鋼包精煉Ca處理包芯線熔化行為及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、鈣處理工藝能將鋼中高熔點(diǎn)Al2O3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(guò)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SiCa包芯線喂入1873K鋼液后的熔化特征，計(jì)算了底吹氬

2、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Al2O3→MgO·Al2O3→Al2O3·xCaO(·yMgO)+(CaS)→Al2O3·xCaO(·yMgO)的演變規(guī)律變化;水口

3、結(jié)瘤物主要為未改性的Al2O3、MgO·Al2O3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SiCa線在

4、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，

5、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(guò)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