炼钢

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1. 超低碳IF钢冶炼过程炉渣对夹杂物控制研究进展

王亮, 杨健, 张同生, 张银辉

炼钢 2024, 40 (2): 1-22.

摘要（20）

PDF（pc）（19824KB）（24）

超低碳IF钢板主要应用于汽车面板等超深冲部件，其面临的主要质量问题是夹杂物、卷渣、气泡造成的炼钢缺陷，因此全生产流程中所采用的炉渣性质对控制炼钢缺陷具有重要作用。分别从炉渣的物化特性以及所在工序炉渣特性两个角度归纳总结了炉渣对夹杂物控制产生的影响，发现炉渣对夹杂物的吸附溶解与炉渣的物化性质和夹杂物的尺寸相关。RH精炼渣主要控制目标是低氧化性和合适的w(CaO)/w(Al₂O₃)，TFe质量分数一般控制在2.0 %～8.0 %，w(CaO)/w(Al₂O₃)控制在1.2～1.8，此外精炼渣碱度一般控制较高为4.0～10.0。中间包覆盖剂和结晶器保护渣首先要防止钢液增碳，其次是防止渣中SiO₂造成钢液的二次氧化，同时它们还应拥有良好的吸附夹杂物的能力。超低碳IF钢中间包高碱度覆盖剂一般碱度为2.9～11.5，w(CaO)/w(Al₂O₃)控制在1.0～2.5，(FeO +MnO)质量分数控制在1.9 %～4.0 %。而超低碳IF钢结晶器保护渣的碱度一般控制较低在0.85～1.0，w(CaO)/w(Al₂O₃)控制在5.0～8.5，(FeO+MnO)质量分数小于1 %。

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2. 转炉炼钢几个关键技术的研究进展

李长海, 徐安军, 刘旋

炼钢 2024, 40 (1): 1-8 .

摘要（65）

PDF（pc）（1984KB）（62）

转炉炼钢作为世界上冶炼高品质钢的主要炼钢方法，其技术的进步与发展对钢铁行业节能减排、降本增效具有巨大的推动作用。介绍了我国转炉炼钢几个关键技术的研究及进展。通过从理论分析和实践探索两个方面研究了废钢的熔化行为，揭示了废钢熔化机理；分析和总结了喷吹方式、底吹工艺等对转炉熔池流动特性的研究；从冶金机理和数据模型两个方面介绍了转炉终点控制技术的发展现状和展望；最后从整体优化冶金流程角度出发，从数学建模到平台仿真介绍了炼钢精炼连铸一体化技术进展以及存在问题。转炉智能化发展需要更多的设备、方法和技术的支撑，转炉智能化炼钢是涉及冶金、自动化、计算机等多学科的综合实践应用案例。

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3. 转炉无副枪和烟气分析条件下自动炼钢的实践研究

冯春松, 徐安军

炼钢 2024, 40 (2): 39-43.

摘要（19）

PDF（pc）（4486KB）（17）

转炉在无副枪和烟气分析辅助条件下，以基于炉渣电子热力学函数理论的智能冶金模型系统为基础，通过冶炼方案构建、问题分析研究和优化，实现了80 t转炉自动化炼钢。与自动炼钢投用前比，转炉出钢一次倒炉命中率提高6.5百分点、转炉冶炼周期缩短了0.2 min、钢铁料消耗降低5 kg/t、辅料消耗降低2.89 kg/t，转炉技术经济指标明显改善。

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4. 浸入式喷吹铁水包内多相流行为与反应动力学

王鑫 , 张飞, 刘泳, 张彩东, 田志强, 郑淑国, 朱苗勇

炼钢 2024, 40 (2): 23-30.

