if鋼在梅鋼rh爐的生產(chǎn)實(shí)踐

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1、IF鋼在梅鋼RH爐的生產(chǎn)實(shí)踐IF鋼在梅鋼RH爐的生產(chǎn)實(shí)踐翟高民1劉相林2（1.寶鋼集團(tuán)梅山鋼鐵公司制造部2.寶鋼集團(tuán)梅山煉鋼廠）摘要：梅鋼RH爐在生產(chǎn)IF鋼的實(shí)踐中，充分結(jié)合自身的設(shè)備和生產(chǎn)狀況，在真空脫碳、溫度控制和微合金化等方面的工藝技術(shù)已基本穩(wěn)定。本文結(jié)合基本理論重點(diǎn)闡述了梅鋼RH爐生產(chǎn)IF鋼的實(shí)踐過程。關(guān)鍵詞：IF鋼真空脫碳控制0．前言IF鋼也稱為無間隙原子鋼，具有優(yōu)異的深沖性能和非時效性，在以汽車工業(yè)為代表的現(xiàn)代工業(yè)中得到了大量的應(yīng)用。隨著冶金生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和汽車工業(yè)的發(fā)展。IF鋼得到了迅速發(fā)展，已成為繼沸騰鋼、鋁鎮(zhèn)靜鋼后的第三代沖壓用鋼。由于IF鋼要求超低碳（

2、≤0.005％）、低氮（≤0.003％）和微合金化，因此生產(chǎn)IF鋼的關(guān)鍵工序之一就是通過真空精煉手段進(jìn)行脫碳、防止增氮和微合金化得到無間隙原子的純凈鐵素體鋼[2]。梅鋼RH精煉爐投運(yùn)以來，在生產(chǎn)工藝逐步完善和操作水平不斷提高的基礎(chǔ)上，于2006年9月份成功生產(chǎn)出IF鋼，并且具有批量生產(chǎn)的能力，截至07年3月份，已累計生產(chǎn)1.76萬噸，處理后的碳含量均小于30ppm，氮含量平均在30ppm以下，生產(chǎn)工藝已基本穩(wěn)定。1．工藝裝備梅鋼RH爐是2002年8月投用的精煉處理設(shè)備，其主要包括真空處理系統(tǒng)、多功能頂槍系統(tǒng)、合金系統(tǒng)等。設(shè)備的主要工藝參數(shù)見表1。具有的主要功能有：脫碳、脫

3、氫、脫硫、去除夾雜、合金微調(diào)、升溫等。RH爐的處理模式主要有本處理、輕處理和頂槍處理三種模式。表1梅鋼RH爐主要設(shè)備工藝參數(shù)項目技術(shù)參數(shù)鋼包容量162tRH型式雙槽橫移鋼包升降吹氧方式MFB多功能頂槍吹氧真空泵型式四級蒸汽噴射泵環(huán)流量80t/min真空系統(tǒng)泄漏量≤50kg/h(20℃)2．IF鋼控制理論及生產(chǎn)實(shí)績?yōu)榱藵M足鋼水成分和多爐連澆的生產(chǎn)要求，RH工序生產(chǎn)IF鋼的關(guān)鍵點(diǎn)是：真空脫碳、溫度控制和微合金化。梅鋼在生產(chǎn)實(shí)際中，結(jié)合自身的設(shè)備能力、生產(chǎn)組織和操作技術(shù)等特點(diǎn)，已基本穩(wěn)定了生產(chǎn)IF鋼的生產(chǎn)工藝技術(shù)。2.1真空脫碳2.1.1基本理論RH脫碳處理仍是以冶金反應(yīng)熱力學(xué)

