·60· 北京科技大学学报 第33卷 3.1铁水脱硫预处理 考虑到熔池温度的影响，做二元回归，得到经验 为控制非调质N80油井管用钢中的[S],采用 公式（复相关系数R=0.994、显著性水准为2.21× 钝化镁粉进行铁水深脱硫预处理，金属镁气化并熔 10-7): 于铁水，与铁水中的硫迅速反应生产固态的硫化镁 lnao=-3831.775/T-3.908-1.001n[c] 后进入渣中.设计该工序将高炉铁水中[S] (5) (0.03%左右)控制到≤0.006%水平，以满足氧气 转炉冶炼对铁水中[S]的要求 由式(5)得到氧气转炉吹炼终点熔池中的氧活 3.2氧气顶吹转炉冶炼 度、终点碳与熔池温度的对应关系，见表3 较以废钢为主要原料的电弧炉炼钢，转炉炼钢 表3治炼终点氧活度a[o的预报值 的主要原料是高炉铁水，其残余元素及有害元素含 Table 3 Forecast values of oxygen activity at the smelting end point 量低，同时非调质N80用钢中[C]、[Mn]较高，纯净 T/℃ [C]/% 度要好.故围绕非调质N80冶炼成分的控制，在氧 1640 1660 1680 1700 1720 气顶吹转炉治炼环节主要从终点碳温协调等方面进 0.05544×10-6555×10-6566×10-6578×10-6589×10-6 行控制. 0.10272×10-6277×10-6283×10-6289×10-6294×10-6 基于氧气转炉吹炼过程碳氧反应的平衡常数： 0.20136×10-6139×10-6141×10-6144×10-6147×10-6 lgK=1168/T+2.07 (2) 取转炉冶炼终点温度为1600℃，计算得到该温 由表2可知，根据非调质N80对[C]的要求，氧 度下的平衡常数K,确定出转炉冶炼终点碳氧反应 气顶吹转炉治炼采用高拉碳加点吹工艺，将终点 平衡时的碳氧积： [C]控制在0.1%左右，为精炼工序保留0.15%左 [%C][%0]=0.0025 (3) 右的调整余量.同时采用精料原则、挡渣出钢等操 使用MLCX/EL在线分析定氧仪对90t氧气 作来保证钢水质量 顶吹转炉炼钢终点实测氧活度、终点碳和熔池温度 3.3LF精炼 进行测量（共60炉），将所测氧活度和碳浓度的数 非调质N80要求C、Mn等成分均匀稳定，要严 据取对数后得到lnao和h[%C].可以看出， 格控制钢中夹杂物含量，因此LF精炼工序主要围 lnao和n[%C]之间的相关关系接近一条直线（如 绕调整和均匀化学成分、进一步脱硫以及对钢中夹 图4所示)，故采取双对数模型来拟合，回归处理后 杂物的变性和去除进行控制.在完成精炼任务的同 得到： 时，配加钒铁来控制钢中的钒含量，将钢水成分按目 lnao=-5.951-1.018ln[%C] (4) 标值调整好除氮外)，以保证VD工序吹氮增氨的 专一性 因此，LF精炼过程中选择高碱度(R=4)、低氧 化性和流动性良好的Ca0Si02-A山，0，Mg0四元精 炼渣系，以提高成渣速度和精炼效果，造发泡白渣， 3.5 稳定精炼操作，尽可能脱除钢中夹杂 3.4VD精炼 4.0 利用VD承接LF炉钢水对其进行吹氨处理来 控制钢中的氨含量，既能满足钢水中氨的成分要求， -4.5 又替代氩气对钢水进行搅拌，满足了对钢水均匀化 -30-2.8-2.6-2.4-2.2-2.0-1.8-1.6 和夹杂物上浮的要求. 1ml经 氨可以以原子和化合物的形式溶解于钢中，钢 图4实测lna[o与n[%C】的关系 水吸氨是自发过程.由氮的溶解热力学分析可知， Fig.4 Relationship between Inato)and In [%C]in the practical 真空条件下钢液中氨的溶解度明显低于常压条件下 case 的溶解度，故设计VD工序通过吹N,进行增氨在真 按碳氧积公式（式(3）)变换得到实际工况下的 空处理完破空后进行 碳氧积模型为[%C][%0]=0.0027. 钢液吸氮过程的反应级数受钢液氧位影响，低北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 3. 1 铁水脱硫预处理 为控制非调质 N80 油井管用钢中的［S］，采用 钝化镁粉进行铁水深脱硫预处理，金属镁气化并熔 于铁水，与铁水中的硫迅速反应生产固态的硫化镁 后进入 渣 中． 