【摘要】：鈣處理工藝能將鋼中高熔點Al_2O_3夾雜物改性為低熔點鈣鋁酸鹽,使夾雜物更容易碰撞長大、上浮去除,從而提高鋼液潔凈度,然而目前實際生產(chǎn)中鈣處理效果并不理想,鈣的收得率有待提高。本文以國內某CSP廠生產(chǎn)的Q235鋼為研究對象,現(xiàn)場調研并分析了SiCa線處理過程中Q235鋼的浸入式水口結瘤物及鋼中夾雜物的形貌特征,采用熱力學與動力學理論解析了夾雜物的改性效果,利用FLUENT軟件模擬了Si Ca包芯線喂入1873K鋼液后的熔化特征,計算了底吹氬的鋼包流場、夾雜物在鋼中的運動特征及鈣在鋼液中的擴散行為,同時解析了鈣在鋼中的氣化行為以及不同尺寸、不同結構、不同鈣合金的包芯線對Ca處理效果的影響,提出了吹氬參數(shù)與喂線參數(shù)的優(yōu)化方案,主要結論如下:(1)分析了水口結瘤堵塞物,研究了夾雜物的演變路線,結果如下:Ca處理前后夾雜物以Al_2O_3→MgO·Al_2O_3→Al_2O_3·xCaO(·yMgO)+(CaS)→Al_2O_3·xCaO(·yMgO)的演變規(guī)律變化;水口結瘤物主要為未改性的Al_2O_3、MgO·Al_2O_3以及改性不充分的鈣鋁酸鹽組成,鈣的改性效果不理想;提高鈣的收得率、改善鋼液流場特征能提升鈣處理效果。(2)模擬了包芯線的熔化特征,分析了鈣的氣化行為,研究了包芯線尺寸/結構的優(yōu)化方案,結果如下:包芯線喂入鋼液后迅速升溫,鋼皮還未完全熔破時,SiCa合金就已經(jīng)熔化,當鋼皮完全熔化時,SiCa合金液體進入鋼液。鋼皮厚度為0.74mm、內芯半徑4.28mm的Si Ca線在1873K鋼液中的熔化時間為0.94s。鈣喂入鋼液后不會立刻氣化,只有當鈣的蒸氣壓大于鋼液靜壓力與大氣壓之和時,鈣才開始氣化。鈣在鋼液中的氣化行為屬于均相形核,鈣遇上鋼液中的氬氣泡時,鈣的氣化行為屬于異相形核,異相形核更容易發(fā)生,導致鈣的燒損,優(yōu)化鈣的擴散行為應盡可能的防止鈣與氬氣泡的接觸。包芯線的熔化時間與包芯線鋼皮厚度、內芯半徑大小成正比,設計包芯線尺寸大小,應將單位時間鋼水對鈣的吸收量作為重要指標進行分析,尺寸不同的包芯線往往能得到相同的Ca處理效果。采用截面不規(guī)則形式的包芯線,可望防止徑向偏離與喂線斷線現(xiàn)象�，F(xiàn)場Ca處理過程中,采用純鈣包芯線往往比鈣合金形式的包芯線處理效果更好。(3)模擬了鋼包底吹氬鋼液的流場特征與鈣在鋼液中的擴散行為,提出了喂線參數(shù)的優(yōu)化方案,結果如下:鋼液隨著氬氣泡的帶動在鋼包中做循環(huán)流動,其流動特征為一個與氬氣泡上升路線相切的大圓環(huán),吹氬流量較大,鋼液混勻時間越短,鋼液中夾雜物的運動軌跡與鋼液的流動曲線高度相似,夾雜物尺寸越大越容易被去除,由于鈣與鋼液之間的粘度較大,鈣喂入鋼液后主要在喂線區(qū)域擴散,而后上浮。Si Ca包芯線的喂入速度應控制在3.15~4.72m/s。采用傾斜喂入包芯線的方式進行Ca處理,更有利于防止徑向偏離與卷渣現(xiàn)象,SiCa線喂線量在400m~500m、純鈣線喂線量在300~600m之間時,鈣的收得率波動不大且較高,成品[Ca]含量也較高。
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF769
【圖文】：

