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由于具有很高的脱氧效率,金属铝被广泛用于精炼过程中钢液的脱氧。同时,作为合金元素的酸溶铝对钢材的质量和性能等都有着决定性的影响。但是,铝脱氧产物为高熔点的Al2O3夹杂,很容易造成中间包水口堵塞,致使连铸中断,还会严重恶化钢的质量和性能。为了解决这些问题,通常需要对钢水进行Ca处理。 然而近年来,随着经济洁净钢技术的发展,钢铁联合企业竞争压力的增大,降低生产成本已成为企业拥有市场竞争力的有力保证。因大量使用钙处理会增加成本,所以有必要对部分钢种的钙处理进行重新审视。正是在这样的背景之下,本课题从降低成本的角度出发,在分析重钢含铝钢Ca处理工艺存在的问题的基础上,对部分钢种取消钙处理的可能性进行了探索。 论文在分析A32等低合金钢Ca处理工艺存在问题的基础上,利用热力学软件FactSage作了相关的热力学计算。首先以低熔点夹杂物为控制目标,分析了合理精炼终渣和钢水成分的控制范围;其次,进行了Ca处理的热力学计算,对钢中合理的钙含量进行了探讨;同时,在连铸过程中,分析了钢水降温过程中夹杂物的析出类型并对其析出量进行了估算。在热力学计算和分析基础上,对出钢过程脱氧合金化制度、渣洗制度、精炼渣成分等进行了优化和设计并进行了工业性试验。在此基础上,还成功进行了取消钙处理的试验。研究的主要结果为: 利用热力学软件FactSage计算发现,对于钢种A32,为抑制钢渣间二次氧化反应,促进精炼渣脱硫、吸收夹杂物的能力,需要将精炼渣控制在以下范围:w(CaO)=45~53%,w(Al2O3)=29~37%,w(SiO2)=6~12%,w(MgO)=6~10%,同时尽可能降低(FeO+MnO)含量。为了能将含铝钢中夹杂物控制在1535℃以下的低熔点区域,当钢液中w[Si]=0.30%时,应控制:w[Als]=0.020%~0.030%,a[O]=0.8ppm~1.5ppm。钙处理过程中,为保证钢中的夹杂物在1600℃下变性为液态的钙铝酸盐,钢液中[Al]=0.03%时,应控制钢液成分中[O]=1.3~5.2ppm,[Ca]=20~93ppm,同时为抑制CaS夹杂的析出,必须控制钢中[S]≤0.011%。钢液中[Al]=0.04%时,应控制钢液成分中[O]=1.1~4.3ppm,[Ca]=25~113ppm,同时为抑制CaS夹杂的析出,必须控制钢中[S]≤0.009%。 在上述理论研究的基础上,在重钢一炼厂进行了A32的生产试验。工业性试验分为两轮,第一轮试验主要对转炉出钢脱氧、渣系和精炼渣工艺进行了优化,考察了这些优化措施对钢洁净度和钢中有害元素含量的影响。在此基础上进行了第二轮试验,主要考察取消钙处理后钢水的可浇性问题和洁净度问题。最终达到了“BOF+CAS+CC”工艺路线下取消钙处理试验钢水多炉连续浇注的目的,取消钙处理后钢水的洁净度水平也已经达到或者超过了原Ca处理下的洁净度水平。论文研究结果具有重要的现实意义,不仅实现了A32钢的经济洁净化生产,还对其他类似钢种的生产具有示范作用。