【摘要】：鈣處理工藝能將鋼中高熔點(diǎn)Al_2O_3夾雜物改性為低熔點(diǎn)鈣鋁酸鹽,使夾雜物更容易碰撞長(zhǎng)大、上浮去除,從而提高鋼液潔凈度,然而目前實(shí)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(guó)內(nèi)某CSP廠生產(chǎn)的Q235鋼為研究對(duì)象,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研并分析了SiCa線處理過程中Q235鋼的浸入式水口結(jié)瘤物及鋼中夾雜物的形貌特征,采用熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)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(jì)算了底吹氬的鋼包流場(chǎng)、夾雜物在鋼中的運(yùn)動(dòng)特征及鈣在鋼液中的擴(kuò)散行為,同時(shí)解析了鈣在鋼中的氣化行為以及不同尺寸、不同結(jié)構(gòu)、不同鈣合金的包芯線對(duì)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(jié)論如下:(1)分析了水口結(jié)瘤堵塞物,研究了夾雜物的演變路線,結(jié)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(jié)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(chǎng)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(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案,結(jié)果如下:包芯線喂入鋼液后迅速升溫,鋼皮還未完全熔破時(shí),SiCa合金就已經(jīng)熔化,當(dāng)鋼皮完全熔化時(shí),SiCa合金液體進(jìn)入鋼液。鋼皮厚度為0.74mm、內(nèi)芯半徑4.28mm的Si Ca線在1873K鋼液中的熔化時(shí)間為0.94s。鈣喂入鋼液后不會(huì)立刻氣化,只有當(dāng)鈣的蒸氣壓大于鋼液靜壓力與大氣壓之和時(shí),鈣才開始?xì)饣�。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(shí),鈣的氣化行為屬于異相形核,異相形核更容易發(fā)生,導(dǎo)致鈣的燒損,優(yōu)化鈣的擴(kuò)散行為應(yīng)盡可能的防止鈣與氬氣泡的接觸。包芯線的熔化時(shí)間與包芯線鋼皮厚度、內(nèi)芯半徑大小成正比,設(shè)計(jì)包芯線尺寸大小,應(yīng)將單位時(shí)間鋼水對(duì)鈣的吸收量作為重要指標(biāo)進(jìn)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(chǎng)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(chǎng)特征與鈣在鋼液中的擴(kuò)散行為,提出了喂線參數(shù)的優(yōu)化方案,結(jié)果如下:鋼液隨著氬氣泡的帶動(dòng)在鋼包中做循環(huán)流動(dòng),其流動(dòng)特征為一個(gè)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(shí)間越短,鋼液中夾雜物的運(yùn)動(dòng)軌跡與鋼液的流動(dòng)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(kuò)散,而后上浮。Si Ca包芯線的喂入速度應(yīng)控制在3.15~4.72m/s。采用傾斜喂入包芯線的方式進(jìn)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(shí),鈣的收得率波動(dòng)不大且較高,成品[Ca]含量也較高。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF769
【圖文】：

理的理論基礎(chǔ)及其應(yīng)用效果氧工藝能降低鋼液的氧含量，產(chǎn)生的高熔點(diǎn)（2052℃）Al2O3能，使其聚集上浮去除，從而達(dá)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(diǎn)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(diǎn)的 Al2O3夾雜物轉(zhuǎn)換為低熔點(diǎn)的鈣鋁酸鹽，如圖 1

武漢科技大學(xué)碩士學(xué)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(rèn)為在 LF 精煉和 Ca 處理過程中，低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼中會(huì)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)性為(MgO)·CaO·Al2O3。[11]利用文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)[12]推導(dǎo)了 1873K 下 Ca 對(duì) MgO·Al2O3尖晶石力學(xué)方程，如式（1-1）所示，其中，式中各反應(yīng)物與生成物示。2323（s）Ca 2 MgO AlO 2Mg O CaO 2AlO

包芯線的結(jié)構(gòu)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(shù)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(zhǎng)條、長(zhǎng)方體長(zhǎng)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2746886