第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 低碳TWP钢AOD氧化精炼过程数学模型 章 平”，刘建华”，庄昌凌”，张庆雷”，雷冲”，王子君 1)北京科技大学治金工程研究院，北京1000832)中原特钢股份有限公司，济源454650 ☒通信作者，E-mail:liujianhua@metall..usth.edu.cn 摘要依据AOD精炼反应前期为供氧控速、后期为碳扩散控速的机理建立了低碳TWIP钢AOD氧化精炼过程数学模型. 对8tAOD治炼TIP钢氧化过程钢液中碳、硅和锰含量变化进行了计算，碳含量变化与实测数据偏差小于5%.研究表明，8t A0D冶炼TWP钢脱碳的临界碳含量处于0.33%-0.38%之间. 关键词低碳钢；精炼：脱碳：数学模型：氧化 分类号T℉764 Mathematical model for the AOD oxidation refining process of low carbon TWIP steel ZHANG Ping,LIU Jian-hua,ZHUANG Chang-ing,ZHANG Qing-lei,LEI Chong?,WANG Zi-jun?) 1)Engineering Research Institute,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Zhong Yuan Special Steel Co.,Ltd,Jiyuan 454650,China Corresponding author,E-mail:liujianhua@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT Based on the mechanism that the oxidation rate of carbon is primarily related to oxygen supply in the earlier stage and mass transfer of carbon in molten steel in the later stage,a mathematical model was proposed to describe the argon oxygen decarburiza- tion (AOD)oxidation refining process of low carbon twinning induced plasticity (TWIP)steel.The variations of C,Si and Mn con- tents in molten steel in an 8t AOD converter during the oxidation refining process were analyzed by this model.The result shows that the error of the calculated carbon content is less than 5%compared with the measured values.It is also found that the critical carbon content of decarburization of the TWIP steel in the 8t AOD converter is between 0.33%and 0.38%. KEY WORDS low carbon steel:refining:decarburization:mathematical models:oxidation TWIP钢m,即孪生诱发塑性(Twinning Induced2.75%~3.25%AL.AOD治炼难点之一是控制终 Plasticity)钢，具有中等的抗拉强度(~6O0MPa)和 点碳含量小于0.03%，而Mn、Al和Si含量均高. 极高的伸长率(>80%)，因而具有高的能量吸收能 力回，可在提高汽车撞击安全性的同时，大幅减轻 1AOD氧化精炼过程数学模型的建立 车重，在汽车结构部件上的应用具有巨大潜力回. 1.1模型的基本假设 国内外对TWP钢治炼工艺方面的研究还比较 对侧吹条件下TWIP钢的AOD精炼过程提出 少，有关TWP钢冶炼的模型还尚未在文献见到. 如下基本假设： 本课题组针对低碳高锰类TWIP钢AOD冶炼工艺 (1)精炼初期，经侧枪吹入熔池的氩氧混合气 技术进行了研究，构建了AOD治炼数学模型.该类 体中的氧气与钢液中碳、锰、硅以及铁发生反应，碳 TWIP的主要成分（质量分数）为0.03%~ 氧化生成的C0进入氩气泡中，硅和锰氧化产物进 0.06%C,20%~25%Mn,2.75%~3.25%Si, 入炉渣： 收稿日期：2013-11-25 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.010:http://jourals.ustb.edu.en第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 低碳 TWIP 钢 AOD 氧化精炼过程数学模型 章 平1) ，刘建华1) ，庄昌凌1) ，张庆雷2) ，雷 冲2) ，王子君2) 1) 北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083 2) 中原特钢股份有限公司，济源 454650  通信作者，E-mail: liujianhua@ metall． ustb． edu． cn 摘 要 依据 AOD 精炼反应前期为供氧控速、后期为碳扩散控速的机理建立了低碳 TWIP 钢 AOD 氧化精炼过程数学模型． 对 8 t AOD 冶炼 TWIP 钢氧化过程钢液中碳、硅和锰含量变化进行了计算，碳含量变化与实测数据偏差小于 5% ． 研究表明，8 t AOD 冶炼 TWIP 钢脱碳的临界碳含量处于 0. 33% ～ 0. 38% 之间． 关键词 低碳钢; 精炼; 脱碳; 数学模型; 氧化 分类号 TF764 Mathematical model for the AOD oxidation refining process of low carbon TWIP steel ZHANG Ping1) ，LIU Jian-hua1)  ，ZHUANG Chang-ling1) ，ZHANG Qing-lei 2) ，LEI Chong2) ，WANG Zi-jun2) 1) Engineering Ｒesearch Institute，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Zhong Yuan Special Steel Co． ，Ltd，Jiyuan 454650，China  Corresponding author，E-mail: liujianhua@ metall． ustb． edu． cn ABSTＲACT Based on the mechanism that the oxidation rate of carbon is primarily related to oxygen supply in the earlier stage and mass transfer of carbon in molten steel in the later stage，a mathematical model was proposed to describe the argon oxygen decarburiza￾tion ( AOD) oxidation refining process of low carbon twinning induced plasticity ( TWIP) steel． The variations of C，Si and Mn con￾tents in molten steel in an 8 t AOD converter during the oxidation refining process were analyzed by this model． The result shows that the error of the calculated carbon content is less than 5% compared with the measured values． It is also found that the critical carbon content of decarburization of the TWIP steel in the 8 t AOD converter is between 0. 33% and 0. 38% ． KEY WOＲDS low carbon steel; refining; decarburization; mathematical models; oxidation 收稿日期: 2013--11--25 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 010; http: / /journals． ustb． edu． cn TWIP 钢［1］，即孪生诱发塑性( Twinning Induced Plasticity) 钢，具有中等的抗拉强度( ～ 600 MPa) 和 极高的伸长率( ＞ 80% ) ，因而具有高的能量吸收能 力［2］，可在提高汽车撞击安全性的同时，大幅减轻 车重，在汽车结构部件上的应用具有巨大潜力［3］． 国内外对 TWIP 钢冶炼工艺方面的研究还比较 少，有关 TWIP 钢冶炼的模型还尚未在文献见到． 本课题组针对低碳高锰类 TWIP 钢 AOD 冶炼工艺 技术进行了研究，构建了 AOD 冶炼数学模型． 该类 TWIP 的 主 要 成 分 ( 质 量 分 数 ) 为 0. 03% ～ 0. 06% C，20% ～ 25% Mn，2. 75% ～ 3. 25% Si， 2. 75% ～ 3. 25% Al． AOD 冶炼难点之一是控制终 点碳含量小于 0. 03% ，而 Mn、Al 和 Si 含量均高． 1 AOD 氧化精炼过程数学模型的建立 1. 1 模型的基本假设 对侧吹条件下 TWIP 钢的 AOD 精炼过程提出 如下基本假设: ( 1) 精炼初期，经侧枪吹入熔池的氩氧混合气 体中的氧气与钢液中碳、锰、硅以及铁发生反应，碳 氧化生成的 CO 进入氩气泡中，硅和锰氧化产物进 入炉渣;