rh精炼去除微小夹杂物冶金专业本科毕业论文(设计)(编辑修改稿)

rh精炼去除微小夹杂物冶金专业本科毕业论文(设计)(编辑修改稿)内容摘要：

采用上述两种工艺错误 !未找到引用源。 ， RH可以生产 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 6的极低碳钢 [7,9,10]。 通过以上的研究和发展， RH已经成为了高效率、多功能的装置，和现在的钢铁业品种、质量、高效、低成本、低污染的发展需求想适应。 我国 RH 精炼技术 中国钢铁企业的快速发展 ， 产品结构不断调整 ， 质量的不断提高 ， 高附价值产品的不断研发 ， 不但促进了 RH生产技术的发展 ， 而且促进了 RH精炼设备及研发团队 数量迅速增长 ， 钢水的 RH真空精炼比的不断提高 [3]。 近十年来 ， 通过引进消化吸收先进技术 ，中国大型钢厂掌握了 RH精炼的生产 、 操作 、 维护工艺 ， 并不断地在各地钢厂推广 ， 使RH的各 项功能得到了很好应用 ， 提高了生产能力 ， 也带动了 RH更有效地投入大规模的生产使用。 通过自主创新 ， 研发了 RH大型真空泵 ， 顶枪技术 ， 真空槽预热枪 ， 钢包升降装置等核心技术和装备 ， 实现了设备国产化 ， 工程设备设计 ， 软件设计控制 ， 设备制造技术 ， 设备安装调试等技术和工程总包等能力的不断提高 ， 使设备配置更合理灵活 ，设备功能更完备 ， 运行更稳定 ， 操作维护更方便 ， 实现了高效 ， 低耗环保生产 ， 达到了国际水平 ， 促进了 RH稳定提高钢质量 ， 也大大降低了 RH的建设和运行成本 ， 售后服务更便捷 [10]。 我国在 RH精炼技术上有几个非常有典型的钢铁企 业，他们的水平代表了中国在 RH上的技术能力： （ 1） 宝钢在产品研发、生产和技改计划中，一直将满足市场和 客 户需求摆在首位，努力挖潜提高品种钢生产能力，加大高附加值产品的生产规模。 公司生产的 O5 板、镀锡板、 DI 材、中 高 牌号电工钢、耐高温高压锅炉管； X 系列管线钢、钢帘线等重点品种 第 7 页 钢的质量和各项技术经济指标已经达到世界一流水平。 特别是在宝钢炼钢厂的升级换代和系列技术改造中，将提升自主的 RH 工艺技术和生产能力摆在十分重要的位置，经过历时几年的系列改造，宝钢 RH 技术和装备在生产中已高效应用，并已具备自主集成和成套输出能 力。 1985 年 宝钢投产 的第一套 RH 真空循环脱气装置，是宝钢一期工程投资上马的设备。 20xx 年，宝钢分公司对其进行了全方位的技术改造，涉及真空槽系统、真空泵系统、顶枪系统、预热枪系统等。 它的成功改造，大大提高了钢水的循环速度以及炉外精炼的生产效率，对提高 “ 双高 ” 产品比例以及提升企业综合竞争力做出重要贡献。 宝钢 的 第二套 RH 真空循环脱气装置于 1999 年投入生产，宝钢在该装置上采用自主技术 集 成和自主创新的工艺技术，共开发了 17 个子系统，形成了具有自主知识产权的炉外精炼核心工艺技术。 该 RH 真空循环脱气装置除真空系 统、顶枪系统以及预热枪系统等关键设备从国外引进外，其余设备均由我国自行制造。 该项目曾荣获 20xx 年度国家科学技术进步二等奖。 宝钢的第三套 RH 真空循环脱气装置是 1998 年投产的。 前两套 RH 真空循环脱气装置生产的主要产品是连铸的高级别管线钢、超低碳钢及模铸的钢帘线、模具钢、 T9油井钻杆钢以及其他高附加值钢种，而第三套 RH 真空循环脱气装置生产的主要产品则是硅钢。 20xx 年，这 3 套 RH 真空循环脱气装置的产量分别为 164 万吨、 229 万吨和 200万吨，真空比达到 %。 宝钢 4 号 RH 装置由真空系统、顶枪及预 热枪系统等 17 个系统组成，真空泵系统末级将采用水环泵形式，顶枪及预热枪系统的燃气将采用焦炉煤气方案。 宝钢 5 号 RH 真空精练采用“三工位”的布置形式，实现了钢水的交替处理，大大缩短了待机时间。 真空系统采用四级蒸汽喷射泵，增大循环气体流量等技术手段，提高了钢水的循环速度。 通过采用多功能顶枪技术，提高了脱碳处理的效率，并可进行钢水脱硫处理。 宝钢的 RH 精炼技术也代表了中国钢铁企业 RH 的先进技术，现在宝钢的 RH 精炼效果非常好，例如在宝钢特殊钢事业部， RH 起到了非常重要的作用。 （ 2）鞍钢目前有 3 座 RH 精炼装备。 