车板是发达国家钢铁企业高附加值产品的代表； 能否生产高质量汽车板是企业的装备、技术、研发和管理水平的重要标志；能否生产高质量汽车板是企业的装备、技术、研发和管理水平的重要标志； 汽车板生产涉及装备水平、工艺技术、操作和管理水平等；汽车板生产涉及装备水平、工
2、艺技术、操作和管理水平等； 包括炼钢、连铸、热轧、冷轧、涂镀等全部工序。包括炼钢、连铸、热轧、冷轧、涂镀等全部工序。现代汽车工业对冷轧薄板的质量要求现代汽车工业对冷轧薄板的质量要求? 优良的成形和深冲性能；? 良好的抗凹陷能力和足够的结构强度? 良好的非时效性能；? 优良的表面形貌和光洁度；? 高的耐腐蚀性；? 良好的焊接性能。? 优良的成形和深冲性能；? 良好的抗凹陷能力和足够的结构强度? 良好的非时效性能；? 优良的表面形貌和光洁度；? 高的耐腐蚀性；? 良好的焊接性能。无间隙原子钢（超深冲钢） Interstitial Free Steel无间隙原子钢（超深冲钢） Interstitia
3、l Free Steel高洁净度(非金属夹杂物少)板形的严格控制；轧制过程辊印、划伤、灰尘落入、高洁净度(非金属夹杂物少)板形的严格控制；轧制过程辊印、划伤、灰尘落入、“ 桔皮桔皮”等非常高的钢板表面质量极低的C （30ppm），N含量(30ppm等非常高的钢板表面质量极低的C （30ppm），N含量(30ppm) )铝脱氧钢(Als：0.020.06)非时效性铝脱氧钢(Als：0.020.06)非时效性极低的C （30ppm），N含量(30ppm极低的C （30ppm），N含量(30ppm) )Ti或Ti和Nb的微合金化（X/C1）Ti或Ti和Nb的微合金化（X/C1）高的纯净度(非金属夹杂
4、物少)高的纯净度(非金属夹杂物少)铝脱氧钢(Als：0.020.06)深冲性能冶 金 的 要 求性能要求铝脱氧钢(Als：0.020.06)深冲性能冶 金 的 要 求性能要求IF钢的化学成分(质量分数，)IF钢的化学成分(质量分数，)0.0200.0700.0200.0700.0030.012WAl0.0010.0040.0010.0040.0040.0080.0030WN0.0040.0100.0050.0150.0600.250WNb0.0200.0400.0100.0600.0800.3100.0350.060WTi0.0070.0100.0020.0130.0080.0200.0120
5、.022Ws0.0030.0150.0050.0150.0010.0100.0150.025WP0.100.200.100.200.250.500.200.30WMn0.0100.0300.0100.0200.0070.0250.03WSi0.0020.0080.0020.0060.0020.0120.0025Wc国内某钢厂韩国浦项钢铁公司美国内某钢厂韩国浦项钢铁公司美Armco钢铁公司日本新日铁公司成分钢铁公司日本新日铁公司成分超深冲钢生产工艺超深冲钢生产工艺IF钢生产工序的发展及技术特点钢生产工序的发展及技术特点 国内外国内外IF钢的生产工艺流程一般为：钢的生产工艺流程一般为：铁水预处理转
6、炉冶炼一铁水预处理转炉冶炼一RH真空精炼一连铸热轧一冷轧一退火一平整。真空精炼一连铸热轧一冷轧一退火一平整。 每一个工序均在不同程度上影响每一个工序均在不同程度上影响IF钢的最终产品性能。钢的最终产品性能。61 (LF+)RHIFAnsteel63.9(without C）6780 (without C）65.758C+P+S+TO+H+N/10-4%Refining processSteel gradeSteel company (LF+)RHIFBao steelLF+VDPipelineAnsteelLF+RHBearingPOSCORHIFTKSRHIFJFE国内外部分钢厂国内外部分钢
7、厂IF 钢纯净度达到的水平钢纯净度达到的水平超低硫钢生产工艺技术喷超低硫钢生产工艺技术喷Mg脱硫脱硫需要注意的问题：需要注意的问题：喷喷Mg铁水脱硫渣的扒除；铁水脱硫渣的扒除；转炉炼钢转炉炼钢“回硫回硫”问题重；问题重；“LF真空真空”精炼时间长。精炼时间长。超低硫钢生产工艺技术超低硫钢生产工艺技术 KR铁水脱硫铁水脱硫 采用采用CaO-CaF2系脱硫剂；系脱硫剂； 脱硫剂作用时间长；脱硫剂作用时间长； 大约大约12min脱硫反应可基本达到平衡；脱硫反应可基本达到平衡； 脱硫处理时间较喷粉工艺缩短脱硫处理时间较喷粉工艺缩短5min； 脱硫效率提高脱硫效率提高2035左右。左右。超低硫钢生产工艺
