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邯钢新建冷轧薄板生产线使用CSP热轧薄板为坯料,为了满足冷轧和后续涂镀等工艺要求,需要严格控制钢水纯净度和CSP热轧薄板的C、Si、S含量。在无铁水预处理的情况下,通过精炼对钢水进行深脱硫的同时要求尽量减少钢水增碳和增硅,通过合理配电提高加热效率和缩短精炼时间,降低电极消耗和精炼电耗,同时钢水具有足够的纯净度及良好的钙处理效果以保证连浇炉数。围绕以上内容,论文从以下几方面开展了研究工作:(1)钢水脱硫热力学和动力学规律研究;(2)转炉出钢渣洗脱硫工艺及渣洗脱硫渣系特性的研究:(3)钢包吹氩夹杂物去除规律及吹氩工艺研究;(4)冷轧用钢钢水夹杂物形态控制技术研究;(5)LF精炼电气特性和供电曲线研究。研究表明:
1)钢水氧势受酸溶铝控制时,但钢渣界面钢液侧的氧势往往受渣子氧化性(FeO+MnO)的控制。脱硫反应发生在钢渣界面,钢液中溶解氧含量低并不代表脱硫反应发生区域的钢水氧含量低。因此,要实现好的渣洗脱硫效果,在钢液良好脱氧的同时必须使用氧化性低的渣洗脱硫剂;
2)出钢渣洗具有良好的脱硫动力学条件,作为渣洗用脱硫剂应具有高的光学碱度、较低的熔点、快速成渣和良好的铺展性能。铝酸钙预熔脱硫剂的主要矿物组成为低熔点的12CaO·7Al<,2>O<,3>,具有比相同成分的合成渣更低的熔点和良好的铺展性。在该渣系中提高CaO含量或加入CaF<,2>,因生成3CaO·Al<,2>O<,3>或11CaO·7Al<,2>O<,3>·CaF<,2>将使脱硫剂熔点升高,恶化脱硫动力学条件。用碱金属类氧化物和硼酸作助熔剂能明显降低铝酸钙脱硫剂的熔点,因而可以降低铝酸钙脱硫剂中不起脱硫作用的Al<,2>O<,3>的含量,同时相应提高其CaO含量,以提高脱硫剂本身的光学碱度和脱硫能力。
3)在用铝酸钙预熔脱硫剂进行转炉渣洗脱硫时,转炉终点碳含量和终点硫含量、预熔渣CaO含量、转炉出钢挡渣和钢水脱氧等都对渣洗脱硫产生影响。在出钢过程钢水脱氧良好的情况下,转炉终点碳含量对渣洗脱硫产生的影响远大于转炉出钢下渣的影响。这说明渣洗脱硫发生在转炉下渣前的几分钟内。因此,预熔脱硫剂本身的物化性能,诸如熔点、熔速、与钢水的润湿性和硫容量对渣洗脱硫率起决定作用。
4)提高转炉出钢渣洗脱硫效果的措施是:(1)使用光学碱度高的预熔型或烧结型渣洗脱硫剂;(2)出钢过程中对钢水良好脱氧;(3)出钢挡渣良好;(4)尽量降低脱硫剂本身的S含量和FeO含量。
5)钢包吹氩夹杂物去除效率决定于吹入单位钢水的氩气泡数量。气泡尺寸越小或夹杂物颗粒越大,夹杂物被气泡碰撞去除的效率越高。增加底吹透气砖的块数不仅可以减小透气砖出口氩气泡的脱离尺寸,而且可以在有限的吹氩时间内成倍地增加吹入钢液的气泡数量。
6)数值模拟计算结果表明,采用单透气砖偏心吹氩,在远离透气砖一侧形成大的回流,延长钢液在钢包表面的水平流动时间,增加夹杂物上浮的机会。但如果透气砖距包壁太近,两相区的流动受到包壁的影响,同时对包肇产生冲刷,影响炉衬寿命。采用双透气砖吹氩时两块透气砖布置在距中心1/2R处,并与中心形成90°夹角。采用这种布置吹氩可在钢包中形成有利于夹杂物自由上浮的较大回流运动,也避免了吹氩流股对钢包的冲刷。
7)钙处理是保证CSP浇铸含铝钢顺利进行的重要措施,也是保证用CSP热轧板直接轧制冷轧带钢表面质量的重要技术保障。对邯钢生产的SPHD进行钙处理研究表明,1600℃下在钢液[Al]=0.020%~0.030%时,必须保证[Ca]/[Al]>0.071、[S]<0.01%,才能得到低熔点铝酸钙。当[S]<0.005%时也不利于形成低熔点铝酸钙。检测结果表明,在邯钢条件下生产SPHD时,必须保证。T.Ca/Als>0.12,才能将Al<,2>O<,3>夹杂完全转变成在炼钢温度下呈液态的铝酸钙夹杂。
8)利用寻优模型绘制LF炉电气特性曲线进行工作点选择和供电制度的制定,可分析LF炉的电气特性参数和优化供电曲线;优化模型分析表明:邯钢130t LF炉不同档位下的最快升温速度在1.45~5.14℃/min之间;通过合理工作点的优化,在第三档电压下,可将升温速度从目前的4.01℃/min提高到4.58℃/min;由于不同电压档位的电弧弧长不一样,炉渣埋弧后热量才能有效吸收;因此,电压档位的选择需要参考炉渣厚度。