RH生產超低碳鋼工藝優(yōu)化-

1、RH生產超低碳鋼工藝優(yōu)化587RH生產超低碳鋼工藝優(yōu)化汪明東楊素波宋國菊趙克文艾立群蔡開科(攀枝花新鋼釩股份(有限公司(北京科技大學拾金學院摘要通過建立RH真空處理脫碳數(shù)學模型研究了【co、【oo、吹氬流量及壓降制度等對脫碳效果的影響。模型計算結果表明,針對該廠RH處理工藝,若提高壓降速率和吹氬流量.既可滿足鋼中c的要求,又可降低脫磺終點0J,從而城少脫氧合金的消耗和脫氧產物對錒水的污染。關鍵詞RH真空處理脫碳超低碳鋼oPTlMUM PROCESS oF RH TREATMENT FORII肌iALoW CARB0lN STEELWang Mingdong Yaflg Sub0鼢g Guoju

2、 Zha。K州enLiq帥Cai K丑ike (Pafl出ihua Irorl&Steel陸npany(Me切Jlurgy SchI of USTB,Be玎ingA既汀RAcT A nlath印_1aticd。del was estabhshed aIld appli甜幻s打mdale thedecarburi刎。11in fude蔭L唱er a工ldto studythe effe如0fco,Oo.玎ow a|r。unts。fAr and e"cuatimte0ntlle山carbL葉盟ti鋤The r酋dtS婦edtlat as刪d商ngtheRH p士Do皓sinthe

3、 plam,出ecarbon and0x卿o。ntentinthemeit atthe蜘d0fd瞌rburi盟tican be reduced研in盯曲幽g the州蝴t硫印eedd f101ra鈀0f U“gas,ThL培tknsLT1p石o_1。f de【idi西ng aIloy call be捌uoed,arId tle;md世ions pIDduced in deoxi幽ng p士“翳8c蚰be reduoed.日三Y WdS RHt塒t.Decarbu血a石D11,U1廿礦ldcarbsteell前言固溶碳量對冷軋鋼板深沖性能的影響已廣為人知,這就要求RH處理要在盡可能短的時間內把碳

4、降至極低范圍;另一方面,RH處理同樣要求RH脫碳處理后的氧含量控制在盡可能低的程度,以減少鋼中夾雜物.提高IF鋼性能。加快RH脫碳速率能放寬對轉爐出鋼碳含量的要求,合理的精煉工藝可降低鋼液的氧化、減少二次氧化的氧源。本文針對攀鋼Rl-咖瑁處理生產IF鋼的脫碳工藝進行研究,以期對攀鋼工藝優(yōu)化提供定量指導。(1假設:1鋼包和真空室中的鋼水均充分混臺;2脫碳反應只在真空室中進行;聯(lián)系人:艾立群.博士,北京(100083】,北京科技大學。3氣激界面的C、o濃度與cO氣相分壓保持平衡;4脫碳速率由C、o傳質控制。反應模型如圖l所示。(2方程。根據(jù)前人研究結論L1o一,在上述假定條件下,鋼包和真空室鋼液中

5、c、o的質量平衡關系如式(1(5所示。氣一液界面的c_O濃度關系式如式(6所示。w(dq/d=Q(cvcL(1w(dOL/d=口(風一OL(2 w(dCv/dt=Q(cLCv一al【cp(Cv一島(3 w(dm/df=Q(OLOv一al【cP(ov一魄(4幽cp(cvcs,Mc=幽oP(Ovq/Mo(5Ig(10一8CdP=一(1160/丁+2.003(6式中,W為RH處理鋼水重量,t;"為真空室中鋼水重量,t;C為錒水中碳含量,10。%;o為鋼水中氧5882001中國鋼鐵年會論文集尸=KcCsosCs Os靠o(Cv。Csdto(Ovof J Cv ov?c L0cv ?0L00v

6、CL oL 氣液界面真空室圖1RH脫碳模型簡圖Fig.1Sch甘mbc of dea曲血zatkrnoddjnRH Drocess含量,10。4%;Q為環(huán)流量,t/nin;M為原子量,g/ moJ;尸。為氣相中CO分壓,Pa;p為鋼水密度,t/ r一;碰為容積系數(shù),m3/min(n代表真空室內碳或氧的反應速率;下標L,s,v分別代表鋼包,反應界面,真空室。2.2模型中各參數(shù)的確定(1容積系數(shù)的確定。據(jù)shohel Kouroki_2J定義曲/v。:e”,同時,幽,還隨氣一液界面面積等的變化而變化,因而本文假設”=n+6×t,則有:幽。=c(oAr+”“(7式中,E為真空室攪拌能,w/