其中 二炼钢有 1 座 RH— TB，三炼钢有 2 座。 20xx 年 8 月，鞍钢建成的真空处理装置 RH，也是第 2 座 RH 真空处理装置，最大单炉处理容量达到 260 吨。 20xx 年 6 月份，国内、国际钢材市场 开始 出现价格双双回升、走 第 8 页 势趋同的良好发展态势 ， 20xx 年 2 月 国内钢铁生产 继续 保持适度增长，钢材市场需求旺盛，钢铁企业产销两旺 ， 国际钢材市场全面启动，钢材需求转旺，库存 明显消化，价格强劲反弹 ， 国际市场价格明显上涨，国内外钢材价差扩大。 鞍钢紧紧抓住有利机会，再次购建第三座 RH— TB 真空精练炉，力在拓展公司的品种，提高市场 竞争力，其主要进行 超低碳钢、管线钢等专用钢材的生产。 （ 3） 武钢有 3 座 RH 真空装置，其中二炼钢厂两座，处理能力均为 90 吨 ，三炼钢一座，最大处理能力为 300 吨。 二炼钢厂 的 两台 RH 真空处理装置， 1 号 RH 配置 KTB顶枪系统和 WPB 喷粉系统 ； 根据公司产品定位和市场需求，为了优化产品 结构，降低生产成本，提高产品市场竞争能力， 20xx 年 3 月 2 号 RH 新增 一 套 MFB 顶枪装置。 改造后的 2 号 RH— MFB 顶枪装置具有处理及非处理的在线加热、去除 真空室结瘤、吹氧脱碳、钢水加铝升温功能。 武钢二炼钢厂现生产钢种 多 达 450 个，其中经 RH 精炼 的 钢种达 350 个， 二炼钢厂已成为 武钢品种钢生产基地。 （ 4） 20xx 年 11 月 15 日，唐钢一钢轧厂新建成的 RH 精炼炉开始真空循环处理，也成为河北省历史上第一包经 RH 精炼炉冶炼的高质量钢水。 唐钢 RH 精炼炉设计生产汽车制造、家用电气和石油化工等领域所需要 的优质钢板 150 万吨，采用了具有国际先进水平的真空循环抽气、豪华双工位设置、五 级组合真空泵等先进技术 [3,9,10,11]。 我国 RH精炼取得这样的成果是 钢铁企业普遍对钢水炉外精炼技术的应用 比较 重视，投入大量资金 并且上 先进的炉外精炼技术装备。 如何在今后建设和生产中持续优化和开发 RH工艺设备以及控制技术 ， 以更经济合理的生产工艺满足产品的要求 ， 挖掘现有 RH设备潜力 ， 建设更高效 ， 低成本 ， 低能耗 ， 环保的 RH精炼装置 ， 将是中国 RH发展的重点工作 [913]。 生产中 RH夹杂物概况 钢中存在一些，如氧化物、硫化物、氮化物等非金属化合物都是以独立相存在的，统称为非金属夹杂物。 它们在钢种的存在形态可以分为化合物形态和复合物形态。 这些非金属夹杂物的存在，破坏了钢的基体连续性，这样就造成了钢组织不均匀，从而导致钢的韧性和塑性降低，形成了裂缝和应力集中，降低钢材的疲劳性能，恶化钢材的表面质量 ，降低钢材加工性能及电池性能等，因此大部分钢种对夹杂物都是有严格的控制要求。 但是个别钢种，夹杂物对它们的性能有利，如可以控制钢的本质晶粒度， 第 9 页 改善切削性能等 [2,8]。 夹杂物的来源 对于 RH 精炼来说，钢中的夹杂物主要来自于以下几个方面： （ 1）脱氧剂、合金、冷却材、脱硫剂及喂线等外来添加剂； （ 2）钢包中的熔渣，耐火材料侵入，如钢包耐材、真空室本体耐材等； （ 3）前期初炼带入的夹杂，浇注及凝固过程中二次氧化剂外来接触物侵入； （ 4）各种非金属夹杂物间互相形成的复合夹杂等。 其中（ 1）和（ 2）是 RH处理过程中夹杂物形成的主要途径 [4,5,8]。 夹杂物去除途径 RH处理过程中夹杂物去除方式是由钢液自身运动规律所决定的。 钢液中夹杂物去除的主要环节为夹杂物的长大、上浮和分离。 主要途径有两个： （ 1）钢液中尺寸较小的夹杂物颗粒不足以上浮去除，就通过处理过程中钢液环流搅拌动力促使夹杂物微粒间相撞聚集成较大微粒上浮至渣中，或加快单个夹杂物颗粒上浮至渣中，进而离开钢液，并且在强湍流下，夹杂物聚合非常迅速， 例如在 s 3的强湍流条件下，夹杂物半径长大到 100181。 m只要 2min。 直径为 100181。 m的 A12O3，夹杂物从钢液表面下 ，直径为 20181。 m的夹杂物，上浮时间增加到119min。 从钢液中分离夹杂物的主要途径包括两种： 1）被表面的渣层吸附； 2）被壁面耐火材料吸附。 （ 2）部分夹杂物去除是通过熔池内上升的气泡，如 Ar气泡或碳氧反应一氧化碳气泡， 钢中夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。 