8、技术钢水真空喷粉脱硫超低硫钢生产工艺技术钢水真空喷粉脱硫铁水预处理铁水预处理BOF真空喷粉精炼真空喷粉精炼CC工艺：工艺：精炼时间短（精炼时间短（45min）；）；同时进行脱硫、脱氢、脱氮；同时进行脱硫、脱氢、脱氮；S可以脱除至可以脱除至35ppm。RH喷粉脱硫喷粉脱硫 新日铁名古屋厂、住友金属和歌山厂等采用；新日铁名古屋厂、住友金属和歌山厂等采用； 用于生产超低硫钢用于生产超低硫钢(S：415ppm)； 优点：优点： 处理时间短处理时间短(30 min)； 脱硫剂消耗少；脱硫剂消耗少； 钢液钢液N、C回升少回升少(适合无取向硅钢、低碳管线钢等）。适合无取向硅钢、低碳管线钢等）。RHPTB超低
9、磷钢生产工艺技术超低磷钢生产工艺技术传统工艺：铁水传统工艺：铁水“三脱三脱”传统工艺：双渣吹炼传统工艺：双渣吹炼主要问题：主要问题： 脱磷渣很难较完全倒出；脱磷渣很难较完全倒出； 钢水过氧化严重；钢水过氧化严重； 效率低、成本高。效率低、成本高。主要问题：主要问题： 脱磷前必须进行脱硅处理；脱磷前必须进行脱硅处理； 废钢比低（废钢比低（5）；）； 脱磷炉渣处理难脱磷炉渣处理难(碱度过高碱度过高)。转炉脱磷预处理工艺布置转炉脱磷预处理工艺布置2、钢中超低碳的冶炼技术、钢中超低碳的冶炼技术2.1 转炉冶炼终点的控制转炉冶炼终点的控制CFe的选择性氧化平衡点根据式的选择性氧化平衡点根据式C + O
10、= CO (1)lg (Pco/ac* %O)= 1149/T2.002Fe + O = （FeO）(2)lg aFeo/%O = 6317/T 2.739（FeO）+ C = Fe + CO (3)lg (Pco/ac* aFeo)= 5170/T+4.736结论：钢液中结论：钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为的选择性氧化平衡点为C0.035，也就是说终点，也就是说终点C 0.035时，钢水的过氧化比较严重，此时熔池中的平衡氧含量为时，钢水的过氧化比较严重，此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。转炉冶炼终点转炉冶炼终点C-O关系关系1) 当终点当终点C 0.5% 的炉次占的炉次占17%，平均
11、氧含量为，平均氧含量为573ppm。6.921.021.419.214.517.00.05.010.015.020.025.000.0250.0250.03 0.030.035 0.0350.04 0.040.050.05终点碳含量 （%）百分比 （%）炉龄对终点氧含量的影响炉龄对终点氧含量的影响图图 7500炉时终点炉时终点C-O关系关系y = 25x-10200400600800100012001400160000.020.040.060.080.10.12转炉终点碳含量（%）转炉终点氧含量（ppm）终点0乘幂 (平衡氧)y = 25.126x-0.99920040060080010001
12、2001400160018000.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08转炉终点碳含量（%）转炉终点氧含量（ppm）终点0乘幂 (平衡氧)温度对氧含量的影响温度对氧含量的影响图 终点温度与氧含量的关系图图 终点温度与氧含量的关系图在终点在终点C = 0.0250.04%时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。16201680之间，氧含量总体水平较低，平均为之间，氧含量总体水平较低，平均为702ppm，该范围的炉次共占总炉次的，该范围的炉次共占总炉次的