理的理論基礎及其應用效果氧工藝能降低鋼液的氧含量，產(chǎn)生的高熔點（2052℃）Al2O3能，使其聚集上浮去除，從而達到提高鋼液潔凈度的目的[1-2]。尺寸（<30μm）Al2O3很難通過吹氬措施去除，從而影響澆注[3]。液中具有脫氧（D[O]）、脫硫（D[S]）及晶界凈化等多種作 Al2O3、MgO·Al2O3夾雜物變性為低熔點的液態(tài)夾雜物，從而，經(jīng)過吹氬措施后上浮去除，因此，Ca 處理在爐外精煉工藝用[4-5]。 Al2O3夾雜物的變性鋼中高熔點的 Al2O3夾雜物轉換為低熔點的鈣鋁酸鹽，如圖 1

武漢科技大學碩士學位論文 MgO·Al2O3夾雜物的變性究[7-9]表明，在鋁脫氧鋼中 Al2O3夾雜大多在 Ca 處理前已與 MHamoen 等[10]認為在 LF 精煉和 Ca 處理過程中，低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼中會轉換為 MgO·Al2O3，這是由于爐渣或者爐襯與鋼水之間，鈣處理后夾雜物轉性為(MgO)·CaO·Al2O3。[11]利用文獻的數(shù)據(jù)[12]推導了 1873K 下 Ca 對 MgO·Al2O3尖晶石力學方程，如式（1-1）所示，其中，式中各反應物與生成物示。2323（s）Ca 2 MgO AlO 2Mg O CaO 2AlO

包芯線的結構大致包括合金棒形式、鋼皮裹覆鈣合金形式以及雙層鋼皮形式，如圖 1.3 所示。圖1.3 包芯線截面示意圖(1)合金棒包芯線的熔化行為喂線技術研究早期，直接將合金棒喂入鋼液，合金包芯線常壓鑄成圓柱體長條、長方體長條的形式，截面圖如圖 1.4 所示。圖1.4 合金棒芯線截面示意圖

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 巨建濤;韋建慶;劉文果;;鋼包底吹氬中非金屬夾雜物分布的水力學模擬[J];鋼鐵;2017年10期

2 孫彥輝;趙勇;蔡開科;孫賽陽;馬志飛;方忠強;;無取向硅鋼中鎂鋁尖晶石的變性機理[J];工程科學學報;2015年01期

3 季德靜;李春陽;鄭大鵬;陳濤;;鋼中A1_2O_3夾雜物的研究與處理[J];甘肅冶金;2014年04期

4 儲瑩;霍朝賓;;210 t LF精煉底吹氬過程氣、渣、鋼液三相流場優(yōu)化的數(shù)值模擬[J];特殊鋼;2014年04期

5 郭靖;程樹森;程子建;張志華;張鵬;;鋁鎮(zhèn)靜鋼鈣處理后氧化鋁夾雜物變性動力學模型[J];北京科技大學學報;2014年04期

6 張鵬;程樹森;陳川;;LF喂鋁線過程參數(shù)優(yōu)化[J];北京科技大學學報;2014年S1期

7 阮文康;包燕平;王敏;林路;李翔;;橢圓形鋼包底吹氬的流動特征[J];北京科技大學學報;2014年S1期

8 梅雪輝;溫鐵光;張越;毛志勇;臧紹雙;;鈣處理技術在鞍鋼ASP生產(chǎn)線的應用[J];鞍鋼技術;2013年01期

9 王春鋒;吳健鵬;夏春祥;趙繼宇;何金平;;武鋼CSP高鋁鋼澆鑄過程水口結瘤問題研究[J];煉鋼;2012年05期

10 李文廣;孫彥輝;王小松;喬崢;熊輝輝;蔡開科;;CSP澆注無取向硅鋼水口堵塞研究[J];鋼鐵釩鈦;2012年02期

相關會議論文 前1條

1 田陸;賀文豹;;鈣處理關鍵技術[A];2011年全國高品質特殊鋼生產(chǎn)技術研討會文集[C];2011年

相關博士學位論文 前1條

1 李康偉;微小氣泡去除夾雜物技術研究[D];北京科技大學;2017年

相關碩士學位論文 前4條

1 姜玉龍;鈣處理鋼中夾雜物的演化機制及工藝優(yōu)化研究[D];武漢科技大學;2016年

2 劉佳浩;鋼液鈣處理過程夾雜物的行為研究[D];遼寧科技大學;2015年

3 郎煒昀;鎂、鈣處理對鋼中非金屬夾雜物的變質效果[D];東北大學;2014年

4 劉曉凱;金屬芯線喂入鋼包過程CFD數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化研究[D];燕山大學;2012年

本文編號：2746886