精炼LFVD工艺优化及开发VD炉脱碳工艺的研究模板.doc

精炼（LF/VD）工艺优化及开发VD炉脱碳工艺研究伴随中国能源和基础设施建设发展，要求高强度低合金钢板含有较高屈服强度、良好焊接性、高断裂韧性和低韧脆转变温度、良好冷成型性等。而低碳贝氏体钢因为含有高强度、高韧性、焊接性能优良、低成本特点，故在欧美发达国家广泛应用于油气管线、工程机械、重型汽车、集装箱、造船、桥梁、压力容器等很多领域。我厂开发出VD真空氧脱碳等新工艺，不仅提升了宽厚板厂综合技术水平，还确保了WH70、X70、WDB620、X60等低碳高强度贝氏体钢成功开发，扩大了高技术含量、高附加值产品范围，增强了企业在市场上竞争力和影响力。本文就VD真空氧脱碳工艺进行了分析研究。1真空氧脱碳冶金原理真空氧脱碳原理和真空碳脱氧原理是一致。换句话说，真空氧脱碳是依据真空碳脱氧原理反推出来一个新脱碳工艺，它们区分只在于冶金侧关键不一样而已。它服从以下冶金热力学规律：C+O=CO依据冶金学原理，真空下O和C反应能力随真空度提升而提升，所以真空过程伴随CO分压降低，钢中富氧和C反应被重新激活，从而达成降C目标。以脱氧元素0.1%质量分数为例，当PCO=10132.5Pa时，C/O反应能力超出Si-O反应能力；当PCO=133.32Pa时，C和O亲和力又大于Al和O结协力。另外，因为转炉熔炼时采取强化供氧方法冶炼，氧化末期钢水中总氧含量通常大于10-3。所以利用宽厚板厂现有VD真空设备，在钢水未经硅、铝等脱氧还原情况下，进行真空氧脱碳能够使钢中成品w(C)降到0.05%以下。2真空脱碳工艺2.1转炉冶炼工艺显然，在转炉冶炼过程中，增加钢液中氧含量，对确保VD炉真空氧脱碳冶炼效果是有利。同时，为了提升冶炼速度，扩大生产规模，对转炉冶炼操作提出以下要求：(1)降低炉料配碳量，生铁配入量以20t为宜，同时，须降低炉料中易氧化元素，如锰钢、渣钢等不许可加入，返回废钢不宜配入过多；(2)提升钢液温度，以增大钢液中氧溶解度；(3)加大供氧强度，增加供氧量，确保氧压在10kg以上；(4)出钢大包温度大于1600，出钢w(C)0.08%。严禁加入任何脱氧剂及渣料。2.2VD真空氧脱碳工艺依据实践经验，把从开抽到破坏真空时间限定为1012min，真空度须达成200Pa250Pa，开抽温度要控制在15901640，真空过程温降为(2.20.2)/min，氩气流量控制在200Nm3/h左右。经此处理后，钢水w(C)低于0.01%，从而为确保成品w(C)0.05%打下了基础。在抽真空操作中，进泵速度要均匀平衡，预防钢水猛烈沸腾引发溢渣，真空度达成26.7kPa左右和4kPa左右时，出现两次真空度上升缓慢或停滞现象，说明此时C-O反应猛烈，产生CO较多。2.3LF2VD后期精炼工艺2.3.1LF精炼要求能否在5060min内完成所精炼钢种对LF过程所要求全部冶金任务，对顺利实现连浇起着决定性作用。而20min内完成变渣，40min内完成脱硫则更是精炼操作重中之重。所以，为加紧生产节奏，我们对精炼工艺作了以下改善：2.3.1.1对原辅材料要求真空残氧脱碳后，钢液中仍含有大量氧，需要进行充足沉淀脱氧和扩散脱氧。但为降低钢液进碳量，在进行脱氧操作时，应注意选择使用适宜脱氧剂，如：铝线、铝粉等。对于硅铁粉，要求其w(C)必需小于0.15%，且应合适降低其使用量。对于碳含量高扩散脱氧剂(如：电石)则严禁使用。2.3.1.2钢水快速脱氧真空后喂入铝线700850m/炉、Ca-Si块100150kg/炉。经过强制性强脱氧剂沉淀脱氧，钢水中OT含量实际上已降至比较低水平，基础上不需再补铝线已可确保成品w(AlT)0.030%，并为快速脱硫发明了条件。