13、30%左右；左右；出钢温度大于出钢温度大于1680时，终点钢水氧含量有明显的升高趋势，平均为时，终点钢水氧含量有明显的升高趋势，平均为972ppm，占总炉次的，占总炉次的70%左右。左右。20040060080010001200140016001800160016201640166016801700172017401760终点温度（）终点氧含量（ppm）终点02.2 RH快速高效脱碳快速高效脱碳真空度真空度钢水循环流量钢水循环流量提升气体流量提升气体流量脱碳反应速度的影响因素脱碳反应速度的影响因素第一阶段第一阶段（1）压降速度,采取增加真空能力和预抽真空技术（2）加强搅拌，提高环流速度。（1）
14、压降速度,采取增加真空能力和预抽真空技术（2）加强搅拌，提高环流速度。第二阶段(主要反应阶段）第二阶段(主要反应阶段）（1）提高环流速度;（2）增加钢中氧含量;（3）提高真空度（1）提高环流速度;（2）增加钢中氧含量;（3）提高真空度第三阶段（反应在气液界面上进行）第三阶段（反应在气液界面上进行）（1）提高环流强度（2）扩大RH真空室下部槽面积（3）RH真空室下部槽底侧吹Ar（1）提高环流强度（2）扩大RH真空室下部槽面积（3）RH真空室下部槽底侧吹Ar提高提高RH脱碳速度的措施脱碳速度的措施(1) 强真空系统抽气能力和高真空度是获得超低碳的必要条件强真空系统抽气能力和高真空度是获得超低碳的必
15、要条件神户制钢加古川厂2RH参数神户制钢加古川厂2RH参数容 量 ， 吨 /炉 240 容 量 ， 吨 /炉 240 真 空 室 直 径 ， mm 3000 真 空 室 直 径 ， mm 3000 上 升 、 下 降 管 直 径 ， mm 550 上 升 、 下 降 管 直 径 ， mm 550 上 升 管 气 体 流 量 ， Nl/min 3500 上 升 管 气 体 流 量 ， Nl/min 3500 真 空 泵 能 力 (0.5torr下 )， kg/h 1200 真 空 泵 能 力 (0.5torr下 )， kg/h 1200 加古川厂不同RH真空度对脱碳反应的影响加古川厂不同RH真空
16、度对脱碳反应的影响(2)加快钢水环流速率加快钢水环流速率提高钢水环流速率提高钢水环流速率Q的措施的措施 提高真空度；提高真空度； 增加上升管增加上升管Ar流量；流量； 增加上升、下降管截面积 。增加上升、下降管截面积 。神户制钢加古川厂2RH的有关参数神户制钢加古川厂2RH的有关参数容量，吨/炉 240 容量，吨/炉 240 上升、下降管直径，mm 450 550 上升、下降管直径，mm 450 550 上升管气体流量，Nl/min 1000 3500 上升管气体流量，Nl/min 1000 3500 真空泵能力(0.5torr 下)，kg/h 600 1200 真空泵能力(0.5torr 下
17、)，kg/h 600 1200 采取增加浸渍管内径和提高采取增加浸渍管内径和提高Ar流量的措施非常有效流量的措施非常有效(3) 吹氧强化的技术吹氧强化的技术采用采用KTB前后前后RH的终点碳控制的终点碳控制采用强化脱氧技术前后的脱碳参数变化采用强化脱氧技术前后的脱碳参数变化(4) RH工艺过程的控制(4) RH工艺过程的控制?严格控制前工序碳、氧、温度；?前期OB强制脱碳；?严格控制前工序碳、氧、温度；?前期OB强制脱碳；?RH合理快速的压降制度RH合理快速的压降制度?合理的吹氩制度?工艺控制模型；?炉气在线分析、动态控制。合理的吹氩制度?工艺控制模型；?炉气在线分析、动态控制。2.3 防止防
18、止RH后钢液增碳后钢液增碳IF钢增碳的因素如下：钢增碳的因素如下： RH真空室内的合金及冷钢增碳；真空室内的合金及冷钢增碳； 钢包覆盖剂增碳；钢包覆盖剂增碳； 包衬、长水口、滑板等钢包耐火材料增碳；包衬、长水口、滑板等钢包耐火材料增碳； 连铸中间包覆盖剂增碳；连铸中间包覆盖剂增碳； 包衬、塞棒、浸入式水口、滑板等中间包耐火材料增碳；包衬、塞棒、浸入式水口、滑板等中间包耐火材料增碳； 连铸结晶器保护渣增碳。连铸结晶器保护渣增碳。减少减少RH精炼后钢液增碳采取的措施精炼后钢液增碳采取的措施7ppm89ppm最好达到最好达到2.6ppm增增 C 量量中间包：低碳高碱度覆盖剂结晶器：低碳高粘度保护渣中