4、和動力學(xué)為基礎(chǔ)的，熱力學(xué)表示化學(xué)反應(yīng)最終狀態(tài)的穩(wěn)定含量和可控制精度：動力學(xué)則表示完成化學(xué)反應(yīng)過程并形成最終產(chǎn)物所要求的時間。RH脫碳時，利用[C]、[O]反應(yīng)生成CO氣體的發(fā)應(yīng)，通過降低真空中CO分壓，使[C]、[O]反應(yīng)向生成CO的方向進(jìn)行[3]，由式（1）表示。第4頁共4頁IF鋼在梅鋼RH爐的生產(chǎn)實(shí)踐[C]＋[O]＝CO（氣）……………………………………………………………………（1）在生產(chǎn)實(shí)際中，重要的是在最短的時間內(nèi)達(dá)到脫碳的目的，即考慮影響脫碳速度的因素，真空脫碳的限制環(huán)節(jié)也是擴(kuò)散過程，其脫碳反應(yīng)的表達(dá)式見式（2）?！?2)為擴(kuò)散系數(shù)，稱為反應(yīng)

5、速度常數(shù)Kc，C為原始濃度，Ce為平衡濃度，由此可見影響脫碳反應(yīng)動力學(xué)的因素為：（1）反應(yīng)速度常數(shù)越大，反應(yīng)越快，因此增加反應(yīng)常數(shù)的因素都有利于加快反應(yīng)速度；（2）任意時刻的濃度[C]t與平衡濃度[C]e差值越大，反應(yīng)推動力越大，發(fā)應(yīng)越快。值得注意的是，當(dāng)吹氧強(qiáng)制脫碳時，必須在自然脫碳的基礎(chǔ)上考慮吹氧量的作用和影響[1]。2.1.1初始條件為了達(dá)到高速脫碳的要求，真空脫碳前鋼水中的碳、氧含量是否合理非常重要。鋼水中保證有足夠的氧對脫碳的效果是最有效的，但也不能過高，否則脫碳后過多的鋁脫氧可能對鋼水的潔凈度不利。另外，真空脫碳前碳氧含量的不同直接影響脫碳的具體操作和處理時間

6、[4]。從脫碳最初的熱力學(xué)條件限制來講，最為理想的碳、氧初始含量為：[C]約為350ppm，[O]約為600ppm，在實(shí)際生產(chǎn)中，受真空處理設(shè)備及操作技術(shù)等外部條件的限制，初始碳、氧含量很難保證在理想狀態(tài)，因此在操作實(shí)踐中關(guān)鍵是鋼水初始碳、氧含量穩(wěn)定，目前梅鋼進(jìn)入RH爐的鋼水碳、氧條件基本穩(wěn)定，這也是RH處理IF鋼操作穩(wěn)定的前提。經(jīng)統(tǒng)計，生產(chǎn)IF鋼以來，梅鋼初始碳的平均含量在400ppm左右，氧的含量在500ppm左右。2.1.2脫碳實(shí)踐根據(jù)鋼水碳、氧含量的初始條件，梅鋼RH爐施行自然脫碳與強(qiáng)制脫碳相結(jié)合的模式。自然脫碳主要是在碳、氧初始含量相對合理，特別是氧含量在600

7、ppm以上時進(jìn)行，一般在鋼水開始環(huán)流初期進(jìn)行。在自然脫碳時主要受反應(yīng)動力學(xué)影響，因此，操作中主要采取增加碳氧反應(yīng)界面、提高氣、液界面的傳質(zhì)速率、快速降低真空壓力等措施來提高脫碳反應(yīng)速率。梅鋼RH爐在實(shí)施自然脫碳時，運(yùn)用的手段主要有：（1）浸漬管插入鋼水前進(jìn)行預(yù)抽真空，插入鋼水開始處理后，在最短時間內(nèi)使真空泵全泵投入。目前全泵投入的時間控制在短時間以內(nèi)，使真空槽內(nèi)壓力快速降至目標(biāo)值以下；（2）加大環(huán)流氣體的流量。自然脫碳時，為加快鋼液環(huán)流速度，也可以加大驅(qū)動氣體的流量。為了進(jìn)一步提高脫碳速率和滿足多爐連澆批量生產(chǎn)的需要，在自然脫