(CSP流程低碳铝镇静钢中非金属夹杂物行为研究)讲义.doc

北京科技大学博士学位论文 -  PAGE 5 - 摘　　要 薄板坯连铸连轧技术是20世纪末世界钢铁工业发展的一项重大新技术。投入使用十几年来，取得了巨大的经济和社会效益。目前，国内外专家学者的研究主要集中在薄板坯连铸连轧产品的市场前景、热轧板组织和力学性能特征等方面，而对于CSP薄板坯夹杂物的研究工作国内外文献很少有报道。为了弄清CSP薄板坯洁净度的水平及非金属夹杂物对CSP热轧板卷和冷轧板表面质量的影响，CSP薄板坯与传统厚板坯洁净度水平的状况以及如何改善CSP薄板坯洁净度等，北京科技大学和邯郸钢铁公司合作开展了“CSP流程低碳铝镇静钢中非金属夹杂物行为研究”课题。 对于低碳铝镇静钢，钢中[Al]s在0.02~0.05%，浇铸时中间包塞棒不采用吹氩操作。因此，控制LF炉钢水中夹杂物的组成和形态是保证CSP连铸过程实现多炉连浇的关键。本文通过热力学模型计算了低碳铝镇静钢在炼钢温度下钙处理生成低熔点的铝酸钙夹杂的条件；利用KTH模型计算了钢液、夹杂成分与CaS夹杂析出之间的关系，计算结果表明：1823K下，钢中[%Al]＝0.02～0.04，[Ca]＝8~15×10-6，[%S]=0.011~0.017时；可避免生成固态铝酸钙、又无CaS夹杂，可防止水口堵塞。而无必要把钢中硫降到0.007%以下，即解放了LF炉生产力，又能满足连浇10炉以上。理论预测结果与现场试验结果一致。 采用系统取样、综合分析、示踪剂追踪的方法对邯钢BOF-LF-CSP工艺过程薄板坯中非金属夹杂物的类型、数量、分布、来源及影响因素进行了研究，分析了热轧板、冷轧板缺陷形成的原因，并对CSP工艺生产的薄板坯与传统工艺生产的连铸厚板坯(230mm)洁净度和冷轧板质量进行了对比研究。结果表明：目前邯钢CSP生产的低碳铝镇静钢在稳态浇铸时，薄板坯洁净度水平（平均值）为：总氧为34ppm，显微夹杂（MI）为8.18个/mm2，大型夹杂物数量（MA）为3.81mg/10kg；非稳态浇铸时，薄板坯洁净度水平（平均值）为：总氧为41.81ppm，显微夹杂个数（MI）为10.05个/mm2，大型夹杂物数量（MA）为10.62 mg/10kg；CSP工艺与传统工艺对比，若以传统工艺厚板坯总的洁净度平均水平为1，则厚板坯与薄板坯洁净度水平（总平均）比例为：总氧：1：1.49；显微夹杂物（MI）：1：1.31；大型夹杂物（MA）：1：3.24；说明CSP薄板坯洁净度不如传统厚板坯。CSP热轧板表面缺陷主要是翘皮和麻面，翘皮主要是由夹杂物引起的；CSP热轧板生产的冷轧板表面缺陷主要是孔洞、翘皮，孔洞和翘皮缺陷主要是由夹杂物引起的。在相同的钢种和板厚条件下，邯钢CSP热轧板卷生产的冷轧板缺陷率比传统工艺热轧板卷生产的冷轧板缺陷率高约62%，这可能是当今CSP工艺生产的薄板坯还不能生产高级深冲冷轧板的主要原因之一。 CSP薄板坯的洁净度和以其生产的冷轧板表面质量不如传统工艺厚板坯的洁净度和以其生产的冷轧板，其原因如下：（1）CSP结晶器断面小，拉速快，结晶器钢水流动强度比厚板坯大3.36倍；（2）CSP结晶器液面波动比传统板坯结晶器大3.5倍（薄板坯±7mm，厚板坯±2mm），造成结晶器卷渣加重。示踪试验表明，CSP薄板坯夹杂中保护渣Na、K元素出现的频率为76%，而传统工艺为28%，也说明了这一点；（3）薄板坯拉速快，液相穴内夹杂物不能上浮；这是薄板坯洁净度不如厚板坯的主要原因之一。 为进一步探讨CSP结晶器有无电磁制动（EMBr）结晶器内钢水的流动对卷渣影响，建立了三维流场和电磁场数学模型，理论计算表明，在邯钢现行工艺条件下，结晶器使用电磁制动与结晶器不使用电磁制动相比，结晶器弯月面钢水中心线速率降低了4倍，湍动能降低了3倍左右，大大缓解了结晶器钢水流动强度，减轻了结晶器弯月面的卷渣。生产试验表明，无EMBr时，结晶器钢水的液面波动为±7mm；有BMBr时，结晶器钢水液面波动为±4mm；使用EMBr后，薄板坯T[O]降低40%，大型夹杂减少61%，结晶器EMBr对提高薄板坯洁净度效果显著。 关键词：CSP 低碳铝镇静钢，非金属夹杂物，数学模拟, EMBr  Study on the Behavior of Non-Metallic Inclusions in Low Carbon Al-Killed Steel in BOF-LF-CSP Process Abstract Compact strip product (CSP) technology is one of new important technologies of Iron Steel world industry in the end of 20th century. Significant socia