[发明专利]一种钢水精炼渣成分设计方法

说明书

本发明提供了一种钢水精炼渣成分设计方法，属于洁净钢冶炼技术领域。本发明的一种钢水精炼渣成分设计方法，首先建立和求解钢渣界面处夹杂物运动模型，然后定量化评价夹杂物尺寸、夹杂物密度、渣相密度、渣相粘度、钢水密度、钢水粘度、夹杂物在钢渣界面处的润湿性对夹杂物在钢渣界面处运动去除过程的影响，确定夹杂物能够去除时的渣相粘度范围和渣相成分范围，同时结合钢中夹杂物目标成分控制要求，确定最优的精炼渣成分范围。本发明不仅解决了现有技术中无法同时兼顾对夹杂物目标成分的控制和减少夹杂物数量两大任务的不足，也实现了预先确定适合不同钢种生产时所需的精炼渣成分的目标，有利于降低企业的生产成本和提高钢产品的质量。

技术领域

本发明属于洁净钢冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种钢水精炼渣成分设计方法。

背景技术

钢铁作为结构功能性材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工和建筑行业等领域，并以其低廉的价格、可靠的性能在社会生产生活中起着不可替代的作用。随着社会的发展和生产技术的提高，人们对钢铁材料提出了更高的要求，主要表现为钢中总氧含量要低、夹杂物数量要少且具有较好的变形能力。钢中夹杂物的存在，破坏了钢基体的连续性，若熔点较高，不易变形，在后续轧制过程中容易造成夹杂物周围裂纹的产生，严重影响最终产品的质量和性能。为此，冶金工作者的任务主要集中在：一是减少钢中夹杂物的数量，特别是减少氧化物夹杂的数量，二是改善夹杂物的性质和形态，增加塑性夹杂物所占的比例，减少或消除硬脆性不变形夹杂物，也就是实现对夹杂物目标成分的控制。

其中，对于任务一，为了减少钢中夹杂物的数量，在精炼过程中常常进行吹氩搅拌操作，氩气泡的吹入使得夹杂物粘附在气泡表面跟随气泡一起向钢渣界面处运动，但夹杂物运动至钢渣界面处是否能被很好地去除往往不得而知。其原因为：夹杂物在钢渣界面处的运动去除需要经历分离和溶解两个过程，影响上述两个过程的关键因素主要为：渣相的粘度、夹杂物在钢渣界面处的润湿性、钢水-渣相间的界面张力(周业连，邓志银，朱苗勇，固/液态夹杂物在钢渣界面的分离机理研究[J].过程工程学报，2018，18(1)，pp 96-102)。上述影响因素与钢水精炼渣的化学成分密切相关，而目前关于钢水精炼渣化学成分对夹杂物去除过程影响的研究相对较少。

对于任务二，改善夹杂物的性质和形态，常见的工艺操作是调整炉渣碱度和脱氧剂的成分(张静，于会香，王新华，王万军，王茂，精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响[J].北京科技大学学报，2011，33(7)，pp 828-833)，通过脱氧反应和渣钢界面反应实现对夹杂物目标成分的控制，但此过程忽略了夹杂物在钢渣界面处的运动去除，以减少其在钢中的数量分布。对于特定钢种的生产，确定一个合适的精炼渣碱度，通常需要预先开展大量的实验室实验和工业试验调研，这必然增加了生产成本的投入，也影响着企业的生产效率。