Vol.31 Suppl.I 岳峰等：RH冶炼超低碳钢的最优工艺研究 .55 包顶渣向钢包钢液传入了约99×10一6的氧，工厂实 图6是钢包初始碳含量为400×10-6时钢包碳 际统计的降氧量与降碳量的比值的平均值在0.8一 含量和脱碳速度的变化，从图可以看出，当真空室 0.9之间，说明碳氧模型计算的降氧量与降碳量的 压力降低到一定程度，钢液开始循环，其脱碳速度迅 比值比较符合生产实际情况 速增加，在2min左右，钢液最大脱碳速度为90× 700r 10-6min1,然后逐渐降低，14min后其脱碳速度小 600 于1.5×10-6mim1,钢液中的碳含量在11×10-6 500 左右，此时由于脱碳反应接近平衡，其反应主要在钢 400 300 一碳含量计算值 液表面进行，因而脱碳效率较低，此时若继续脱碳意 碳含量实测值 莲2001 a氧含量计算值 义不大，应及时进行脱氧、合金化等后续工序的处 100 。氧含量实测值 理，这样一方面可缩短总处理时间，提高生产率；另 0 6810121416 一方面，在总处理时间不变的情况下可延长RH纯 时间/min 后搅时间纯脱气时间，减少钢中夹杂物，因而目前 RH的脱碳处理时间为l5min是比较合理的，完全 图4计算值和实测值比较 可以满足F钢较低碳含量的要求. 100 4模型计算结果与讨论 400 一钢水碳含量 脱碳速度 80 4.1合理脱碳工艺的研究 图5是当初始氧含量为600×10-6，吹氩流量 300 60 和压降制度一定情况下，RH自然脱碳时钢包碳含 如200 9 量的变化，从图可以看出，在一定的初始碳含量范 围内，初始碳含量对RH脱碳结束的碳含量基本没 100 有影响，这主要是在RH脱碳后期，钢液中的碳含 量较低，其脱碳速度变化较小，延长时间对脱碳结束 68101214 0 反应时间/min 后的碳含量影响较少，这和前边实际统计分析的结 果一样，即初始碳含量和RH精炼后的碳含量关系 图6初始碳400X10一时钢包碳含量和脱碳速度的变化 不大，某钢厂RH处理初始氧含量大部分在600× 10-6左右，初始碳含量控制在450×10-6以下比较 4.2合理初始氧含量的研究 4.2.1初始氧含量对脱碳的影响 合理，如果初始碳含量过高，自然脱碳达到较低终 当初始碳含量为350×10-6时，不同初始氧含 点碳，就需要延长脱碳时间，减少RH后期纯循环去 量对脱碳的影响如图7所示，在不吹氧的情况下， 除夹杂物的时间，不利于夹杂物的去除；而要求较低 初始氧含量越高，脱碳速率越大，脱碳终点碳含量越 的初始碳含量，会增加转炉的负担，同时使脱碳后保 低.但初始氧含量大于500×10-5时，对终点碳影 持较高的氧含量，恶化钢液的纯净度.因此，就要充 响不大，这和前边RH精炼过程中碳氧关系的结果 分发挥强制脱碳的作用，保证在初始碳含量较高的 是一样的，由此可见，不同的初始碳含量有一个与 情况下仍能在较短时间内完成脱碳任务 之匹配的临界初始氧含量，使脱碳速率达到最大，当 钢中氧含量低于该临界氧含量时，将造成脱碳速率 400 —450×10b 400x10-6 降低，RH终点碳升高，这时需吹氧强制脱碳；当氧 4m4300x106 300 --250×106 含量高于临界氧含量时，氧含量对脱碳速率影响较 小，因而相同处理时间终点碳含量变化也不大，但脱 如 200 碳终点的氧含量将升高，需进行脱氧工作，处理时间 100 延长，生产成本增加，而且影响钢液质量， 4.2.2钢包顶渣对碳氧的影响 8101214 16 碳氧反应的理论原子量的氧碳比为1.33，由于 反应时间min 钢包渣传氧、真空室飞溅的钢液传氧等造成RH反 图5初始碳含量对脱碳的影响 应的氧碳比偏离理论值1.33，如果实际RH初始碳包顶渣向钢包钢液传入了约99×10－6的氧‚工厂实 际统计的降氧量与降碳量的比值的平均值在0∙8～ 0∙9之间‚说明碳氧模型计算的降氧量与降碳量的 比值比较符合生产实际情况． 