UHP电弧炉兑铁水及LF炉精炼埋弧渣冶炼工艺理论及应用

摘要

以UHP电炉-精炼-连铸-连轧“四位一体”的短流程炼钢生产线与高炉-转炉流程相比,具有投资少、建设周期短、劳动生率高、生产适应市场变化能力强以及环境污染少等显著特点,因而在近十我年来得到迅速发展。但电炉流程的发展也面临着废钢中残余元素对钢质量的危害,吨钢生产成本仍高于高炉—转炉流程,精炼炉如何进一步挥发作用和降低成本等急需要解决的三大技术问题。针对上述问题近年来国内外采用了电弧炉兑铁水、二次燃烧和LF精炼埋弧渣等新技术。该研究对新工艺中的一些现存问题进行了深入的实验室研究与理论分析并使之应用于工业生产。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.1立题的宏观背景

1.1.1电炉炼钢生产的迅速发展

1.1.2电炉钢厂在竞争中面临的几个关键问题

1.2本课题提出的背景和意义

1.3本课题的主要研究内容、目标和研究思路

第二章文献综述

2.1现代电弧炉炼钢技术的发展

2.2电弧炉兑铁水技术

2.3电炉内脱碳

2.4电弧炉二次燃烧技术

2.5炉渣起泡行为的基础研究

2.5.1冶金炉渣泡沫化和乳化的定义

2.5.2衡量炉渣泡沫化的指标

2.5.3炉渣物理性质对泡沫化程度的影响

2.5.4炉渣成分对泡沫化指数的影响

2.5.5操作条件对炉渣泡沫化程度的影响

2.5.6影响炉渣泡沫化程度的因素小结

2.6 LF炉精炼埋弧渣技术

2.6.1 LF炉精炼渣组成

2.6.2 LF炉精炼渣的泡沫化及发泡剂配方

2.7 LF精炼渣脱硫反应的基础研究及应用

2.7.1脱硫渣系及相图

2.7.2渣系组元的活度及渣-金平衡反应

2.7.3精炼渣的硫容量及渣钢间硫的分配比

2.7.4钢包渣-金脱硫反应的动力学

2.7.5钢包精炼渣脱硫实践

2.8前人工作的评价

2.8.1关于电弧炉兑铁水及其相关技术

2.8.2关于LF炉精炼埋弧渣技术

第三章电弧炉兑铁水冶炼工艺的实验室热模拟试验

3.1试验目的及主要内容

3.2试验装置、原料及方法

3.2.1试验设备

3.2.2试验用原材料

3.2.3试验操作及炉次安排

3.3试验结果及讨论

3.3.1铁水比例对电炉冶炼技术指标的影响

3.3.2兑铁水方法

3.3.3吹氧脱碳

3.3.4造渣与脱磷

3.3.5实验电炉兑铁水冶炼的合理工艺制度

3.4本章结论

第四章兑铁水条件下UHP电弧炉脱碳数学模型

4.1电炉熔池脱碳过程的物理描述

4.1.1电炉吹氧与脱碳操作过程

4.1.2脱碳速度与熔池碳含量的关系

4.2电炉熔池脱碳过程的数学描述

4.2.1模型的假设与简化

4.2.2自耗枪吹氧期间脱碳量计算(第一期)

4.2.3高碳段脱碳方程(第二期)

4.2.4过渡段的脱碳方程(第三期)

4.2.5低碳段脱碳方程(第四期)

4.3模型的求解

4.3.1已知操作工艺条件计算脱碳过程

4.3.2终点碳控制的计算模型

4.4模型的验证

4.4.1计算所用的基本数据

4.4.2脱碳常数kc的回归统计

4.4.3计算结果与实测的对比

4.5 150t UHP直流电弧炉兑铁水条件下熔池脱碳过程的模拟计算

4.5.1吹氧流量对脱碳过程的影响

4.5.2吹氧操作的优化计算—保持最大脱碳速度的最小经济吹氧量曲线

4.5.3脱碳常数对熔池脱碳过程的影响

4.6本章结论

第五章电弧炉二次燃烧技术的理论分析与工程计算

5.1二次燃烧反应的热力学和动力学

5.1.1电弧炉内二次燃烧反应的基本过程

5.1.2反应的热效应

5.1.3二次燃烧反应的热力学条件

5.1.4 PC反应的动力学

5.2相关问题的理论分析

5.2.1电极的氧化

5.2.2铁的氧化

5.2.3环境问题

5.3 PC系统设计的工程计算

5.3.1系统供氧能力和节能效果计算

5.3.2 PC枪操作过程在线控制方程

5.4本章结论

第六章150t电弧炉兑铁水冶炼工艺制度的研究

6.1前言

6.2 150吨电弧炉冶炼过程的模拟仿真

6.2.1 SimEAF软件简介

6.2.2软件仿真结果与实际冶炼数据的比较

6.2.3工艺对冶炼主要指标的影响的仿真

6.3宝钢150吨电弧炉兑铁水条件下的合理操作工艺

6.3.1操作工艺制度

6.3.2合理性分析

6.4双壳炉兑铁水冶炼操作模式探讨

6.5本章结论

第七章LF炉精炼埋弧渣的实验研究

7.1 CaO-A12O3-CaF2-SiO2-MgO渣系起泡指数的测定

7.1.1实验装置与实验过程

7.1.2实验渣系的配方设计

7.1.3实验结果分析

7.1.4炉渣起泡指数的因次分析

7.1.5炉渣成分对其起泡性能影响机理的分析

7.2 LF炉精炼用发泡剂的实验研究

7.2.1发泡剂种类的理论分析

7.2.2实验用原材料

7.2.3实验装置与操作方法

7.2.4实验结果及分析

7.3实验型LF炉埋弧渣的热模拟试验

7.3.1试验装置与方法

7.3.2试验结果及讨论

7.4本章结论

第八章LF炉精炼埋弧渣工业试验

8.1 60t LF炉精炼埋弧渣工业试验

8.1.1试验装置及操作过程

8.1.2试验炉次安排

8.1.3试验结果及讨论

8.2 150吨LF炉精炼埋弧渣工业试验

8.2.1试验目的、条件及过程

8.2.2试验结果及分析

8.3影响LF炉脱硫效果的热力学及动力学分析

8.3.1 LF炉渣金脱硫反应热力学计算公式的导出

8.3.2热力学计算对应的基本工艺条件

8.3.3精炼终点渣金硫的平衡分配比及钢水硫含量的计算与分析

8.4.3LF精炼过程脱硫的动力学分析

8.4本章结论

第九章结论

9.1关于电弧炉兑铁水及二次燃烧技术

9.2关于LF炉精炼埋弧渣技术

参考文献

致谢

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