2.3.1.3合金化依据出钢量，提前计算所需合金用量，并准备到位。除Ti等易氧化元素外，其它合金在真空后于精炼位一次性加入。精炼样渣变白，即以上元素被充足还原后，再微调至内控中限，以降低LF控制成份所需时间。2.3.1.4造渣、变渣自然氧脱碳后，炉渣中(FeO)、(MnO)等含量很高，变渣十分困难，渣碱度和流动性不易控制。从生产组织需要出发，须在1520min内将炉渣变白。所以我们按以下方法造渣：石灰加入量12001500kg/炉，m(CaO)m(CaF2)=103，用强扩散脱氧剂变渣。扩散脱氧剂有：金属铝粉200kg/炉、Fe2Si粉50100kg/炉、Ca/Si块100kg，并加强吹氩搅拌，加紧扩散传质，确保了1520min内造出理想白渣，这既为脱硫发明了条件，又使得渣中MnO等被还原，便于正确控制钢水成份。2.3.1.5快速脱硫在完成脱氧、变渣操作以后，为脱硫发明了极好条件，再依据样结果报回后，微调Mn、Ni、Mo、Nb等进入内控中下限。强吹氩搅拌(约150Nm3/h)5min，即总精炼约40min，钢中w(S)0.010%，精炼结束之前强吹氩3min，使钢中w(S)0.007%。2.3.1.6精炼过程碳含量控制真空氧脱碳后，钢中w(C)0.01%，为确保精炼过程尽可能不增碳，也必需采取部分方法。(1)送电前在电极处加入部分渣料，所以时钢液面上渣子比较少，电极轻易和钢水接触；(2)使用合理配电制度，电功率大小影响电弧长短，影响电极和钢液接触；(3)随时观察钢液面上有没有电极头，在冶炼前尽可能避免电极带头精炼。2.3.2对VD二次真空处理要求第1次真空处理完成真空氧脱碳，确保钢中碳质量分数较低(0.01%)。精炼完成后对钢液进行第2次真空处理，确保钢中N、H、夹杂物等深入降低，以提升钢水纯净度。真空工艺要求：真空度67Pa保持时间大于15min。在真空处理前喂入Ca-Si线300400m，以球化夹杂物。3真空氧脱碳工艺应用多年来陆续开发了WH70、X70、WDB620、X60等低碳高强度贝氏体钢，累计500余炉，成品钢中平均w(C)为0.04%、平均w(S)为0.003%、w(H)在210-6左右、w(O)2010-6、w(N)10010-6。成品钢中w(C)0.05%炉次达成86.67%，部分炉次w(C)超出0.06%，关键是因出钢温度低造成精炼时间长造成电极进碳，和少数原、辅材料碳高，由此说明真空氧脱碳工艺已能够适应冶炼高技术含量、高附加值产品需要。4存在问题即使现在已经处理了低碳高强度贝氏体钢冶炼问题，不过其双真空生产工艺影响了生产组织及生产效率。采取真空氧脱碳工艺冶炼钢种连浇率很低，只能连浇3炉(VOD投产后，这一矛盾即可得四处理，连浇炉数能够提升到68炉)，限制了电炉产量。原因是冶炼时间比较长，每炉钢从电炉出钢到上连铸基础全部在3h左右。所以要加强真空氧脱碳工艺研究，如：初炼炉钢中C和O控制在什么水平，既能使氧脱碳后钢中C和O能够最低，又能后期精炼可快速脱氧，降低精炼时间。对于钢中增碳问题，需合理控制出钢温度，降低因出钢温度低造成精炼时间长造成电极进碳；加强原辅材料管理，降低原、辅材料进碳，提升C合格率。5结论(1)研究开发了真空氧脱碳工艺，丰富了炼钢手段；(2)真空氧脱碳工艺能够满足冶炼w(C)0.05%、w(S)0.005%高强度、高技术含量、高附加值钢种需要；(3)需要深入加强真空氧脱碳工艺研究，降低精炼时间，提升连铸连浇炉数。0序言宽厚板厂现有120t转炉两台，120tLF精炼炉三台，VD炉一台，RH炉一台，形成了转炉冶炼LF精炼VD处理CC这一含有国际优异水平生产线。VD炉关键起净化钢液和脱C冶金效果，在提升最终产品钢板冶金质量，冶炼低C钢方面发挥着关键作用。