19、间包：低碳高碱度覆盖剂结晶器：低碳高粘度保护渣RH：减少：减少RH真空槽冷钢结晶器液面控制仪真空槽冷钢结晶器液面控制仪钢包：超低碳多孔镁质覆盖剂中间包：超低碳覆盖剂结晶器：低碳空心保护渣水口：低碳长水口和浸入式水口结晶器液面控制仪钢包：超低碳多孔镁质覆盖剂中间包：超低碳覆盖剂结晶器：低碳空心保护渣水口：低碳长水口和浸入式水口结晶器液面控制仪采取措施采取措施国内某厂国内某厂新 日 铁新 日 铁生 产 厂生 产 厂3、RH精炼炉的技术发展精炼炉的技术发展3.1 RH精炼炉的特点精炼炉的特点 冶金工程技术学科发展的主要成就 ：冶金工程技术学科发展的主要成就 ：（引自：（引自：20072008年冶金工
20、程技术学科发展现状）年冶金工程技术学科发展现状）RH真空精炼技术和装备是二次冶金中水平最高、难度最大的，真空精炼技术和装备是二次冶金中水平最高、难度最大的，2003年前几乎全部引进，发展也很慢，但年前几乎全部引进，发展也很慢，但2004年开始有了较快发展，并且国产技术和装备迅速占据主导地位。现有年开始有了较快发展，并且国产技术和装备迅速占据主导地位。现有59台台RH装备，装备，20072008年就新建年就新建25台，而国产台，而国产RH 18台占台占72%，快速，快速RH多功能真空精练技术研究也已取得新成果。这一切都是钢铁产品的升级换代取得重大突破的必要基础。多功能真空精练技术研究也已取得新成
21、果。这一切都是钢铁产品的升级换代取得重大突破的必要基础。 RH数量快速增长创中国冶金史新纪录；数量快速增长创中国冶金史新纪录；1967（1台）、台）、1997（12台）、台）、2003（20台）、台）、2006（34台）、台）、2008（59台）、台）、2010（预计（预计60台）台） 新建新建RH多数为高效、多功能的高水平装备；多数为高效、多功能的高水平装备； 工艺更加稳定、高精度控制的自动化水平不断提高；工艺更加稳定、高精度控制的自动化水平不断提高； 立足国内设计、制造和建设。立足国内设计、制造和建设。 现代现代RH精炼炉的技术特点：精炼炉的技术特点： 采用 采用RH吹氧工艺，提高了粗炼钢
22、水碳含量（从吹氧工艺，提高了粗炼钢水碳含量（从250ppm提高到提高到600ppm），降低了处理温降，并具备温度调节作用； 通过扩大真空室内径，增加高度，扩大浸渍管内径，进一步提高钢水循环流量； 通过提高抽气能力和循环气体流量，提高了），降低了处理温降，并具备温度调节作用； 通过扩大真空室内径，增加高度，扩大浸渍管内径，进一步提高钢水循环流量； 通过提高抽气能力和循环气体流量，提高了RH反应速度； 采用喷粉工艺实现钢水深脱硫。反应速度； 采用喷粉工艺实现钢水深脱硫。RH真空精炼的冶金功能真空精炼的冶金功能脱气脱气精炼精炼脱氢脱氢板材、线材板材、线材脱氮脱氮脱氧脱氧自然脱碳自然脱碳电磁材料及低碳
23、钢等电磁材料及低碳钢等温度和成分调整温度和成分调整用于轧制薄板厚板的碳素钢用于轧制薄板厚板的碳素钢吹氧吹氧升温升温强制脱碳强制脱碳脱气脱气不锈钢、不锈钢、IF钢等极低碳钢钢等极低碳钢喷粉喷粉去除夹杂去除夹杂脱氧脱氧高合金钢、不锈钢等高合金钢、不锈钢等脱硫脱硫脱磷脱磷RH冶金功能冶金功能3.2 RH精炼炉的技术发展A、冷钢的形成、冷钢的形成RH处理过程中，从上升管吹入的氩气，形成大量的气泡，气泡受热不断膨胀并带动钢水上升，当气泡进入真空室后，由于压差使气泡破裂，在破裂的瞬间将钢液击碎形成无数小液滴，在此过程中既完成了RH的各种脱气反应，但同时部分液滴可吸附于真空槽壁，经数炉堆积后，就在槽内形成了
24、所谓的“冷钢”或称“钢瘤”。由此可见，冷钢是伴随RH钢液环流而生，是RH处理的孪生产物。（1） 消除冷钢技术） 消除冷钢技术B、 影响冷钢形成的外来因素、 影响冷钢形成的外来因素其外来因素可概括为：槽壁耐材的温度钢中含氧量FO（即处理沸腾钢或镇静钢）钢中含碳量处理真空度控制（包括抽气速率）环流气流量大小其外来因素可概括为：槽壁耐材的温度钢中含氧量FO（即处理沸腾钢或镇静钢）钢中含碳量处理真空度控制（包括抽气速率）环流气流量大小“OBOB”吹氧情况 合金加料引起的沸腾和飞溅吹氧情况 合金加料引起的沸腾和飞溅（2）增强抽气能力，加大环流速度，强化脱碳功能）增强抽气能力，加大环流速度，强化脱碳功能随