摘要（9）

PDF（pc）（17047KB）（15）

为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率，以某厂180 t铁水包为基础，建立了铁水包内CFD-DSM（计算流体力学-脱硫反应模型）耦合模型，系统研究了铁水预脱硫过程的气固液多相流行为及反应动力学，揭示了溶解镁脱硫、镁气泡脱硫、氧化钙脱硫与渣层脱硫对脱硫反应的贡献，阐明了载气及镁粉流量对脱硫反应的影响规律。结果表明：气泡流股的穿透深度较小，但其并未依附着喷枪壁面上浮。随氧化钙粉剂的连续喷吹，粉剂沿喷枪壁面上浮。脱硫过程中溶解镁脱硫为主要的脱硫机制，其次为镁气泡脱硫、氧化钙脱硫和渣层脱硫。各反应机制的脱硫速率均随时间先增大后减小。载气流量对脱硫反应影响较小，而镁粉流量对脱硫反应影响最大。当初始硫质量分数为470×10^-6，铁水中硫质量分数脱至100×10^-6时，镁粉流量每增加1 kg/min，喷吹时间平均缩短约43 s。

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5. 钙和硫对VD真空脱气精炼过程夹杂物去除的影响

刘建勋, 高小勇, 卫红, 张立峰

炼钢 2024, 40 (2): 51-56.

摘要（7）

PDF（pc）（6704KB）（13）

研究了Ca和S元素对VD真空精炼过程夹杂物去除的作用。Ca含量对夹杂物的去除作用很大，当钢水w(S)=0.012 %～0.014 %时，低Ca含量有利于夹杂物的去除。钢水w(Ca)=1×10^-6时，夹杂物去除率为74.30 %；钢水w(Ca)=8×10^-6时，夹杂物去除率显著降低至33.95 %。原因是Ca元素使得钢液中固态脱氧产物Al₂O₃-MgO夹杂物转变为液态的钙铝酸盐类夹杂物，不容易上浮去除。当钢水w(Ca)相同时（(7～8)×10^-6），高S含量有利于夹杂物的去除。钢水w(S)为135×10^-6和11×10^-6时，对应的夹杂物去除率分别为33.95 %和23.71 %，原因是高S含量使得夹杂物中的CaS含量增加，从而提高夹杂物熔点。讨论了Ca和S元素的来源，并提出了提高VD过程夹杂物去除率的措施。

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6. 连铸智能浇铸工艺模型研究

贺道中, 邹世文, 许思梦

炼钢 2024, 40 (2): 72-79.

摘要（9）

PDF（pc）（5576KB）（12）

智能浇铸技术在连铸生产中已开始推广与应用，为了减少生产事故、稳定铸坯质量，实现让操作人员远离浇钢现场安全生产，针对非稳态浇铸过程，结合操作经验，开发和优化了智能浇铸工艺模型。重点就中间包自动开浇模型、浸入式水口一键快换模型、浇铸异常自动处置模型等关键技术进行了研究和应用，介绍了这三种模型原理、应用以及效果。通过上述模型研究与实践，中间包自动开浇成功率达到95 %以上，自动更换水口成功率达100 %，换水口异常铸坯缺陷降级率降低52 %，浇铸异常自动处置使人员现场值守时间减少50 %，劳动效率提高约10 %，促进了生产过程智能化和铸坯质量稳定化。

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7. 镁尖晶石砖在RH真空处理的应用及对钢水增铬的影响#br#

曹一, 孔勇江, 饶江平, 刘黎, 付刚强, 徐志华

炼钢 2024, 40 (1): 47-51.

摘要（16）

PDF（pc）（976KB）（20）

针对武汉钢铁有限公司炼钢厂RH真空处理装置使用镁铬砖存在的铬污染及钢水增铬问题，以大结晶电熔镁砂、铝镁尖晶石、金属铝粉和硅粉为原料，以热固性酚醛树脂为结合剂，制备了RH真空用镁尖晶石砖，在该炼钢厂进行了工业应用试验，三炼钢分厂RH真空插入管平均使用寿命130次，底部槽平均使用寿命384次，使用寿命与镁铬砖相当。四炼钢分厂RH真空插入管平均使用寿命97.17次；底部槽平均使用寿命194.28次；冶炼电工钢条件下寿命有所降低。镁尖晶石砖与镁铬砖相比增Cr质量分数平均降幅64.49 %，利于降低钢水中的Cr含量。

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8. IF钢RH脱碳结束氧含量对钢液洁净度的影响

安超, 李辉, 张普, 李利杰, 杜国峰, 刘晓明

炼钢 2023, 39 (2): 24-27.