7、t;”和c對某一RH 設備和一定工藝條件為一常數(shù)。(2真空室攪拌能的計算。真空室攪拌能可由Sundb暇公式計算圳。(3環(huán)流量的討論。攀鋼環(huán)流量未經實驗測定。由于Kuu禮am提出的環(huán)流量公式考慮到真空室壓力對環(huán)流量的影響,故本文選用Kuwabam提出的公式進行計算E3J:Q=11.4G1心D4巧(1nPl/P21心(8 3模型計算程序與模型驗證3.1RH脫碳模型計算程序RH脫碳數(shù)學模型由方程(1(6來描述。利用變步長龍格一庫塔法對偏微分方程組求解。3.2陰脫碳模型驗證線參考攀鋼操作表。表l模型計算條件(No.26456Tab.1C叫clllati帆伽fldi們。鵬of tbe nlOdd項目取值

8、鋼包內鋼承重量w129絮磐一肋01200(,<9時.G=800真空室內徑D。n I_7“曼管內徑D。/m045浸管插攆度H/m065初始碳含量:co/%36L×104韌始氧含量0。o/%5860×104時間/mm0l28913時間min05.6710341617】934T。/16261610L6041597I硼5圖2n取不同值時碳含量計算與實測值的比較Fig.2cc粕pa啪0fccal饑latd a工ld measuredwith diHerent vdu嚼of n當”取常數(shù)時,取不同”值模型計算結果與試驗實測值的比較見圖2,由圖可見.m取常數(shù)時此模型無法準確模擬整個

9、脫碳過程,因此取”=n+6×f,即”值隨處理時間而變化。RH脫碳過程中,當日=0.7,6=一0.025時,模型計算與試驗實測值吻合較好,見圖3。該模型也經26452、26454爐次驗證,吻合較好,因此對攀鋼RH真空處理取n=0.700,025是合適的。該模型可以作為工藝優(yōu)化的基礎依據(jù)。4計算結果與討論徽黧慧鬯翌耋簍塑二。4J茹燃怒煞采一鰣次.在計算脫碳鬯璺翌,翌芝!昱量芝三昱塞萋簍的數(shù);i:;藉磊看;盍端j:菇:贏;流量(蒜采頭zro,一8%M鼬測得的值;吹氬流量和溫度變化曲一。RH生產超低碳鋼工藝優(yōu)化.589,圖3模型計算與實測值的比較(26452Fig,3G。r11pa9姐。f瞄

10、ul譙ca】c山ted andmeas刪為8001200L/m.n左右(吹氬制度不變,RH處理過程不供氧,計算不同初始碳含量的脫碳情況,如圖4。當Lco=0.01%O.04%,初始碳C。每增加O.01%,終點碳增加0.07%0.015%,當:C。= O.04%O.05%,初始碳cn每增加0.01%,終點碳增加O.0065%。因此,對一定的氧含量,對應這樣一個臨界碳含量,當鋼中碳低于此臨界值時,初始碳含量對終點碳影響較小。圖5示出了與氧含量對應的臨界碳含量,當鋼中碳在此線以下時,相同處理時間初始碳含量對終點碳的影響較小,而當鋼中碳高于此線時,脫碳速率降低,達到相同的終點碳需延長處理時問。由圖可見

11、,當Ok=0.06%時,RH 真空處理ic0在O.025%0.035%是合理的。處理18min達到的最低碳含量水平為0.0024% O.0033%。為生產O.0030%以下的IF鋼,當初始碳含量太于O.030%時,需要吹氧強制脫碳。圖4初始碳古量對脫碳的曩響Fig.4Efkt0f injtialCon decarb晡zadon4.2RH處理初始氳臺對脫碳速率的影響初始碳含量Co=O.030%,計算不同初始氧含量oJ。的脫碳情況,如圖6。初始氧含量越高,脫碳速率越快,脫碳終點碳也越低。但初始氧含圖5與初始氧對應的臨界碳含量ng.5c五“ca工cres。ands c0initlaloj量太于O.0