25、超低碳钢随超低碳钢IF钢产量不断增加，冶金工作者一直致力于缩短钢产量不断增加，冶金工作者一直致力于缩短RH脱碳过程的研究和实践。下表所示为近年来脱碳过程的研究和实践。下表所示为近年来RH真空泵能力、环流速度及脱碳能力的变化。真空泵能力、环流速度及脱碳能力的变化。项目RH-OBRH-MFBRH-SBRH-SB年代1985199919921999容量300300270270真空泵系统B3232E3253C5352排气能力在0.5torr950kg/h1100kg/h800kg/h1200kg/h在100torr/8000kg/h/在200torr7000kg/h/6000kg/h12000kg/h
26、环流管直径500mm750mm600mm750mm环流气流量1000Nl/min3000Nl/min1500Nl/min3000Nl/min环流速度约85吨/分约220吨/分约140吨/分约220吨/分300 20ppm20分1213分1416分1213分（3）多功能技术多功能技术80年代初，对某些S、H夹杂物等有特殊控制要求的钢种如厚板钢，须经过双重处理乃至三重处理。这样的精炼过程，显然从生产组织、成本控制等方面考虑是极为不利的，有时甚至很难实施。因而随着这些特殊钢种产量增加，急需研制出一种装置能囊括上述的各种功能。正是在这样的背景下，以日本为首的各厂相继开发了各种RH脱硫技术及钙处理技术，
27、并延续至今。由此所谓的RH多功能技术就是在RH已具备的功能基础上增加脱硫及钙处理功能等添加法与添加铁合金相类似，熔剂从合金加料口加入。在某些钢种上使用，其最终S可达20ppm左右。此法较为简单，但效果不稳定，而且对炉衬侵蚀较大。（4）Ca处理处理RH多功能技术的另一重大发展是钙处理。八十年代初曾试图通过处理过程直接加多功能技术的另一重大发展是钙处理。八十年代初曾试图通过处理过程直接加CaSi块方式，使钢中块方式，使钢中Ca可控制在可控制在1020ppm水平。但由于钙的易挥发的物理特性，在真空下添加烧损十分严重，故该法在实际生产中难于实施。此后，随着喂丝技术发展，人们设想将该技术用于水平。但由于
28、钙的易挥发的物理特性，在真空下添加烧损十分严重，故该法在实际生产中难于实施。此后，随着喂丝技术发展，人们设想将该技术用于RH中，经试验和实践取得了良好的效果。中，经试验和实践取得了良好的效果。90年代中期，宝钢首次在年代中期，宝钢首次在RH工位通过喂钙丝的方式进行钙处理达到良好的效果，并取得该专利。实践证明与常规的喷粉法相比，该法具有下列优点：钙的收得率高且稳定过程温降小钙线以高速直接插入至钢水深部，与渣接触较少，不会引起成分的严重波动及增氮现象设备投资小等目前该法已应用在新建的工位通过喂钙丝的方式进行钙处理达到良好的效果，并取得该专利。实践证明与常规的喷粉法相比，该法具有下列优点：钙的收得率
29、高且稳定过程温降小钙线以高速直接插入至钢水深部，与渣接触较少，不会引起成分的严重波动及增氮现象设备投资小等目前该法已应用在新建的2台台RH中，作业稳定、效果良好。中，作业稳定、效果良好。迄今为止已成功应用于生产中的顶枪有二类，一类是新日铁研制的MFB顶枪（ Multi-function Burner ） 即 多 功 能 顶 枪 ， 一 类 是 川 崎 研 制 的 KTB 顶 枪（KAWASAKI Top Blowing），图（75）所示为MFB顶枪结构示意图。枪体采用水冷多重套管结构，最外层水冷，中间通煤气（天然气或焦炉煤气）或Ar、N2保护气，内层通氧或Ar、N2保护气以及脱硫粉剂。（5）顶
30、枪技术）顶枪技术（6）数模的应用）数模的应用主要较成熟的技术有：超低碳钢处理的动态推定碳技术其原理是利用质谱分析仪，通过对炉气中的CO、CO2、Ar、N2、O2的定量测定，经计算机L2数学模型计算，可推定钢液中含C量随时间变化。据报道，国外某些厂家的成功率可达90以上。该技术的应用既能提高C的命中率，又可缩短脱碳时间，应用前景极为广阔。铁合金计算加料控制模型（包括最佳成本控制），这是一项较为成熟的技术，各厂应用极为广泛。温度控制模型，用于推定过程温度，确定是否需要升温或降温。由于影响RH过程温度因素较为复杂，推定温度命中率较低，目前仍处于试验阶段。处理过程温度控制仍依赖探头测定。此外尚有脱气的