摘要（61）

PDF（pc）（5408KB）（124）

以IF钢为研究对象，结合首钢京唐钢铁联合有限责任公司300 t RH生产实际，采用生产密集取样、数据统计、夹杂物扫描电镜等分析手段，对IF钢精炼过程中RH脱碳结束氧含量与脱氧后的夹杂物尺寸、数量等进行了研究。研究发现，RH脱碳结束氧质量分数控制在(290～310)×10^-6时，钢液中产生的Al₂O₃夹杂物最少。基于此，对RH脱碳结束氧含量的控制方法进行研究，发现强制脱碳模式下脱碳结束氧含量命中率高、可控性强，且强制脱碳模式下顶渣氧化性弱于自然脱碳模式，可减少二次氧化导致的Al₂O₃夹杂物的生成。研究并建立吹氧计算模型以保证达到精确控制脱碳结束氧含量，可达到提高钢液洁净度的目的。

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9. 采用气幕挡墙感应加热中间包的模拟研究

邢飞, 朱苗勇, 郑淑国

炼钢 2024, 40 (2): 65-71.

摘要（7）

PDF（pc）（10903KB）（10）

为了研究气幕挡墙对感应加热中间包内传输行为的影响，根据实际单流双通道感应加热中间包数据，通过数值模拟的方法，建立三维非稳态数学模型研究了气幕挡墙对感应加热中间包内流动、传热及夹杂物传输行为的影响规律。结果表明，气幕挡墙能够使感应加热中间包浇注区内流场分布更合理，钢液成分更均匀，更有利于夹杂物的上浮去除；浇注区内钢液的温度场分布更均匀，温差不超过1 K，温度较低区域进一步缩小；使用气幕挡墙后夹杂物的去除率较使用前明显提高，去除率提高约41 %。

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10. 小倒角结晶器窄面铜板角部冷却结构优化

王国斌, 张慧, 褚绍阳, 陶红标, 王明林, 刘帅

炼钢 2024, 40 (2): 80-88.

摘要（10）

PDF（pc）（5450KB）（10）

为解决某钢厂板坯小倒角结晶器高拉速生产时铸坯角部纵裂纹比例增大问题，在原型倒角分叉槽冷却结构基础上，提出不同圆孔直径和圆孔位置的1孔1槽方案。建立窄面铜板和冷却水三维传热耦合模型，并通过工业实测热电偶温度和冷却水进出口水温差进行验证，计算了优化前后不同方案的窄面铜板和冷却水温度和速度场。对比分析不同方案的铜板热面温度值大小和均匀性后发现，相比于分叉槽结构，圆孔直径D=8 mm和圆孔位置H=26 mm的1孔1槽冷却结构：弯月面铜板倒角热面温度降低幅度最大为14.4～17.6 K；螺栓截面铜板倒角热面温度降低幅度最大为10.9～12.3 K；圆孔内冷却水流速达到8.4 m/s，保证了对倒角面和倒角顶点铜板的冷却；螺栓两侧水槽冷却水流速达10.0 m/s，增强了螺栓周围铜板冷却均匀性。

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11. 超低碳钢连铸过程中间包覆盖剂结壳机理研究

凌海涛, 吴锦圆, 王海军, 常立忠, 仇圣桃

炼钢 2023, 39 (2): 36-41.

摘要（71）

PDF（pc）（5489KB）（90）

通过工业试验和热力学计算研究了超低碳钢连铸过程中间包覆盖剂成分变化、物相组成以及发生结壳机理。结果表明，RH精炼出站时，钢包顶渣氧化性较高且渣中w(CaO)/w(Al₂O₃)偏低，顶渣成分需要进行改质处理；浇铸过程中由于大包下渣、引流砂的混入以及覆盖剂间相互混合，使得连铸过程中覆盖剂成分发生明显变化；高温下液相中镁铝尖晶石优先生成，促进了钙铝黄长石相和CaO·TiO₂相的形核和长大，进而引起中间包覆盖剂发生结壳。为此，需要严格控制浇铸末期大包下渣，将原始覆盖剂中SiO₂、MgO质量分数分别调整为（10±2.5）%、5.0 %～7.5 %，以抑制钙铝黄长石和镁铝尖晶石相的析出。

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12. 转炉气化脱磷炉渣留渣吹炼成渣路线理论分析

佟帅, 李晨晓, 王书桓, 艾立群, 薛月凯, 洪陆阔

炼钢 2024, 40 (1): 19-23.

