衡钢LFV炉工艺优化研究

论文摘要

衡钢40tLFV炉自1991年投产以来，由于设备和工艺不完善，脱硫、脱氧、脱气和去除夹杂物等精炼效果一直不太理想。本文在现场调研的基础上，从改善LFV炉精炼的热力学和动力学条件入手，经过充分论证，通过冷态水力模拟实验优化供氩参数；采用改进的复合精炼渣和工艺参数，通过工业性试验在线优化LFV炉生产工艺，强化LFV精炼功能，取得了显著的深度脱氧、脱硫、脱气和良好的去夹杂效果。论文对衡钢LFV精炼传统工艺进行了全面深入的分析与评价，找出了问题。针对其中的以技术性为主的问题，在精炼试验中进行了解决，并对整个工艺进行了优化和改进。水模试验及相应的研究表明，衡钢LFV炉应采取分阶段变流量的吹氩模式。LFV精炼工业性试验研究表明，采用1#CaO-Al2O3渣系和2#CaO-BaO渣系能够达到良好的深度脱氧、脱硫效果，精炼渣加入量为钢水量的0.8％～1.3％；最大加热功率为6000KW，平均吹氩时间为105min。研究认为：衡钢LFV炉已具备发挥其精炼功能的条件，只要优化工艺制度，进一步改造设备，加强规范化操作，衡钢LFV炉同时脱氧、脱硫、脱气的功能可以充分体现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 LFV技术历史与现状
• 1.1.1 LFV技术发展背景
• 1.1.2 国内外LFV技术历史与现状
• 1.2 LFV精炼功能
• 1.2.1 炉内气氛
• 1.2.2 氩气搅拌
• 1.2.3 埋弧加热
• 1.2.4 白渣或造高碱度还原渣精炼
• 1.2.5 合金元素微调与化学成分控制
• 1.2.6 真空脱气
• 1.3 LFV精炼工艺和效果
• 1.3.1 LF基本精炼工艺的实现
• 1.3.2 LF炉处理的钢种、处理时间和电耗
• 1.3.3 LFV炉精炼效果
• 1.3.4 LFV炉精炼对钢水成分的影响
• 1.4 LFV设备及其相关技术
• 1.4.1 LFV的设备特点
• 1.4.2 LF相关技术
• 1.5 衡钢LVF炉历史
• 1.5.1 衡钢概况
• 1.5.2 衡钢LFV炉历史
• 1.6 课题的提出
• 第二章 LFV精炼基本原理
• 2.1 脱氧
• 2.1.1 LF炉可采用的脱氧方法
• 2.1.2 影响LF炉脱氧的因素
• 2.1.3 LF炉脱氧的优势
• 2.2 脱硫
• 2.2.1 LF脱硫热力学
• 2.2.2 LF脱硫动力学
• 2.2.3 影响LF炉脱硫的因素
• 2.2.4 LF炉脱硫的优势
• 2.3 LF炉气体行为
• 2.3.1 LF炉气体行为对钢液中氢的影响
• 2.3.2 LF炉气体行为对钢液中氮的影响
• 2.3.3 LF炉气体行为对钢液中夹杂的影响
• 2.4 真空下的气体行为
• 2.5 钢中夹杂含量
• 第三章 电炉钢的LFV精炼
• 3.1 电炉—控制出钢下渣量
• 3.2 LFV炉—尽快形成高碱度还原性精炼渣
• 3.3 强化预脱氧
• 3.4 强化还原气氛下的吹氩搅拌
• 3.5 真空下的脱气
• 3.5.1 真空脱气热调试前的生产准备
• 3.5.2 对蒸汽要求
• 3.5.3 抽真空时间和LF炉钢水温度要求
• 3.5.4 吹氩流量
• 3.5.5 脱氧方式
• 3.5.6 最高真空度及保持时间
• 3.5.7 生产实践及效果
• 3.6 实现精炼过程自动化
• 第四章 衡钢LF精炼传统工艺分析
• 4.1 设备和工艺中的问题与不足
• 4.2 传统工艺分析
• 4.2.1 加热时间、吹氩时间和精炼周期
• 4.2.2 升温速度
• 4.2.3 脱硫效果
• 4.2.4 炉渣碱度和（FeO）含量
• 4.2.5 [O]、[N]含量与脱氧效果
• 4.2.6 非金属夹杂物尺寸、数量和级别
• 4.3 分析小结
• 第五章 40T钢包底吹氩水力模拟试验
• 5.1 吹氩技术发展简史
• 5.2 钢水吹氩处理的功能
• 5.3 衡钢吹氩参数
• 5.4 试验目的
• 5.5 研究方法—相似原理
• 5.5.1 几何相似
• 5.5.2 物理相似
• 5.5.3 动力相似
• 5.6 模拟实验
• 5.6.1 实验装置
• 5.6.2 试验方案
• 5.6.3 试验结果
• 5.7 分析与讨论
• 5.7.1 底吹气搅拌时钢一渣的运动特征
• 5.7.2 影响吹Ar搅拌效果的因素
• 5.7.3 吹Ar搅拌强度—比搅拌能
• 5.8 实验小结
• 第六章 LF精炼试验
• 6.1 试验方案设计
• 6.1.1 造渣
• 6.1.2 加料
• 6.1.3 吹氩
• 6.1.4 升温
• 6.1.5 精炼时间
• 6.2 试验操作
• 6.2.1 低碳系列钢（圆坯水平连铸）
• 6.2.2 中碳系列钢（圆坯水平连铸）
• 6.3 试验结果及分析
• 6.3.1 试验结果
• 6.3.2 结果分析
• 6.4 试验小结
• 第七章 结论
• 7.1 底吹氩水力模拟试验结论
• 7.2 LF精炼工业性试验结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读工程硕士期间发表的论文