31、数学模型等也处于探索阶段。A、真空度动态控制真空度动态控制技术此技术原理是将部分从3C冷凝器排出的废气反馈反送至B2增压泵。按真空度控制范围，通过控制阀的开度大小控制即可达到控制目的。此技术已在国内部分新建RH上应用。600800100012001400160060708090100110120130140吹气量(Nl/min)循 环 流 量（ t/min) 400 480 560 640 720 8001）上升管吹气量对循环流量的影响）上升管吹气量对循环流量的影响不同浸渍管插入深度下的循环流量随吹气量增加而变化的趋势相同，在实验范围内，循环流量随着吹气量的增加而增加，并且增加的幅度有减小的趋
32、势。（7）高效化技术（7）高效化技术2）浸渍管内径对循环流量的影响）浸渍管内径对循环流量的影响45050055060065070060708090100110120130循 环 流 量（ t/min)浸渍 管内径(mm) 600 800 1000 1200 在相同吹气量下，循环流量随着浸渍管径的增大显著提高。 各个吹气量条件下，循环流量随着浸渍管直径而变化的趋势基本一致。 随着浸渍管直径的增大，吹气量增加带来循环流量增加的幅度也变大。40050060070080060708090100110120130140循 环 流 量（ t/min)浸渍 管插入深度（ mm） 400 600 800 10
33、00 1200 14003）浸渍管插入深度对循环流量的影响）浸渍管插入深度对循环流量的影响 环流量随着浸渍管插入的深度增加而增加，且增加的幅度越来越小。 为了获得较大的循环流量，浸渍管插入深度不应该低于480mm。实际插入深度为480mm720mm时对循环流量的提高有实际意义，继续增大插入深度对循环流量的提高帮助不大，而且在实施中也会受到管壁耐材寿命及其它因素的限制。 吹气孔内径的影响吹气孔内径的影响40060080010001200140060708090100110120吹气量（ Nl/min）循 环 流 量（ t/min) 3mm 4mm 6mm 4)上升管吹气孔工艺参数对循环流量的影响
34、上升管吹气孔工艺参数对循环流量的影响在相同吹气量条件下，采用减小吹气孔内径的方法可以提高循环流量。在较大气量时，采用减小吹气孔内径来提高循环流量的效果更明显。吹气孔的内径也不能够任意减小，太小的吹气孔径容易堵塞，而且吹气困难，会造成吹气系统故障，综合以上因素，采用3mm的吹气孔径是合理的。吹入气体在上升管内行程的影响吹入气体在上升管内行程的影响50010001500200025006080100120140160180200 循 环 流 量（ t/min)吹入气体在上升腿内的行程（ mm）?吹入氩气在上升管内的行程对应着吹气孔高度，降低吹气孔高度使吹入氩气在上升管内的行程加长，有利于吹入氩气发
35、挥驱动作用，增大循环流量。原吹气孔与上升管入口的距离（吹入的氩气在上升管内的行程）是1600mm。4、 钢中超低氮的生产技术、 钢中超低氮的生产技术 炼钢过程最大限度地脱氮；炼钢过程最大限度地脱氮； 炼钢后严格地控制钢水增氮。炼钢后严格地控制钢水增氮。新日铁君津厂不同阶段钢中新日铁君津厂不同阶段钢中N含量的变化含量的变化脱氮困难的原因：脱氮困难的原因：钢液中氮的溶解度高；氧、硫表面活性元素影响；上升管Ar喷管密封问题。钢液中氮的溶解度高；氧、硫表面活性元素影响；上升管Ar喷管密封问题。转炉降转炉降N技术措施：技术措施：高铁水比，控制矿石投入量；高铁水比，控制矿石投入量； 提高氧气纯度，控制炉内
36、为正压；提高氧气纯度，控制炉内为正压； 转炉冶炼后期采用低枪位操作；转炉冶炼后期采用低枪位操作； 提高转炉冶炼终点控制的命中率和精度；提高转炉冶炼终点控制的命中率和精度； 转炉冶炼增加熔剂量，形成较厚的渣层，隔离大气。转炉冶炼增加熔剂量，形成较厚的渣层，隔离大气。 转炉冶炼结束前，向炉内加白云石，阻止钢液从大气中吸氮转炉冶炼结束前，向炉内加白云石，阻止钢液从大气中吸氮氧气转炉生产超低氮钢的措施：氧气转炉生产超低氮钢的措施：高的铁水比；铁水脱硅、脱磷处理；顶底复吹转炉；后期造泡沫渣；减少补吹。高的铁水比；铁水脱硅、脱磷处理；顶底复吹转炉；后期造泡沫渣；减少补吹。台湾中钢IF钢铁水比与终点N的关系