在此情况下，夹杂物依附于气泡表面后被下降管中下降的钢液带至钢包炉渣表面。 例如 钢包底吹氩就会产生直径为 10— 20mm的气泡，但是有效去除夹杂物的最佳气泡直径为 2—15mm，并且气泡在上浮过程会迅速膨胀。 因此，底吹氩产生的气泡捕获小颗粒夹杂物概率很小，对细小夹杂物去除效果不太好，并且在钢包底吹氩过程中，过强的搅拌功会导致钢水的二次氧化及卷渣，为了去除钢中的细小夹杂物颗粒，钢液中就一定要制造直径更小的气泡。 将氩气引入到足够湍流强度的钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪 第 10 页 切力将气泡击碎，可将大气泡击碎成小气泡。 细小的气泡捕获夹杂物的概率很高。 这种方法可显著提高氩气泡去除夹杂物的效率 [2,8,13]。 影响夹杂物去除的因素 基于 RH夹杂物的来源，我们就可以有方 向的对夹杂物的含量进行控制，去除夹杂物的影响因素主要有两个： （ 1）由于 RH处理有真空、无渣、低氧状态下添加脱氧剂和合金化的特点，那么过程本身引起的夹杂物是低于其他冶炼的，精炼出来的产品质量还是非常卓越的。 脱氧和合金化烧损是夹杂物生成的主要途径，那么就可以把氧的含量降至最低水平，方法就是用碳来脱氧和控制渣中氧化铁的含量，这样夹杂物的含量就会明显的减少。 （ 2） 钢中夹杂物的上浮决定于夹杂物尺寸 :大颗粒夹杂上浮去除 ， 而小颗粒夹杂通过碰撞聚合后才能上浮去除。 适当的加强钢液的搅拌，这样可以加快夹杂物的长大和上浮，可 以通过增加环流气流量来实现。 并且添加料的时间要尽早，这样纯脱气的时间就会变长，有利于降低夹杂物的含量 [8,13]。 钢中夹杂物去除技术 （ 1） 气体搅拌 1）钢包吹氩 吹氩搅拌是钢包炉重要的精炼手段之一，钢中夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。 向里吹入不同尺寸的气泡来去除不同大小的杂质，细小的夹杂物微粒就要用直径小的气泡。 2） 中间包气幕挡墙 在中间包底部的透气管或透气梁向钢液中吹入气泡，与流经此处钢液中的夹杂物颗粒相互碰撞，那么它们就会聚合吸附，同时也增加了夹杂物的 垂直向上运动，从而达到净化钢液的目的。 3） 采用顶吹喷枪和包底透气砖向钢水中强制性的吹氮和氢，使其溶解在钢水中，使钢中的氮或氢增到 (150— 400)错误 !未找到引用源。 106，然后在 RH装置中脱气去除夹杂。 在迅速减压过程中，钢中过饱和的氮或氢析出，就会形成微小气泡促使夹杂物上浮。 第 11 页 （ 2） 电磁净化 1）钢包电磁搅拌 和钢包吹氩类似，只不过换成了电磁。 相比于气体搅拌，对钢渣界面的搅动强度还不够大，但是电磁搅拌使钢液的流动比较稳定、均衡，这样就避免了钢水流速过大导致的卷渣，但电磁搅拌不能提供促使夹 杂物上浮的气泡。 2）中间包离心分离 利用夹杂物与钢液的密度差，可以用离心场中分离夹杂物。 通过旋转磁场产生的钢液旋转，那么在旋转的钢液中，由于夹杂物密度比钢液小，夹杂物会向心运动，在钢液中心聚集长大、上浮。 3）结晶器电磁制动 利用向上的电磁力阻止从浸入式水口流出的钢液并改变其方向，借此减小钢液的穿透深度，促使夹杂物上浮分离，还可以抑制弯月面的波动，防止卷渣。 （ 3） 渣洗 渣洗是通过控制炉渣成分来处理钢液的，由于精炼渣可以吸附夹杂物，为了保证渣洗的效果，一般要进行搅拌，所以渣洗通常与其它工艺操作配 合使用，从而达到更加理想的效果。 （ 4） 过滤器 过滤器主要通过机械拦截、表面吸附的作用去除夹杂物。 夹杂物的去除率与过滤器的材质、过滤器孔径和钢水流速有关 [13]。 课题由来 现在社会经济和科学技术这么发达，发展的还非常迅猛，人们对材料的要求越来越高，钢铁也不例外，所以洁净钢现在用的非常广泛，那么在冶炼洁净钢的过程中，就要有非常高的标准，尤其是一些特殊钢种，要对一些元素含量有非常高的要求， RH 精炼就是冶炼洁净钢的一个非常重要的环节，对于 RH精炼技术的研究就变得十分有必要了。 对于钢种的夹杂物来说，在钢 中的是夹杂物对钢的性能和质量会产生严重影响，因此在炼钢、精炼和连铸过程中，应该最大限度的降低钢液中夹杂物的含量，控制它们的形状和尺寸 [35]。 夹杂物作为钢中的杂质，对钢的加工性能、疲劳性能、表面质量和耐腐蚀性能等产。