图4 计算值和实测值比较 4 模型计算结果与讨论 图5 初始碳含量对脱碳的影响 4∙1 合理脱碳工艺的研究 图5是当初始氧含量为600×10－6‚吹氩流量 和压降制度一定情况下‚RH 自然脱碳时钢包碳含 量的变化．从图可以看出‚在一定的初始碳含量范 围内‚初始碳含量对 RH 脱碳结束的碳含量基本没 有影响．这主要是在 RH 脱碳后期‚钢液中的碳含 量较低‚其脱碳速度变化较小‚延长时间对脱碳结束 后的碳含量影响较少‚这和前边实际统计分析的结 果一样‚即初始碳含量和 RH 精炼后的碳含量关系 不大．某钢厂 RH 处理初始氧含量大部分在600× 10－6左右‚初始碳含量控制在450×10－6以下比较 合理．如果初始碳含量过高‚自然脱碳达到较低终 点碳‚就需要延长脱碳时间‚减少 RH 后期纯循环去 除夹杂物的时间‚不利于夹杂物的去除；而要求较低 的初始碳含量‚会增加转炉的负担‚同时使脱碳后保 持较高的氧含量‚恶化钢液的纯净度．因此‚就要充 分发挥强制脱碳的作用‚保证在初始碳含量较高的 情况下仍能在较短时间内完成脱碳任务． 图6是钢包初始碳含量为400×10－6时钢包碳 含量和脱碳速度的变化．从图可以看出‚当真空室 压力降低到一定程度‚钢液开始循环‚其脱碳速度迅 速增加‚在2min 左右‚钢液最大脱碳速度为90× 10－6 min －1‚然后逐渐降低‚14min 后其脱碳速度小 于1∙5×10－6 min －1‚钢液中的碳含量在11×10－6 左右‚此时由于脱碳反应接近平衡‚其反应主要在钢 液表面进行‚因而脱碳效率较低‚此时若继续脱碳意 义不大‚应及时进行脱氧、合金化等后续工序的处 理‚这样一方面可缩短总处理时间‚提高生产率；另 一方面‚在总处理时间不变的情况下可延长 RH 纯 后搅时间纯脱气时间‚减少钢中夹杂物‚因而目前 RH 的脱碳处理时间为15min 是比较合理的‚完全 可以满足 IF 钢较低碳含量的要求． 图6 初始碳400×10－6时钢包碳含量和脱碳速度的变化 4∙2 合理初始氧含量的研究 4∙2∙1 初始氧含量对脱碳的影响 当初始碳含量为350×10－6时‚不同初始氧含 量对脱碳的影响如图7所示．在不吹氧的情况下‚ 初始氧含量越高‚脱碳速率越大‚脱碳终点碳含量越 低．但初始氧含量大于500×10－6时‚对终点碳影 响不大‚这和前边 RH 精炼过程中碳氧关系的结果 是一样的．由此可见‚不同的初始碳含量有一个与 之匹配的临界初始氧含量‚使脱碳速率达到最大‚当 钢中氧含量低于该临界氧含量时‚将造成脱碳速率 降低‚RH 终点碳升高‚这时需吹氧强制脱碳；当氧 含量高于临界氧含量时‚氧含量对脱碳速率影响较 小‚因而相同处理时间终点碳含量变化也不大‚但脱 碳终点的氧含量将升高‚需进行脱氧工作‚处理时间 延长‚生产成本增加‚而且影响钢液质量． 4∙2∙2 钢包顶渣对碳氧的影响 碳氧反应的理论原子量的氧碳比为1∙33‚由于 钢包渣传氧、真空室飞溅的钢液传氧等造成 RH 反 应的氧碳比偏离理论值1∙33‚如果实际 RH 初始碳 Vol．31Suppl．1 岳 峰等： RH 冶炼超低碳钢的最优工艺研究 ·55·