37、台湾中钢IF钢铁水比与终点N的关系转炉吹炼后期加入铁皮、轻烧白云石转炉吹炼后期加入铁皮、轻烧白云石不脱氧出钢；使用低氮的钛铁合金或海绵钛；严格的保护浇铸。不脱氧出钢；使用低氮的钛铁合金或海绵钛；严格的保护浇铸。RH和连铸过程防止增氮的措施和连铸过程防止增氮的措施台湾中钢RH采用海绵钛控制增氮美国内陆钢铁公司钢中氮含量的变化台湾中钢RH采用海绵钛控制增氮美国内陆钢铁公司钢中氮含量的变化132019190510152025BOF终点RH前RH后中间包132019190510152025BOF终点RH前RH后中间包N，ppmN，ppm1)铁水预处理1)铁水预处理生产优质超深冲钢必须进行铁水脱硫预处理
38、，日本的钢铁厂甚至采用三脱，目的在于：生产优质超深冲钢必须进行铁水脱硫预处理，日本的钢铁厂甚至采用三脱，目的在于：5 高洁净度超深冲钢生产要点5 高洁净度超深冲钢生产要点? 减少炼钢的渣量，从而减少出钢时带渣量；? 由于无须脱磷，因而可以降低炼钢终点钢水和炉渣的氧化性；? 提高炼钢终点炉渣碱度和MgO含量，减少出钢下渣量。? 减少炼钢的渣量，从而减少出钢时带渣量；? 由于无须脱磷，因而可以降低炼钢终点钢水和炉渣的氧化性；? 提高炼钢终点炉渣碱度和MgO含量，减少出钢下渣量。2)转炉炼钢 终点氧含量控制2)转炉炼钢 终点氧含量控制3)出钢防下渣操作3)出钢防下渣操作生产超低碳钢，转炉终点炉渣Fe
39、O在1525%。如出钢带渣过多，会造成严重的二次氧化。生产超低碳钢，转炉终点炉渣FeO在1525%。如出钢带渣过多，会造成严重的二次氧化。主要的挡渣方法：主要的挡渣方法：挡渣装置；出钢口状况；渣量；炉渣流动性。挡渣装置；出钢口状况；渣量；炉渣流动性。包内渣层厚度控制在50mm以下。包内渣层厚度控制在50mm以下。挡渣球；机械挡渣塞；气动挡渣。挡渣球；机械挡渣塞；气动挡渣。川崎水岛厂生产IF钢炼钢炉渣碱度与出钢带渣量的关系川崎水岛厂生产IF钢炼钢炉渣碱度与出钢带渣量的关系4)钢包内炉渣的改性处理4)钢包内炉渣的改性处理新日铁八幡厂钢包渣T.Fe与冷轧板缺陷率关系新日铁八幡厂钢包渣T.Fe与冷轧板
40、缺陷率关系1987 Steelmaking Conference Proceedings, p.3811987 Steelmaking Conference Proceedings, p.381?出钢后立即向钢包内加入炉渣改性剂；?改性剂由CaCO出钢后立即向钢包内加入炉渣改性剂；?改性剂由CaCO3 3和金属铝组成，铝含量在3055；?将(T.Fe)降低到4左右，甚至2。和金属铝组成，铝含量在3055；?将(T.Fe)降低到4左右，甚至2。炉渣的改性处理炉渣的改性处理日新制钢超低碳钢采用炉渣改性结果日新制钢超低碳钢采用炉渣改性结果川崎水岛厂超低碳钢采用炉渣改性结果川崎水岛厂超低碳钢采用炉渣改
41、性结果RH脱碳终了氧含量：250ppmRH脱碳终了氧含量：250ppm5)RH精炼5)RH精炼尽量减少RH处理过程的加铝吹氧提温尽量减少RH处理过程的加铝吹氧提温危害：危害：?增加Al?增加Al2 2O O3 3夹杂物量；?增加RH处理时间，影响与连铸的匹配。夹杂物量；?增加RH处理时间，影响与连铸的匹配。措施：措施：?严格控制前工序碳、氧、温度；?前期OB强制脱碳(内陆钢铁方法)；?工艺控制模型；?炉气在线分析、动态控制。严格控制前工序碳、氧、温度；?前期OB强制脱碳(内陆钢铁方法)；?工艺控制模型；?炉气在线分析、动态控制。中间包挡墙坝、阻流器中间包挡墙坝、阻流器中间包气雾挡墙中间包气雾挡
42、墙中间包电磁离心旋转中间包电磁离心旋转结晶器的电磁搅拌（结晶器的电磁搅拌（EMS）结晶器的电磁制动（结晶器的电磁制动（EMBR）6）浇注过程中促进夹杂物进一步排除）浇注过程中促进夹杂物进一步排除7)严格的保护浇铸7)严格的保护浇铸加强大包长水口之间的密封；加强大包长水口之间的密封；中间包使用前Ar清扫；中间包使用前Ar清扫；高的大包滑动水口开启引流成功率；高的大包滑动水口开启引流成功率；长水口浸入式开浇；长水口浸入式开浇；保证中间包钢水高于临界高度；保证中间包钢水高于临界高度；中间包碱性覆盖剂。中间包碱性覆盖剂。8） 防止浇注过程下渣） 防止浇注过程下渣示踪试验追踪铸坯中夹杂物来源是：外来夹杂