1VD处理对提升钢板冶金质量作用1.1基础原理依据西维茨定律，一定温度下，气体在钢液内溶解度和液相面上气压平方根成正比。一定真空度下，氢、氧、氮在钢液中溶解度全部有不一样程度降低；经过底吹Ar强烈搅拌作用和Ar气泡真空室作用，促进气体从钢液中溢出、夹杂物上浮进入渣中、脱氧、脱硫反应继续进行、钢液成份、温度达成均匀化。1.2脱气钢中气体对钢板质量危害极大，是造成钢板探伤不合关键原因，尤其是氢，当造成“白点”缺点时必需报废，降低钢中气体含量是提升钢板冶金质量和探伤合格率必需路径。实际生产中，控制合适Ar气流量，真空度最低到30Pa，时间达成2025min，气体含量基础稳定在210-6左右、全O2010-6、N10010-6。脱氢率能够达成40%左右，脱氮率能够达成10%15%，继续延长真空时间，气体含量虽能够继续降低，但脱除速度显著减慢，综合考虑多种原因，抽真空时间不宜过长。表1是真空处理前后钢液H含量情况，图1、图2分别是真空处理钢板O、N含量情况。1.3去夹杂真空处理含有显著去夹杂作用，依据LF精炼过程脱氧程度，喂入AL线和Ca-Si线，调整钢液面上渣子成份，真空处理后钢中夹杂含量较少，夹杂物形态也得到了控制，图3为真空处理后，钢中夹杂物评级情况，(共26炉，在钢板上取样，根据GB10561-89进行检验、评级)。由图3能够看出，夹杂物评级绝大部分在1级以下，A、B类夹杂较少，C、D类夹杂多在0.51.0级。图3夹杂物评级示意图1.4脱硫真空脱硫原理以下2：S+C+CaOS=CaSS+COS+Si=SiSg真空处理前，控制适宜渣况，真空过程含有很强脱S作用，脱S率能够达成50%以上。真空处理后，能够确保钢中S小于0.010%，最低能够达成0.003%。图4为真空处理后钢中S分布情况。图4S含量分布示意图1.5真空处理和钢板探伤合格率钢板探伤合格率受钢种、真空处理、成材方法、压缩比等多方面原因影响，VD炉投用前，经过扩氢退火处理来确保钢板探伤质量，从舞钢几年来生产实践看，用真空处理替换扩氢处理，钢板探伤合格率能够提升约15%。1.6真空处理和钢板机械性能经真空处理钢板机械性能普遍优于未经真空处理钢板，韧性、塑性指标大幅提升，从舞钢几年来生产实践看，相同轧制条件下，真空处理延伸率平均提升5%，-20低温冲击平均提升近50J。D级、E级钢真空处理后，性能合格率大幅提升。2真空自然氧脱碳2.1基础原理真空自然氧脱碳是依据真空碳脱氧原理反推出来一个新脱碳工艺，它服从以下热力学规律：C+O=CO真空下O和C反应能力随真空度提升而升高，从理论上分析，当真空度达成1Torr以下时，C和O亲和力大于Al和O亲和力3。电炉冶炼氧化期强化供氧，出钢后钢中总O含量在100010-6以上，加上吹Ar作用，真空条件下，实现氧脱碳是完全可能。同时真空氧脱碳产物是CO气体，不会污染钢液，且含有一定去处气体和粘附夹杂作用。2.2真空自然氧脱碳操作2.2.1电炉冶炼显然，氧化期强化吹氧，增加钢中氧含量，对确保真空自然氧脱碳冶炼效果是有利，同时，为了提升冶炼速度，初炼炉操作做了以下调整：1)降低炉料配碳量，降低生铁配入量，同时，降低炉料中易氧化元素。2)氧化期加大供氧量，确保氧压大于1.0MPa。3)C0.08%许可出钢；提升出钢温度，确保出钢后大包测温在1600以上，用以增大氧在钢液中溶解度；出钢不加任何脱氧剂和渣料。2.3VD操作2.4LF精炼操作真空后钢中仍含有很高氧含量，要适应钢种质量及现场生产节奏要求，对精炼操作来说，快速变渣、快速脱氧、快速脱硫至关关键，对精炼工艺进行了以下调整后，基础上实现了在60min内完成精炼任务目标。