RH真空精炼装置内钢液脱碳模型的开发与应用

摘要

本文以国内某钢铁企业为依托，以超低碳钢为研究对象，通过对真空脱碳热力学与动力学的研究和RH真空精炼装置现场生产超低碳钢工艺的分析，确立了真空脱碳机理，开发了适用于本企业的RH真空精炼装置的在线脱碳模型，对现场生产工艺进行了优化，提高了脱碳精度并降低了生产成本，有利于增强我国高附加值钢铁产品在世界上的竞争力，具有显著的经济效益和社会效益。
　　本文主要研究内容及所获得结论如下:
　　(1)通过对RH真空精炼装置热力学与动力学的研究，结合生产现场实际情况，对RH真空精炼装置内钢液的脱碳机理进行了研究，建立了RH真空精炼装置脱碳机理模型。机理模型将脱碳过程划分为三个阶段，将RH真空精炼装置内钢液的脱碳位置细分为五个部分，并且将这些脱碳位置对于总脱碳量的贡献通过参数的形式进行了设定。
　　(2)结合现场生产工艺开发了基于上述机理模型的在线脱碳预报模型。通过现场验证，本在线脱碳预报模型的命中率为:在验证的20炉次内，命中率在±8×10-6以内18炉，±5×10-6以内10炉，±2×10-6以内3炉，1炉无效，命中率基本达到了设计要求。经过优化后本模型的命中率还会进一步提高。
　　(3)通过模型的运行与分析，对现场生产工艺参数进行了优化研究。在RH真空处理前期增大压降速率，可使真空室内的压力在3min内达到极限真空，以提高脱碳速率，减少脱碳时间;将该RH设备脱碳时的提升气体流量由1500NL/min提高至1700NL/min，钢液循环流量由80.1 t/min增大到83.8 t/min，从而进一步提高脱碳速率。脱碳时的初始碳含量控制在300～450×10-6，脱碳结束时的平均氧含量控制在300×10-6以内，以有效降低夹杂物的产生。通过优化RH脱碳时间减少了2min，其效率提高明显。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 RH真空精炼概述

1．2．1 RH装备的发展

1．2．2 RH真空精炼技术发展

1．3 RH真空脱碳模型概述

1．3．1 Yamaguchi的模型

1．3．2 Kleimt等的模型

1．3．3 值村健一郎的模型

1．3．4 Takahashi等的模型

1．3．5 魏季和-郁能文的模型

1．3．6 动态脱碳模型

1．4 本课题研究目的意义和主要内容

第2章 RH真空脱碳机理研究

2．1 RH真空脱碳热力学

2．1．1 真空脱碳热力学计算

2．1．2 脱碳量与降氧量的计算

2．2 RH真空脱碳动力学

2．3 脱碳机理描述

2．3．1 钢液内部CO气泡脱碳

2．3．2 真空室内钢液自由表面脱碳

2．3．3 真空室内Ar气泡表面脱碳

2．3．4 真空室内飞溅液滴脱碳

2．3．5 上升管内Ar气泡表面脱碳

第3章 RH生产超低碳钢工艺分析

3．1 研究钢种和RH设备装置

3．2 RH生产超低碳钢工艺特点

3．2．1 RH处理超低碳钢初始碳氧

3．2．2 RH脱碳结束时钢中氧含量

3．2．3 吹氩流量与循环流量的变化

3．2．4 压降制度的变化

3．2．5 处理时间与脱碳时间

3．2．6 过程碳含量与增碳

3．3 本章小结

第4章 RH真空处理过程脱碳模型

4．1 数学模型的建立

4．1．1 自然脱碳模型

4．1．2 强制脱碳模型

4．2 模型参数分析与讨论

4．2．1 脱碳位置

4．2．2 容积系数

4．2．3 真空室搅拌能

4．2．4 真空室内钢水量

4．2．5 循环流量

4．2．6 压降模式

4．3 模型的程序化

4．4 本章小结

第5章 RH真空脱碳模型的检验与分析

5．1 模型的检验

5．2 影响RH脱碳因素与工艺优化

5．2．1 压降制度对脱碳的影响

5．2．2 提升气体流量对脱碳的影响

5．2．3 钢液初始碳含量对脱碳的影响

5．2．4 脱碳后氧含量的建议

5．2．5 后续钢水增碳的防治

5．3 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读学位期间获得科研成果

文中包含图表、公式及参考文献