摘要（20）

PDF（pc）（925KB）（19）

转炉渣作为炼钢工艺的副产品，具有极大的综合利用潜力，但磷元素富集限制了在炉内循环利用。基于溅渣护炉过程中进行熔渣气化脱磷操作，在实验室开展焦炭还原转炉渣气化脱磷热态试验。研究结果表明：留渣碱度在2.81~3.71时，气化脱磷渣的磷分配比随炉渣碱度的升高而增大；留渣的FeO质量分数在16%~28%时，随着FeO含量的增加，气化脱磷渣的磷分配增大。气化脱磷渣具备一定的脱磷能力，在脱磷阶段的理论成渣路线应遵循高FeO含量，碱度先由高到低，然后缓慢增加，成渣过程中理论渣系控制在R=1.55~3.17，w(FeO)=28%~46%。采用该成渣路线进行生产实践，终点钢水磷质量分数降低了0.006百分点，钢铁料消耗降低了4 kg/t，渣料消耗降低了4.6 kg/t，既保证了高效脱磷，又降低了冶炼成本。

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13. 不同装炉方式对铸坯加热的影响

张开发, 王明林, 张慧, 俞占扬, 王东华, 刘斌

炼钢 2021, 37 (4): 65-73.

摘要（69）

为研究不同装炉方式下铸坯在炉加热过程中温度场和热量变化，并探讨热送热装工艺的节能优势，以某钢厂的热送热装生产线为依据，利用有限元法建立了冷装、温装和热装下铸坯在炉加热的二维传热模型，并结合现场测温验证了模型的准确性。结果表明，在加热过程中冷装与温装的铸坯都会形成角部最高、芯部最低的类椭圆型温度分布，而热装铸坯则存在低温区域逐渐由角部向芯部转移的过程，待芯部为低温区域时断面温度分布与前二者相似。3种不同装炉方式的铸坯都在加热一段吸热最多、均热段吸热最少，铸坯装炉温度越高加热一段对其加热过程影响的比重越大。热装铸坯装炉前所含热量是冷装铸坯的16.48倍，在炉吸热量仅为冷装铸坯的38.22 %，为温装铸坯的52.30 %，节能潜力巨大。

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14. 硫含量对KR脱硫渣中CaS氧化行为的影响

李孟雄, 蒋佳君, 李建立

炼钢 2023, 39 (3): 86-90.

摘要（54）

PDF（pc）（5357KB）（63）

KR脱硫渣中主要成分（CaO）为转炉冶炼的优质造渣原料，但KR脱硫渣中含有质量分数为1.0 %～2.5 %的硫，直接将其代替活性石灰用作转炉造渣料回用于冶炼工艺会导致钢液增硫。因此，为了实现KR脱硫渣的氧化脱硫，分析渣中硫氧化行为随炉渣中硫含量变化的机理，通过实验室制取KR脱硫渣样品，采用SEM和XRD分析了氧化后炉渣的微观结构、矿物成分，采用红外碳硫分析仪测定了氧化渣样的硫含量。研究表明，在1 693 K，随硫含量增加炉渣脱硫率先增加后减小，炉渣脱硫率均达到80 %以上；随硫含量增加氧化渣样中析出的硅酸盐固相质点数逐渐增加。

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15. RH底喷粉精炼过程数值模拟研究

李伟峰, 赵腾, 张明, 符姣姣, 王广收

炼钢 2024, 40 (1): 39-46.

摘要（29）

PDF（pc）（1656KB）（17）

RH真空槽底喷粉精炼将脱硫粉剂直接喷入钢液，冶金反应程度高，终点元素含量稳定，能够完成高品质钢的炉外精炼任务。对RH底喷粉过程进行数值模拟研究，探究底喷粉过程的粉剂行为及对钢液流场的影响规律，优化喷嘴布置方案，旨在推动该技术的工业化应用。研究结果表明，180°喷嘴布置方案（即下降管侧喷吹，简称方案2）的钢液环流量比0°喷嘴布置方案（即上升管侧喷吹，简称方案1）增加1.8 t/min（增量比例为1.4 %）；方案2的钢包最下端钢液粉剂浓度比方案1高0.2~0.9 kg/m³（增量比例为6.7 %~81.8 %）；方案2条件下，钢包内钢液流动死区的粉剂浓度随喷嘴布置高度的降低而降低。结合粉剂收得率，确定方案2喷嘴布置高度为300 mm，此时粉剂收得率较方案1提升2.59 %。

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16. LF+VD工艺生产X70管线钢洁净度研究

李阳, 胡显堂, 石树东, 闫占辉, 杨赵军, 谢翠红

炼钢 2024, 40 (2): 57-64.