2.4.1对原、辅材料严格要求VD处理后，钢中C降到了较低水平，但O含量仍然很高，脱氧剂用量较大，避免精炼过程因多种原、辅材料及合金令钢液大量增碳很关键，实际操作时，经过挑选使用碳含量低原、辅材料，确保了熔炼分析C0.06%。2.4.2快速脱氧真空后喂AL线约300kg/炉、加Fe-Si块100200kg/炉、Ca-Si块100150kg/炉，经过强脱氧剂强制沉淀脱氧，钢中全O很快降至比较低水平，同时，也为脱S发明了良好条件。2.4.3造渣、变渣真空后，炉渣中(FeO)、(MnO)含量很高，炉渣碱度及流动性不易控制，变渣十分困难，而要适应生产组织需要，需在1520min内将炉渣变白，所以我们采取了以下方法：石灰加入量1.82.0t/炉，用强扩散脱氧剂AL粉、Fe-Si粉、Ca-Si块变渣，加强吹Ar搅拌，加紧扩散传质，确保在1520min内造出了理想白渣，为脱S发明了条件，同时，渣中(MnO)等被还原，方便了正确控制钢水成份。2.4.4快速脱硫完成脱氧、变渣以后，也为脱S发明了极好条件，强吹Ar搅拌，总精炼时间约40min，钢中S可达到0.010%以下，到精炼结束，钢中S可达成0.004%。2.4.5合金化依据出钢量及目标成份要求，提前计算所需合金总量并准备到位。除Ti、B等易氧化元素外，其它合金真空结束后在精炼位一次性加入，进行合金粗调，渣变白后，视过程成份分析情况再微调至内控中限，Ti、B等易氧化元素在精炼后期进行调整。2.4.6温度控制EAF大包温度，连铸第一包15801620，第二包15801620，第三包以后温度稍高一点即可。真空后温度控制在15501580。2.5真空自然氧脱碳工艺应用完成工艺试验，陆续开发了WH70、X70、WDB620、X60等低碳高强度钢，累计200余炉，熔炼分析C平均为0.04%、S平均为0.005%、O小于2010-6。C0.05%炉次达成86.67%，部分炉次C含量超出0.06%，关键受出钢温度低造成精炼时间长造成电极进碳及少数原、辅材料碳高所至，由此说明真空自然氧脱碳工艺已能够适应冶炼高技术含量、高附加值产品需要。3结论1)经过真空处理，钢板纯净度大为提升，钢中H在210-6左右、O2010-6、N10010-6，提升钢板探伤合格率15%以上，钢板韧性、塑性指标得到改善。2)真空自然氧脱碳工艺能够适应冶炼C0.05%、S0.005%高强度、高技术含量、高附加值钢种需要。真空精炼是现在钢铁生产中缩普遍采取精炼手段，已称为高质量钢生产工艺路线上不可或缺一部分。在含有真空处理功效精炼设备中，真空脱气（VD）和真空循环（RH）装置利用最为广泛。RH关键冶金功效是脱碳，现在是中国外生产极低碳或超低碳关键手段。VD则多被用作钢水脱氢、脱氮等目标。实际上，VD处理过程一样含有良好脱碳动力学条件，国外部分钢厂已经有采取生产极低碳或超低碳钢实践，并达成了很好处理效果，开发VD脱碳工艺，对扩大低碳/超低碳钢生产能力，和拓宽品种范围全部含有十分关键意义。相关真空脱碳理论中国外很多学者已做了深入研究，尤其是对RH精炼过程，已提出了很多数学模型，积累了很多经验参数，但在VD脱碳研究方面还未引发注意，研究结果极少，本工作依据VD处理过程脱碳机理，建立了钢液流动和脱碳数学模型，以描述VD处理过程脱碳行为，为VD脱碳工艺制订和优化提供依据和指导。VD过程脱碳反应发生在气液两相区钢液气泡界面、钢液自由表面和熔池内部CO气泡脱碳，总脱碳精炼效果为其贡献之和；不考评渣金反应，即不考虑熔渣向钢液中进行传氧；假定气泡一直为球形，同一时间吹入气泡，其上浮过程和脱碳过程相同；不考虑脱碳过程对钢液流动影响，VD脱碳机理模型Ar气泡脱碳模型VD过程Ar气泡由钢包底部透气砖吹入钢液，在钢液内部形成局部相对CO气泡真空，气泡在上浮过程不停发生脱碳反应，和RH过程不一样是VD过程Ar气泡弥散于整个钢包体，而RH过程Ar气泡关键集中在上升管内，Ar气泡脱碳通常全部以上升管一维过程来处理，显然这么模型无法描述VD过程Ar气泡脱碳。