钢包精炼快速脱硫及控氮工艺协同优化研究

作     者：曾成 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑万

授予年度：2019年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：钢包精炼 脱硫 控氮 动力学 协同优化 

摘      要：为了适应低成本、高效率的精炼-连铸-连轧工艺发展及高性能钢的生产,迫切需要进一步优化钢包精炼的快速脱硫与控氮工艺,进一步降低钢中硫、氮含量及其对连铸连轧的坯、材质量的影响。本文以国内某厂高性能桥梁钢Q370、连铸连轧工艺的Q235钢为研究对象,现场调研分析了Q235、Q370钢的脱硫与控氮工艺,解析了出钢、精炼过程的造渣脱硫及吸氮的热力学、动力学行为及其影响因素,提出了钢液快速脱硫、控氮协同优化的工艺措施。主要结论如下:(1)分析了出钢脱硫及LF炉精炼深脱硫的造渣工艺,计算表明:两种工艺的脱硫精炼渣的光学碱度分别为0.74、0.77,其硫分配比分别为501、631,与此同时,精炼渣熔点都低于钢液精炼温度,现场使用的精炼渣具有较好的脱硫性能。(2)Q235钢出钢脱硫工艺条件下,分别建立了出钢、吹氩期间的脱硫、吸氮模型并计算了钢液脱硫及吸氮量。结果表明,出钢、吹氩阶段脱硫量占比约为1:2,脱氧合金化期间脱硫效率高,占出钢阶段脱硫总量的50%以上;出钢-吹氩过程中,吸氮总量为9.2ppm,其中,出钢过程吸氮量占总吸氮量的81%。(3)Q370钢LF炉精炼深脱硫工艺条件下,分别建立了LF炉精炼期间钢液脱硫、吸氮模型并计算了钢液脱硫及吸氮量。结果表明,大气量搅拌、电极加热、软吹阶段的脱硫量占比相同;出钢-LF精炼过程吸氮总量为20ppm,出钢过程吸氮量占总吸氮量的62%,脱氧合金化与电极加热阶段分别是出钢、LF精炼阶段钢液吸氮量最大阶段,其各自占比分别60%、57%;降低脱氧合金化期间钢液裸露和提高电极加热期间的泡沫渣的保护效果,能有效降低钢液吸氮量。(4)出钢脱硫工艺条件下,提升氩站大气量搅拌时间2min(总氩站处理时间不变),能实现初始[S]≤0.035%钢液的脱硫目标,短时间增加大气量间搅拌时间,其钢液增氮量可以忽略;增加出钢期间钢液搅拌,也能提高脱硫合格率,但导致钢中吸氮量增加5ppm。(5)LF精炼深脱硫工艺条件下,提前造渣(出钢过程加入精炼渣)操作既能实现初始[S]≤0.035%钢液的脱硫目标,也能降低5ppm的钢液吸氮量;提升大气量搅拌时间(总精炼时间不变),也能提高脱硫合格率,但增加大气量搅拌时间,一方面导致钢液增氮,另一方面对温降、卷渣等都有危害;LF精炼过程中引起裸露面扰动,避免了钢液吸氮增加。