摘要（5）

PDF（pc）（9559KB）（8）

为了对“LF+VD”工艺生产X70管线钢过程中夹杂物的演变机理进行研究，进行了密集取样和分析，并对VD炉深真空工艺和钙处理工艺实施了优化。研究结果表明VD炉深真空过程采用前期强氩气搅拌保持13 min，后期弱氩气搅拌保持5 min可以促使大颗粒夹杂物充分上浮，同时VD炉破空后钙处理控制钙质量分数为0.001 0 %~0.001 4 %，可促使夹杂物充分变性达到低熔点区的目的，使得钢板夹杂物一检小于等于2.0级别合格率比例由96.3 %提高至98.7 %以上，钢水洁净度得到提高。

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17. 超低碳IF钢专线化精准生产实践

李大鹏1，2

炼钢
录用日期: 1900-01-01

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18. 高锰高强IF钢转炉-连铸过程中夹杂物演变与控制

贾刘兵, 罗衍昭, 董文亮, 周海忱, 季晨曦, 温瀚

炼钢 2023, 39 (3): 73-78.

摘要（72）

PDF（pc）（6178KB）（52）

为了摸索高锰高强IF钢钢液洁净度及夹杂物演变规律，采用Thermofisher Explorer 4全自动夹杂物分析仪对转炉-连铸过程中夹杂物进行分析和研究。结果表明：高锰高强IF钢RH结束、中间包和铸坯中全氧含量依次降低，铸坯全氧随着宽度方向由边部向中心位置移动而逐渐增加。高锰高强IF钢RH进站时主要夹杂物为椭球状或球状含有P₂O₅的FeO-MnO夹杂，加铝脱氧后主要夹杂物转变为Al₂O₃夹杂，RH结束、中间包Al₂O₃主要类型为小型块状和不规则形状。铸坯中主要夹杂物为块状、棒状、不规则形状Al₂O₃，尺寸多在10μm以下，边部位置TiN、MnS析出物较少，中心位置MnS析出物进一步增加，也存在少量TiN析出。热力学计算普通IF钢、高锰高强IF钢TiN析出温度分别为1745K、1589K，MnS析出温度分别为1450K、1675K。通过增加铝钛间隔时间、降低脱氧前氧、进行钢包渣改质，高锰高强IF钢钢液洁净度得到显著改善。

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19. 基于铁水搅拌的漩涡图像信息增强方法

骆志承, 但斌斌, 陈刚, 容芷君, 罗钟邱, 都李平

炼钢 2024, 40 (2): 31-38.

摘要（7）

PDF（pc）（5384KB）（7）

现有的铁水漩涡图像识别系统的性能很大程度上取决于图像的质量。然而由于钢渣、光线变化和脱硫剂雾气的干扰，摄像头系统在获取漩涡图像中的特征信息时面临一定的困难，导致图像存在大面积的低质量区域。基于此，提出了一种基于铁水特性和漩涡特性的二维图像漩涡信息识别及增强方法，并采用Gabor小波算法来改进提取漩涡图像的特征以及连接断裂纹线信息，通过特征处理单元对图像进行处理以减少伪特征的存在并通过涡径识别方法得出漩涡的量化参数。以生产现场采集的视频数据为对象进行试验，试验结果表明，该方法对比现有方法降低漩涡图像信息伪特征率43.4 %，提升涡径识别准确率3.6百分点，实现对自由表面漩涡特征信息的增强并准确识别。

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20. 低飞溅气保焊丝钢ER70S-6夹杂物的塑性化控制

齐广，王福明，沈伟

炼钢
录用日期: 1900-01-01

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