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应用钒钛磁铁矿生产高品质钢铁材料关键技术问题的研究

周春林  
【摘要】:本研究针对承钢以钒钛磁铁矿为主要原料的冶炼流程,从顺应钒钛磁铁矿冶炼的特殊规律出发,首先解决了铁水粘罐、脱硫能力低、转炉半钢冶炼等关键技术难题,再通过优化操作,解决了炼铁—脱硫—提钒—炼钢—连铸工艺流程和工艺环节的瓶颈,并通过对炼钢系统的质量调查研究,初步建立起了承钢低成本洁净钢冶炼平台。本论文主要工作和创新性研究成果如下:1、通过铁水连续脱硫装置开发与结构优化,解决了钒钛铁水脱硫困难的难题,且为纯净钢的冶炼创造了条件;不但提高了脱硫率,而且实现了渣铁的自动分离;这套系统设备简单、运行可靠,操作简便、占地和环境负荷小,脱硫稳定、效果好;脱硫成本低。(1)通过对挡墙和喷枪位置的优化,增加了铁水在包内的停留时间,使脱硫粉剂与铁水反应时间增长,不但降低了铁水的温降,提高了脱硫率,而且实现了渣铁的自动分离。(2)脱硫罐去掉挡墙后,喷枪靠近出口位置时铁水流动情况较好,可以解决生产过程中遇到的脱硫罐利用率低的问题。(3)这套设备简单、运行可靠,操作简便、占地和环境负荷小,脱硫稳定、效果好;脱硫成本低于喷粉法,具有推广价值。2、针对钒钛铁水温度低、带渣多和易粘罐的特点,通过加入改性剂改善罐渣的性能、状态,较好控制了钒钛铁水粘罐的增重速率及影响范围,解决了钒钛磁铁矿高炉冶炼粘罐特别严重的世界难题,对钒钛磁铁矿的冶炼生产的顺行具有重要意义。(1)通过该技术的应用,大幅度地提高了承钢混铁炉和鱼雷罐的炉衬寿命,减少了耐火材料消耗,增加了效益,生产更加顺畅。(2)通过技术改进,使入提钒转炉的渣量比改进前得到了明显的减少,不仅消除了对钒渣质量的影响,而且钒渣质量得到了明显的改善。3、从炼钢各工序质量调查入手,研究了半钢条件下纯净钢生产工艺技术,初步建立起了纯净钢生产工艺流程及各工序控制目标。根据质量调查结果,对连铸中间包和结晶器流场进行了研究。(1)铸坯中氧含量由工艺优化前的60ppm控制到工艺优化后的15ppm以下,表明工艺优化后洁净度控制较好;(2)浇铸过程中从钢包到中间包,钢水存在增氧、增氮现象,尤其在每炉开浇时较为明显;结晶器中钢水也存在二次氧化;铸坯中夹杂物主要为3~10μm的铝酸钙夹杂、CaS夹杂及Al2O3+CaO+CaS复合夹杂,部分铸坯发现有裂纹,表明结晶器流场和中间包结构有待优化。4、根据质量调查结果,对连铸中间包和结晶器流场进行了研究。参考实验室实验结果,对连铸进行了工艺优化,工艺改进前后取样分析结果表明:(1)改进前后钢中总氧降幅达12%;(2)显微夹杂物数量从4.76个/mm2降至3.94个/mm2。(3)大型夹杂物主要成分是钙铝酸盐-硅铝酸盐-耐材,改进前后夹杂物含量由5.33mg/10kg下降到1.15mg/10kg。(4)改进后的工艺参数能减小结晶器表面流速的差距,有利于结晶器内流场稳定。随着铁水粘罐、脱硫能力低、半钢炼钢纯净度等钒钛矿冶炼中的关键技术问题的攻克,解决了承钢长期困扰生产的主要问题,从而加大了纯净钢开发的力度,建立起纯净钢生产工艺流程及各工序控制目标。


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