43、占41，二次氧化占39，脱氧产物占20。可见，防止浇注过程的二次氧化和下渣卷渣是提高铸坯洁净度的有效措施。防止下渣的措施有：示踪试验追踪铸坯中夹杂物来源是：外来夹杂占41，二次氧化占39，脱氧产物占20。可见，防止浇注过程的二次氧化和下渣卷渣是提高铸坯洁净度的有效措施。防止下渣的措施有：钢包下渣检测器钢包下渣检测器中间包恒重操作中间包恒重操作图27 加示踪剂示意图川崎制铁得出的冷轧板表面缺陷指数与F值的关系川崎制铁得出的冷轧板表面缺陷指数与F值的关系9)防止铸坯皮下气孔造成的缺陷9)防止铸坯皮下气孔造成的缺陷生产中发现生产中发现 高的钢水浇铸量(高拉速、大断面)时，钢板的blister缺陷增多
44、；高的钢水浇铸量(高拉速、大断面)时，钢板的blister缺陷增多； 高的氩气流量时，钢板blister缺陷多；高的氩气流量时，钢板blister缺陷多； 浸入式水口埋入深度浅时，blister缺陷增多；浸入式水口埋入深度浅时，blister缺陷增多； 多发生在弧形铸机板坯内弧侧。多发生在弧形铸机板坯内弧侧。我国生产的汽车面板与国际顶级汽车面板相比，在表面质量的稳定性方面尚存在差距；我国生产的汽车面板与国际顶级汽车面板相比，在表面质量的稳定性方面尚存在差距；某些钢板表面质量非常好，而某些钢板则存在质量问题。某些钢板表面质量非常好，而某些钢板则存在质量问题。提高汽车面板表面品质的稳定性是世界主要
45、钢铁企业科研提高汽车面板表面品质的稳定性是世界主要钢铁企业科研“热点热点”；各企业的汽车面板成品率仅在40 50（从铸坯开始计算）；各企业的汽车面板成品率仅在40 50（从铸坯开始计算）；主要原因：非稳定态条件下浇铸的铸坯不能用于生产汽车面板。主要原因：非稳定态条件下浇铸的铸坯不能用于生产汽车面板。5 非稳定态连铸质量控制技术研究5 非稳定态连铸质量控制技术研究连铸的非稳定态浇铸连铸的非稳定态浇铸开浇和结束浇铸；开浇和结束浇铸；炉炉之间交换钢水包；炉炉之间交换钢水包；浇铸宽度调节、浸入式水口更换等造成拉速显著变化；浇铸宽度调节、浸入式水口更换等造成拉速显著变化；中间包液面过低、保护浇铸发生问题
46、、钢包水口引流不成功而烧氧等造成的非正常操作；中间包液面过低、保护浇铸发生问题、钢包水口引流不成功而烧氧等造成的非正常操作；浸入式水口粘结、堵塞、水口位置不当等引起不稳定状态等。浸入式水口粘结、堵塞、水口位置不当等引起不稳定状态等。国外先进钢铁企业已能定量地掌握各类非稳定态因素对汽车板表面品质的影响（能够影响的铸坯长度和对汽车板品质影响的程度等）；国外先进钢铁企业已能定量地掌握各类非稳定态因素对汽车板表面品质的影响（能够影响的铸坯长度和对汽车板品质影响的程度等）；Thyssen等采取根据连铸非稳定态程度对某些铸坯采取机清；Thyssen等采取根据连铸非稳定态程度对某些铸坯采取机清；开浇开浇炉-
47、炉之间交换钢包开浇炉-炉之间交换钢包开浇拉速变化、水口粘结、烧氧等拉速变化、水口粘结、烧氧等终浇终浇在非稳态浇铸铸坯质量控制方面的差距在非稳态浇铸铸坯质量控制方面的差距1. 不能定量地掌握各类非稳定态因素对铸坯质量的影响（影响的浇铸长度和质量下降程度）；不能定量地掌握各类非稳定态因素对铸坯质量的影响（影响的浇铸长度和质量下降程度）； 规定对全部汽车板铸坯采用热机清或某些铸坯不能用于汽车面板；规定对全部汽车板铸坯采用热机清或某些铸坯不能用于汽车面板； 可能将品质合格铸坯降级至不合格铸坯，也可能将不合格铸坯放入合格铸坯；可能将品质合格铸坯降级至不合格铸坯，也可能将不合格铸坯放入合格铸坯；2. 对结
48、晶器内钢水流动控制和防止结晶器保护渣卷入缺少控制手段，而保护渣卷入已成为当前国际钢铁企业汽车面板主要缺陷。对结晶器内钢水流动控制和防止结晶器保护渣卷入缺少控制手段，而保护渣卷入已成为当前国际钢铁企业汽车面板主要缺陷。生产试验数据：生产试验数据：稳态浇注铸坯中稳态浇注铸坯中TO指数定为指数定为1，非稳态浇注的非稳态浇注的TO指数：头坯指数：头坯1.442.38，连浇坯，连浇坯1.101.17，尾坯，尾坯1.021.22。大型夹杂物指数大型夹杂物指数,:正常坯为正常坯为1: 头坯头坯3.867.23，连浇坯，连浇坯1.878.61，尾坯，尾坯1.49。以上事实说明，非稳态浇注使铸坯洁净度明显恶化，如何提高非稳态浇注的操作水平，把铸坯洁净度提高到稳态浇注的水平是提高连铸坯整体质量水平的关键，应引起足够重视。以上事实说明，非稳态浇注使铸坯洁净度明显恶化，如何提高非稳态浇注的操作水平，把铸坯洁净度提高到稳态浇注的水平是提高连铸坯整体质量水平的关键，应引起足够重视。欢迎批评指正！欢迎批评指正！