12、5%時,對終點碳影響不大。由此可見,對不同的碳含量有一個與之匹配的臨界初始氧含量,使脫碳速率達到最快。圖7即與碳含量對應的臨界氧含量。當鋼中氧含量低于該直線時,將造成脫碳速率降低.這時需強制脫碳;當氧含量高于該直線時,氧含量對脫碳幾乎沒有影響,但RH脫碳終點的氧將升高,將需要更多的鋁脫氧,生產成本增加,同時嚴重污染鋼水?！綾k,%I_O022一O0330044005500660077一O0802468101214161S2022,吣圖6不同韌始氧古量下的脫碳曲線Fig.6DecarbLi齟tion a、惜withdiff唧t抽itialo4.3壓降制度對脫碳的影晌為了比較不同壓降制度下的脫碳規(guī)

13、律,這里設計三種降壓模式,這三種模式下的壓降數(shù)據(jù)繪于圖8n。其他條件同No.26456爐歡。其中軟脫碳方式是指壓降速率較慢、壓降出現(xiàn)平臺的現(xiàn)有壓降方式;相對于軟脫碳方式,硬脫碳方式是指壓降速率較快、壓降曲線沒有明顯的平臺的壓降模式。其中軟脫碳方式采用2“56實際數(shù)據(jù)。模型計算結果見圖86。當銅水碳含量在O.0361%時,RH設備采用“硬脫碳”方式,可在15lIlin內使錒水碳降到0.00192%;××××××枷鉚跏枷珊瑚m咖瑚啪鋤59020叭中國鋼鐵年會論文集Iuj。,%圖7自然脫碳時與初始碳對應的臨界氧含量ng.7c一她Ior曙po

14、|1d codi玨唧t i_1it瑚c采用“軟脫碳”方式,相同時間內碳降到0.00422%,比“硬脫碳”方式高O.0023%;采用“預真空”方式,相同時問內碳降到0.0012%,比“硬脫碳”方式低0.0007%。圖8不同壓降制度下的脫碳曲線Rg8Decarbu血ation cLnv簀啪d盯diffeftpre￥Itdrea州itions目前攀鋼IF鋼生產均采用“軟脫碳”方式,若能采用“硬脫碳”方式消除壓降平臺,則在處理15min 時能降低碳含量0.0023%。改變壓陣模式對攀鋼RH生產超低碳鋼意義重大。一方面提高壓降速率可確保攀鋼生產碳含量小于0.0020%的IF鋼,另一方面,生產碳含量小于O

15、.0050%的lF鋼時為RH處理爭取了寶貴的7min 時間。4.4吹氬流量對脫碳的影響按圖9描述的6種不同吹氬模式計算不同吹氬流量下的脫碳曲線,模型計算條件為26456爐RH 處理的過程數(shù)據(jù),只是將吹氬流量作了改動。其中模式l為現(xiàn)有吹氬方式,模式6與模式1的氬氣吹入總量相同。計算結果示于圖10。模式l、2、3在前5min脫碳速率相同,與4、5相比碳含量相差0.0005%。在脫碳第1618mIn,模式4的脫碳速率優(yōu)于其他,最大差幅達0.0005%。EEj芒刪蛙擴廂44×l43×142x【4l×140×139×138×137×1

16、36×l35×l34×l33×l32×l圖9吹氬流量模式圖Rg.9刪fferellt pattems of Ar fI。w曠4O4O一4曠40叫00-4l一吹氬模式2吹氳摸式3一吹氬模式4一吹氳模式5一吹氬模式6一吹氬模式6171819f,mIn圖10不同吹氬模式下碳含量的變化FIg101hed啪ge0fCwith diff呲ntmfbw20由分析可知:(1吹氬流量對脫碳速率的影響明顯弱于壓降的影響,因此加大吹氬流量應以提高抽氣速率為前提;(2平均分配吹氬流量利于降低終點碳含量;(3j后期提高吹氬流量可提高脫碳能力;(4縮短低流量吹氬時間可進一步降低碳含量。RH生產超低碳鋼工藝優(yōu)化59l5小結針對攀鋼條件建立了RH處理脫碳模型,為攀鋼RH處理工藝優(yōu)化提供了依據(jù)和定量指標。根據(jù)脫碳模型計算結果,當C大于0.03%時須采用強制脫碳手段?，F(xiàn)有