[发明专利]用于去除镁铝尖晶石夹杂物的精炼渣系的设计方法

说明书

本发明提供一种用于去除镁铝尖晶石夹杂物的精炼渣系的设计方法。该设计方法包括：建立镁铝尖晶石夹杂物运动模型，获得镁铝尖晶石夹杂物位移与时间的关系，判断镁铝尖晶石夹杂物所处状态；计算不同尺寸夹杂物去除应满足的精炼渣系的粘度和界面特性条件；绘制去除优势区图；根据钢种要求获得钢材中未去除夹杂物最大尺寸，并根据去除优势区图选取目标渣粘度及表面张力系数；根据目标渣粘度和所述表面张力系数分别计算得到第一精炼渣系成分组成和第二精炼渣系成分组成，取其交集确定目标精炼渣系成分组成。本申请提供的设计方法，能够获得高效去除夹杂物的渣系。

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种用于去除镁铝尖晶石夹杂物的精炼渣系的设计方法。

背景技术

现代炼钢工艺中除有特殊要求的钢种，在精炼环节大多采用铝脱氧方式，因此脱氧产物多为氧化铝。同时由于精炼钢包、连铸中间包等多采用镁质耐火材料，易与氧化铝夹杂物反应生成镁铝尖晶石夹杂物，该类夹杂物已成为现代炼钢工艺条件下常见夹杂物之一。

MgAl₂O₄夹杂物主要的形状有球形、立方体形和不规则形，在钢基体中多为单独存在，熔点较高易在水口沉积造成水口结瘤等生产事故。钢液中的夹杂物主要通过被顶部渣系吸收的方法而被去除，主要包括夹杂物形核、长大、上浮、穿越钢-渣界面和在渣系中溶解几个步骤，其中最为关键的是夹杂物穿越钢-渣界面的过程，是夹杂物能否被去除的关键一步。

现有的技术方案大多未能从机理出发，提出去除大尺寸镁铝尖晶石夹杂物的具体指标。基于这种需求，如何针对穿越界面的过程，有目的的展开渣系优化、容器内流场改进、工艺参数调整等，并进一步形成一套新的高效夹杂物去除方法，以达到提高夹杂物去除率、降低夹杂物对钢材性能的危害、提高钢种质量的目的，成为解决上述问题的关键。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于去除镁铝尖晶石夹杂物的精炼渣系的设计方法，以解决上述问题。

为实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：

一种设计用于去除镁铝尖晶石夹杂物的精炼渣系的方法，包括：

建立镁铝尖晶石夹杂物运动模型，获得镁铝尖晶石夹杂物位移与时间的关系，判断镁铝尖晶石夹杂物所处状态；

计算不同尺寸夹杂物去除应满足的精炼渣系的粘度和界面特性条件；

使用镁铝尖晶石夹杂物所处状态、精炼渣系的粘度和界面特性条件绘制去除优势区图；

根据钢种要求获得钢材中未去除夹杂物最大尺寸，并根据所述去除优势区图选取目标渣粘度及表面张力系数；

根据所述目标渣粘度和所述表面张力系数分别计算得到第一精炼渣系成分组成和第二精炼渣系成分组成；然后根据所述第一精炼渣系成分组成和所述第二精炼渣系成分组成的交集确定目标精炼渣系成分组成。

优选地，所述“建立镁铝尖晶石夹杂物运动模型，获得镁铝尖晶石夹杂物位移与时间的关系”包括：

根据镁铝尖晶石夹杂物受到的上浮驱动力、流体曳力、附加质量力、界面阻力以及牛顿第二定律，计算得到镁铝尖晶石夹杂物位移与时间的关系。

钢液中夹杂物主要通过上浮至顶部被液态渣吸收而被去除。但由于冶炼时间、流动条件、钢渣界面亲和性等限制，有一部分夹杂物未能及时上浮被去除，更有一部分大于规定尺寸的镁铝尖晶石夹杂物留在钢液中无法被去除，危害钢材性能。钢液中夹杂物的去除有多种途径，但大量去除主要通过顶渣吸收的方式。过去认为夹杂物上浮至钢-渣界面即被去除，实际上由于界面润湿性等特点，夹杂物穿越界面的过程十分复杂，夹杂物需要满足一定条件才能通过界面进入渣相中，再通过与渣发生溶解反应而被彻底去除。