RH脱碳影响因素及应对措施讲解.doc

首钢2016年职业技能竞赛炉外精炼工工种决赛论文 题目：RH脱碳影响因素及应对措施 准考证号： 姓 名： 工作单位： 首钢股份公司 工 种： 炉外精炼工 日 期： 2016.10 摘要： 本文简要介绍RH 精炼脱碳的热力学原理、动力学条件，深入分析了RH熔池内碳氧反应机理，发现RH处理时脱碳反应发生的四个地点,真空室内钢液自由表面、氩气泡表面、真空槽钢液内部与飞溅液滴表面，同时发现真空处理4-10min内为主要脱碳时期。 本文通过分析生产实践中影响脱碳的因素，摸索出一套生产深脱碳及快速脱碳的方法。 关键字：RH 真空精炼脱碳 碳含量 目 录 前言 --------------------------------------------------3 一 RH脱碳原理-----------------------------------------4 二 RH脱碳过程研究-------------------------------------5 三 缩短超低碳钢脱碳时间和真空处理时间的影响因素分析---5 结束语 ------ -----------------------------------------13 正文 前言： RH 是最重要的炉外精炼设备之一，它具有脱碳、脱气(脱氮、脱氢)、合金微调、均匀钢液成分和温度等主要功能。碳作为钢中的间隙原子，在超深冲薄板，尤其是汽车板和电工钢中为主要控制对象，要求尽可能低。为了获得碳含量小于0.003%，甚至更低的超低碳钢，关键是RH真空脱碳的水平及精炼后期控制钢水增碳的能力。RH脱碳反应一般考虑发生在４个地点：真空室内钢液自由表面、氩气表面、真空槽内钢液内部和飞溅液滴表面。 一、RH脱碳原理 RH 真空脱碳是利用气泡泵原理使钢液在真空室和钢包之间产生循环流动，主要靠钢水中的氧在真空室中进行脱碳，真空处理是以冶金反应热力学和动力学为基础。可理解为,热力学表示化学反应最终状态的稳定含量和可控制的精度；动力学表示完成化学反应过程并形成最终产物所要求的时间。从脱碳的热力学角度分析,钢水去碳、氧,真空条件下是以压力对化学反应的影响为基础，气体压力降低促进化学反应的进行其脱碳反应的方程式为 [C]+[O]=CO（ｇ） （1） 反应平衡常数为： K= （2） 可见CO气体分压的降低可以促进脱碳、脱氧反应的进行。 从动力学的角度考虑，RH的某些参数，例如钢液循环速率、氩气流量，真空室与钢包的尺寸及真空系统能力等，对反应速率与最终精炼效果有及其主要的作用。因此从脱碳的动力学角度分析,主要是研究多长时间能够达到平衡值,即所要求的目标碳含量。 二、RH脱碳过程研究 目前，国内外RH基于反应地点建立的脱碳模型居多，但是其对脱碳量不大的地点采取忽略处理，这对研究超低碳钢会产生较大的误差，在实际生产过程当中正是这些脱碳量不大的地点决定脱碳水平。本论文考虑４个反应地点，分析各地点对脱碳速率以及脱碳量的贡献，从而分析工艺因素对脱碳速率的影响，对现场生产具有指导意义。针对RH处理时脱碳反应发生的四个地点,即真空室内钢液自由表面、氩气泡表面、真空槽钢液内部与飞溅液滴表面,如图1所示： 图1 RH脱碳地点示意图 各地点脱碳量随时间的变化（如图2示）： 图2 四种脱碳机制脱碳量的比较 图3 四种脱碳机制脱碳速率的比较 表1 脱碳量数据汇总 在模型中设定初始条件，由此计算出的脱碳速率随时间的变化如表1所示。由表1可以看出：总体脱碳速率的变化趋势基本可以分为３个阶段0～4min，4～10min，10～16min。在这３个阶段之间脱碳速率分别出现了３个峰值；对照表1可以发现，第２个、第３个峰值的出现时间和开始吹氧时间以及达到极限真空的时间是基本重合的。 在真空处理前期，钢液内部的脱碳速率在４个脱碳地点中占据主导地位，并且在10min左右其脱碳速率基本为零。之后，液滴脱碳速率开始占据优势。在表1所分的4个脱碳阶段中，钢液内部脱碳在 0～10min的时间段内所占的比例最大；在脱碳末期13min以后，钢液内部脱碳量为零时，表面脱碳和液滴脱碳开始占据主导地位，其总脱碳量比例达到了85%；氩气泡脱碳量在３个脱碳阶段都占有一定的比例，但是其脱碳量是最