设 计 该 工 序 将 高 炉 铁 水 中［S］ ( 0. 03% 左右) 控制到≤0. 006% 水平，以满足氧气 转炉冶炼对铁水中［S］的要求． 3. 2 氧气顶吹转炉冶炼 较以废钢为主要原料的电弧炉炼钢，转炉炼钢 的主要原料是高炉铁水，其残余元素及有害元素含 量低，同时非调质 N80 用钢中［C］、［Mn］较高，纯净 度要好． 故围绕非调质 N80 冶炼成分的控制，在氧 气顶吹转炉冶炼环节主要从终点碳温协调等方面进 行控制． 基于氧气转炉吹炼过程碳氧反应的平衡常数: lgK = 1 168 /T + 2. 07 ( 2) 取转炉冶炼终点温度为 1 600 ℃，计算得到该温 度下的平衡常数 K，确定出转炉冶炼终点碳氧反应 平衡时的碳氧积: ［% C］［% O］= 0. 002 5 ( 3) 使用 ML--CX/EL 在线分析定氧仪对 90 t 氧气 顶吹转炉炼钢终点实测氧活度、终点碳和熔池温度 进行测量( 共 60 炉) ，将所测氧活度和碳浓度的数 据取对数后得到 lna［O］ 和 ln［% C］． 可以 看 出， lna［O］和 ln［% C］之间的相关关系接近一条直线( 如 图 4 所示) ，故采取双对数模型来拟合，回归处理后 得到: lna［O］ = － 5. 951 － 1. 018ln［% C］ ( 4) 图 4 实测 lna［O］与 ln［% C］的关系 Fig． 4 Relationship between lna［O］ and ln［% C］ in the practical case 按碳氧积公式( 式( 3) ) 变换得到实际工况下的 碳氧积模型为［% C］［% O］= 0. 002 7． 考虑到熔池温度的影响，做二元回归，得到经验 公式( 复相关系数 R = 0. 994、显著性水准为 2. 21 × 10 － 57 ) : lna［O］ = － 3 831. 775 /T － 3. 908 － 1. 001ln ［C］ ( 5) 由式( 5) 得到氧气转炉吹炼终点熔池中的氧活 度、终点碳与熔池温度的对应关系，见表 3． 表 3 冶炼终点氧活度 a［O］的预报值 Table 3 Forecast values of oxygen activity at the smelting end point ［C］/% T /℃ 1 640 1 660 1 680 1 700 1 720 0. 05 544 × 10 － 6 555 × 10 － 6 566 × 10 － 6 578 × 10 － 6 589 × 10 － 6 0. 10 272 × 10 － 6 277 × 10 － 6 283 × 10 － 6 289 × 10 － 6 294 × 10 － 6 0. 20 136 × 10 － 6 139 × 10 － 6 141 × 10 － 6 144 × 10 － 6 147 × 10 － 6 由表 2 可知，根据非调质 N80 对［C］的要求，氧 气顶吹转炉冶炼采用高拉碳加点吹工艺，将终点 ［C］控制在 0. 1% 左右，为精炼工序保留 0. 15% 左 右的调整余量． 同时采用精料原则、挡渣出钢等操 作来保证钢水质量． 3. 3 LF 精炼 非调质 N80 要求 C、Mn 等成分均匀稳定，要严 格控制钢中夹杂物含量，因此 LF 精炼工序主要围 绕调整和均匀化学成分、进一步脱硫以及对钢中夹 杂物的变性和去除进行控制． 在完成精炼任务的同 时，配加钒铁来控制钢中的钒含量，将钢水成分按目 标值调整好( 除氮外) ，以保证 VD 工序吹氮增氮的 专一性． 因此，LF 精炼过程中选择高碱度( R = 4) 、低氧 化性和流动性良好的 CaO--SiO2--Al2O3--MgO 四元精 炼渣系，以提高成渣速度和精炼效果，造发泡白渣， 稳定精炼操作，尽可能脱除钢中夹杂． 3. 4 VD 精炼 利用 VD 承接 LF 炉钢水对其进行吹氮处理来 控制钢中的氮含量，既能满足钢水中氮的成分要求， 又替代氩气对钢水进行搅拌，满足了对钢水均匀化 和夹杂物上浮的要求． 氮可以以原子和化合物的形式溶解于钢中，钢 水吸氮是自发过程． 由氮的溶解热力学分析可知， 真空条件下钢液中氮的溶解度明显低于常压条件下 的溶解度，故设计 VD 工序通过吹 N2进行增氮在真 空处理完破空后进行． 钢液吸氮过程的反应级数受钢液氧位影响，低 ·60·