本工作在Lagrange坐标下描述了但气泡运动和脱碳过程，继而统计得到Ar气泡总体脱碳速率。各脱碳机制对VD脱碳过程贡献VD脱碳过程关键是依靠钢液内部CO气泡脱碳；Ar气泡脱碳和钢液自由表面脱碳贡献相比较小，钢液内部CO气泡脱碳是和钢液中碳氧过饱和度相关，VD处理早期，当真空室压力降低到一定值时，钢液内部CO气泡脱碳便占据了主导地位，但伴随钢中碳、氧含量降低，钢中碳氧过饱和度急剧下降，到VD处理后期，三个脱碳机制几乎达成了同一水平，这时脱碳速度变得缓慢，这个结果和文件提供结论相符。依据VD处理过程脱碳机理，建立了VD脱碳过程数学模型，利用该模型能够对不一样工艺条件下VD脱碳过程进行模拟研究，为VD脱碳工艺制订和优化提供依据和指导。在VD处理早期，伴随真空室压力降低，脱碳速度急剧升高，达成某一最大值后，又随钢中碳氧含量降低而快速下降，大约处理15min后，脱碳速度已变得很缓慢。VD脱碳过程关键是依靠钢液内部CO气泡脱碳，氩气泡脱碳和钢液自由表面脱碳贡献相对较小。VD装置是一个应用广泛真空精炼设备，具有良好脱氢、脱氧、脱碳、脱氮和脱硫等功效。目前，VD装置在高质量钢生产中发挥着关键作用。在中国，VD处理常见于钢液脱氢和脱氮。实际上，VD处理过程一样含有良好脱碳条件，国外已经有部分钢厂开始采取VD处理来生产极低碳或超低碳钢，而且已取得了很好处理效果。开发VD精炼脱碳工艺，对扩大低碳或超低碳钢生产能力，以及拓宽产品范围全部含有十分关键意义。中国外很多学者已对真空脱碳理论进行过深入研究，并提出了多个数学模型，但对VD精炼脱碳模型研究还不多。笔者依据VD处理过程脱碳机理，建立了VD精炼脱碳过程数学模型，并经过此模型模拟研究了各工艺原因对VD处理过程中钢液脱碳影响，意在为VD精炼脱碳工艺制定和优化提供指导。1数学模型111基础假设脱碳反应发生在气、液两相区钢液-氩气泡界面、熔池中钢液内部及钢液自由表面。假定气泡一直为球形，同一时间吹入气泡，其运动过程和脱碳过程相同。112氩气泡表面脱碳模型氩气泡经钢包底部透气砖吹入钢液，在钢液内部形成局部相对CO气泡真空，气泡在上浮过程中不停发生脱碳反应。氩气泡表面脱碳反应可用动力学关系式来表示，即：113钢液内部CO气泡脱碳模型在熔池内部，当和钢液平衡CO分压高于钢液静压力时，钢液内部会自发生成CO气泡，形成CO沸腾区。但形核数量及分布无法定量计算，因而只能从宏观上考虑。钢液内部CO气泡脱碳速率114钢液自由表面脱碳模型S包含氩气泡脱碳、钢液内部CO气泡脱碳和钢液自由表面脱碳3个部分。2模拟分析及讨论笔者利用建立脱碳模型对150t钢包在VD处理过程中脱碳情况进行了模拟。钢包直径为3m，钢液深度为219m。分别对不一样工艺原因：吹氩制度、真空制度、初始碳含量和氧含量，等进行了模拟研究，分析了各工艺原因对VD精炼脱碳过程影响。211吹氩制度图1为吹氩量QAr对VD精炼脱碳过程影响。可见，增加吹氩量能够在一定程度上提升VD精炼脱碳速率，降低钢液终点碳含量Ce。首先，氩气泡本身含有一定脱碳能力，同时，吹氩搅拌作用能加速碳、氧由钢液侧向反应区域传输。但在VD处理早期，因为钢液中碳、氧含量较高，脱碳速率较快，大量CO气泡和氩气共同作用，会加剧熔池沸腾，假如吹氩量和真空度控制不妥，轻易造成钢液喷溅或溢渣。所以，提议采取先低后高吹氩制度，这么既不会影响总脱碳速率，又能降低终点碳含量。212真空制度21211真空度图2(a)给出了真空室压力对VD精炼脱碳过程影响。可见，真空室压力pV对VD精炼脱碳过程影响很显著：首先，真空度直接影响VD脱碳速率。真空度愈高，即真空室压力愈小，脱碳速率愈快；其次，从碳2氧反应热力学角度分析可知，真空度也决定了VD处理后钢液最终碳含量。当pV=2616kPa时，钢液碳氧积为010006，假设钢液中氧含量为0104%，则对应钢中平衡碳含量为01015%。所以，要满足碳含量不超出0.015%要求，就必需降低真空室压力。从图2(a)模拟结果能够看到，当pV=2616kPa时，处理25min后，钢液最终碳含量只能达成010165%；当pV=01133kPa时，处理25min后，钢液最终碳含量可以达成010034%。显然，降低真空室压力对VD精炼脱碳是相当有利。不过，真空度过高也轻易造成钢液喷溅或溢渣。所以，只有在工艺条件(炉渣特征和钢液碳、氧含量等)及设备条件(钢包自由空间和真空泵抽气能力等)全部许可情况下，才能使真空室压力维持在较低水平。21212抽真空速度图2(b)给出了抽真空速度对VD精炼脱碳过程影响。笔者计算了3种降压时间(真空室由1个大气压降到01133kPa所需时间)下脱碳过程，可见，抽真空速度对脱碳速率影响较大，尤其是在VD处理早期，抽真空速度快，即降压时间短，很快就能取得较大脱碳速率，缩短VD处理周期，对脱碳过程有利。但高真空度轻易造成钢液喷溅或溢渣。所以，提升抽真空速度时，还应考虑实际工艺条件和设备条件，避免钢液喷溅或溢渣。213初始氧含量及初始碳含量图3(a)示出了钢液初始氧含量O0对VD精炼脱碳过程影响。能够看出，钢液初始氧含量对脱碳过程影响很大。笔者计算了4种氧碳比O0/C0情况下钢液脱碳速率，当O0=0104%，O0/C0=1时，钢液中氧不能完全满足脱碳需要，因为碳2氧反应氧碳比应该为4/3。所以在脱碳末期，因为氧含量不足而无法继续脱碳。当碳含量降到0101%时，钢液中碳和氧含量已靠近平衡，提升氧碳比后，脱碳速率显著提升，钢液终点碳含量Ce也显著降低。但当氧碳比大于2后，再提升钢液初始氧含量，对脱碳速率影响不大，此时脱碳反应关键受碳扩散限制。其次，钢液初始氧含量越高，脱碳结束后，钢中残余氧含量就越大，消耗脱氧剂也就越多，这不仅会增加成本，也轻易使钢液纯净度下降。所以，在能确保脱碳速率和终点碳含量前提下，应尽可能降低终点残余氧含量。从碳2氧反应热力学分析可见，当真空室力pV=01133kPa时，终点残余氧含量Oe，r=0101%0102%时，就能够使钢液终点碳含量达成01003%左右，即钢液初始氧含量按式(5)控制，基础上就能够满足VD精炼脱碳要求。必要时还能够经过调整渣成份来增加钢液氧含量。O0=1133C0+Oe，r(5)式中，Oe，r=0101%0102%。图3(b)给出了钢液初始碳含量C0对VD精炼脱碳过程影响。能够看到，在初始氧含量相同情况下，初始碳含量越高，则初始脱碳速率越大，但在脱碳处理中后期，脱碳速率和初始碳含量关系不大，初始碳含量越高，处理结束时，钢中碳含量也就越高。不过，假如能够很好地控制钢液初始氧含量，则初始碳含量对整个VD精炼脱碳过程影响不大。所以，只要吹炼结束时钢液氧碳比能够满足后续VD处理需要，无须将初炼炉中钢液碳吹至很低，以减轻初炼炉负担。3结论(1)加大吹氩量能在一定程度上提升VD处理过程中钢液脱碳速率，但效果不显著，而且吹氩量过大时，轻易造成钢液喷溅或溢渣(尤其在脱碳早期)。所以，提议采取吹氩量先小后大吹氩制度。(2)真空度对VD精炼脱碳过程影响很大，在工艺条件和设备条件许可情况下，提升抽真空速度，降低真空室压力有利于钢液脱碳。(3)钢液初始氧含量对VD精炼脱碳过程影响很显著。钢液初始氧含量控制应依据钢中碳含量而定，分析表明，假如钢液初始氧含量按式(6)控制，基础上就能满足VD精炼脱碳要求。必需时，还能够经过调整渣成份来增加钢液氧含量。精炼系统工艺优化序言钢纯净度对钢铁制品性能影响极大，所以怎样利用二次冶金手段，完善精炼工艺过程，提升钢纯净度，降低钢中非金属夹杂物，已成为冶金工作者必需认真处理问题。钢包精炼炉，含有加热升温、合金微调、造渣精炼、电磁搅拌、吹氩搅拌及真空脱气功效。经过对脱氧、脱硫、去夹杂等工业性试验研究，不停完善精炼工艺，已使高碳钢中T.O15*10-6、钢中硫【S】0.010%、夹杂总量为0.0023%。精炼工艺步骤及其冶金原理精炼工艺步骤精炼处理工艺步骤为：初炼钢水除氧化渣（加渣料造新渣）加热处理（加热、合金微调、白渣精炼）真空精炼（脱气、去夹杂）复合终脱氧净化搅拌浇铸。、关键工艺步骤冶金原理在上述步骤中，包含到三个关键工艺步骤，即加热造渣精炼、真空处理、复合终脱氧，各工艺步骤冶金功效及怎样衔接是精炼工艺完善确保。造渣精炼理论钢包精炼炉特点之一是能够保持炉内还原气氛，精炼工艺步骤中确保了在初炼钢水注入精炼包时，避免了氧化渣进入。造渣精炼目标就是经过造高碱度、高还原性炉渣深入脱除钢中硫、氧。熔渣脱氧能力决定于熔渣aFeO，其对钢液脱氧反应式为：真空脱气原理、钢液中碳脱氧反应式为：因为碳脱氧产物是CO气体，在体系降低压力后，平衡向产生CO方向移动，使碳脱氧能力提升。经过计算可知，真空下碳脱氧能力很强，当气相压力降低至1.013*104Pa时，碳脱氧能力将超出硅，继续降低压力至133pa时，碳脱氧能力大于铝。不过，在实际情况下，钢液中碳脱氧能力伴随压力降低而提升是有一定程度，所以将真空脱氧压力控制在10133203pa即可。硅铝钡终处理Si-Al复合脱氧剂脱氧产物关键为3Al2O3-2SiO2或Al2O3。在钢液中【O】含量较高时脱氧产物关键为3Al2O3-2SiO2，而伴随氧含量降低脱氧产物以Al2O3为主。在Si-Al复合脱氧剂基础上引入钡，形成Si-Al-Ba复合脱氧剂，钡高沸点优于钙和镁，钡作用关键表现为对夹杂物变性处理，即降低夹杂物熔点、改变夹杂物形状和尺寸、使夹杂物分布均匀。所以，含钡合金应用于炼钢中，除能降低铝消耗外，还能改变钢中夹杂物形态及结晶组织弥散度和均匀性，降低钢中夹杂物含量，净化钢液，从而提升钢质量、优化使用性能。冶金效果及分析加热造渣精炼，加热处理过程中，为了降低渣中（FeO），在合金微调结束后，使用碳粉及硅铁粉作为还原剂，开始造还原渣，还原1015min后，炉渣转为白色。加热全过程均采取电磁搅拌。依据炉渣离子理论，高碱度炉渣为脱硫提供了大量（O2-），高还原性炉渣为脱硫降低了【O】，所以使反应正向进行，深入脱除钢中硫。真空处理真空处理真空度为66.7pa，真空保持时间为1015min，真空处理过程中采取吹氩搅拌，氩气量为50100vL/min，真空处理后。全氧含量升高，这是因为真空处理时，压力降低使碳氧反应猛烈进行，加之有氩气体搅拌，钢包内发生强烈沸腾，钢液在进行渣洗，此时钢液接触面最大，脱氧、脱硫动力学条件得到充足改善，还原后炉渣在真空处理时仍有一定脱氧、脱硫能力所以真空处理前后（FeO）含量升高，钢中硫【S】和T.O均降低。但试验发觉，真空处理时间是有一定限制，当初间过长时钢中氧量将有所增加。伴随真空处理时间延长，钢中氧含量不停降低；但当真空处理时间超出10min后，钢中氧就基础稳定不变，而且伴随真空处理时间深入延长，钢中氧还略有增加。这是因为，在真空碳脱氧初始阶段，有大量气泡出现，57min后，气泡显著降低，约10min后，气泡极少，脱氧反应基础结束，此时，假如继续进行真空处理，因为耐火材料在真空条件下发生分解反应，分解产生氧溶入钢液中，造成钢中氧含量增加。适宜处理时间为1015min。在精炼条件下，脱氧过程就是夹杂物去除过程，通常可将。可见精炼时间越长，钢中氧含量越低，即经过有效搅拌和足够精炼时间，能够使Al2O3上浮去除，从而降低钢中氧含量。精炼系统工艺优化在一炉钢精炼过程中，各工艺步骤合理衔接是充足发挥精炼炉多种功效，提升工作效率，经济效益和产品质量确保。从初炼钢水到精炼结束时TO及【S】改变图所表示。真空处理过程钢中全氧下降最多，这不光得益于真空碳脱氧，而且因为在真空处理过程中同时进行吹氩搅拌，钢渣反应面积加大，精炼渣和钢液混冲，产生良好渣洗反应，但良好渣洗前提是渣中（FeO）必需低，试验表明渣中（FeO）0.80%时为好。所以，为了取得良好脱氧效果，必需加强LF处理过程还原操作，尽可能降低（FeO）。终处理是深入降低钢中氧关键，延长终处理后净化搅拌时间对脱氧有利，但考虑到搅拌过程温降，必需确定一个合适净化搅拌时间。脱硫贯穿于整个精炼过程，除了降低（FeO），提升渣碱度外，良好搅拌十分必需，对于只进行LF处理，不真空处理钢种，为了降低钢中硫含量，能够增加吹氩搅拌，吹氩搅拌较之于电磁搅拌钢渣混合愈加好，钢渣反应面积更大。经过精炼炉生产实践和各工艺步骤不停优化，得到以下结论，加热造渣精炼、真空处理、复合终脱氧这些工艺步骤均含有良好脱氧、脱硫、去夹杂热力学条件。经过完善精炼工艺，配好渣料，充足发挥底吹氩和电磁搅拌冶金功效，发明了良好动力学条件。优化精炼工艺组合是：避免初炼钢水注入精炼包时带入氧化渣，加热造渣精炼结束时确保渣中（FeO）0.80%，真空处理时间为1015min，加入Si-Ba-Al终处理后，应有10min净化搅拌时间，并选择合理搅拌气量。众所周知，硫在钢中是以FeS和MnS形式存在。在钢液凝固过程中，因为选分结晶被推向钢液内部或上部，形成硫偏析。FeS在晶界上呈网状分布，MnS在压力加工过程中沿变形方向延伸呈线、链状分布。由此引发产品三向性能显著差异，从而恶化了钢材塑性和沿厚度方向断面收缩率，使得钢制品受多种复杂应力作用而破坏。尽管硫对钢危害，不管是理论上还是实践中全部已认识清楚，不过因为国际上通行标准中对硫要求往往不高，比如美国AAR标准对铁道用钢硫要求是0.040%(质量百分数)，这对于现在通常炼钢工艺全部不难达成，所以，很轻易使炼钢工作者对其脱硫工作不很重视，认为只要满足其标准即可。实际上，在国外生产钢中，硫控制大大低于标准要求，以期炼出超低硫钢，来全方面改善和提升产品性能。所以研究炼钢过程脱硫问题仍然是一项极有价值工作。本文主要对马钢90tLF-VD精炼炉脱硫工艺进行研究，揭示各阶段硫改变情况和影响脱硫主要原因，为提升炼钢产品质量提供必需确保。2工艺步骤及操作关键点工艺步骤：出钢倒包站真空站静化搅拌出站浇钢各工艺过程操作要求以下。出钢：加Si、Mn、C、Al等元素进行预脱氧和合金化；倒包：采取大水口倒包，并加入石灰、萤石等造渣材料；加热(LF)：造渣、脱氧、电磁搅拌、成份微调；真空(VD)：真空度2m，其冲击搅拌作用很大，为脱硫反应提供了良好动力学条件，愈加有利于深度脱硫。表1、表2、表3给出结果表明：倒包过程脱硫反应是最猛烈，倒包阶段脱硫值是多个阶段中最显著，其脱硫值占全过程脱硫量40%。4.2LF工位脱硫从工艺步骤来看，LF阶段是石灰熔化成渣期，炉渣碱度Rw(CaO)w(SiO2)在23之间，同时采取电炉造白渣技术，(FeO)控制在0.5%左右，而且在顶渣溶化完成后，向钢水中加入一定量铝，深入脱氧，使得钢液处于良好脱氧状态。所以钢中溶解氧含量将关键由铝含量控制，其反应式以下：2Al+3O=(Al2O3)(3)K=(Al2O3)AlO(4)2Al3O=4.310-14(5)由此可算得钢液中Al和O关系如表4所表示，其依据实测结果钢中