PDF《二次精炼模拟》

二次精炼模拟 用户手册

2 目录

1 简介和声明

1 2 最新版本更新了那些内容

1 2.

1 界面和设计的变化.1 2.2 技术上的改变.1

3 二次精炼简介

2 4 模拟的目的

3 5 炼钢车间的设置和规划

4 6 模拟过程中的选择

4 6.1 用户水平.4 6.2 大学生水平.5 6.3 钢厂工人水平.5 6.4 模拟速度.5 6.5 目标钢种.5

7 制定自己的冶炼计划

7 7.1 成份.7 7.2 温度.10 7.2.1 钢液液相线的计算.10

8 用户界面

10 8.1 钢包移动.10 8.1.1 钢包车.11 8.2 控制版面.11 8.2.1 添加合金.12 8.2.2 氩气搅拌控制版面.14 8.2.3 再循环脱气控制版面.14 8.2.4 CAS-OB 控制版面

15 8.2.5 钢包炉控制版面.15 8.2.6 罐式脱气机控制面板.16 8.2.7 化学分析请求.16 8.3 模拟结果.17 8.3.1 浏览事件日志.17

9 潜在的一些科学关系

17 9.1 计算合金的添加.17 9.1.1 计算添加剂的含量以达到目标成分.17 9.2 脱氧.19 9.2.1 计算 Al 添加量.20 9.3 脱碳.21 9.3.1 脱碳热力学.21 9.3.2 脱碳动力学.21 9.4 脱硫.22 9.4.1 脱硫渣的添加.23 9.4.2 脱氧.23 9.4.3 钢包吹气搅拌.24 9.5 脱氢.24 9.5.1 脱氢热力学.24 9.5.2 脱氢动力学.25 9.6 钢包搅拌.25 9.7 电加热.26 9.8 钢的洁净化.26

10 参考文献 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. ? World Steel Association World Steel Association Avenue de Tervueren

270 B-1150 Brussels Belgium 二次精炼模拟用户手册

1 1 简介和声明 本文献是为用户学习二次精炼模拟提供指南准备的,在http://www.steeluniversity.org/网页上 可找到.设计这个模拟可以为钢铁冶金 专业的学生和钢铁厂的工人做教学和培训工具用. 本文献和相关网页上的信息是真实提供的,但是没有保证、代表、声明或承诺, 对于因使用该文献中的信息而带来的成本、得失、费用或损失,无论是直接或间接的、相 因而生的、经济的或金融的包括任何利益损失,世界钢铁协会、利物浦大学或他们的合作者不 承担任何责任.

2 最新版本更新了那些内容 自从该模拟于

2002 年8月首次发布后,我们对它进行了更新. 2.1 界面和设计的变化 在模拟过程中模拟的速度可以随时调整,改变了以往模拟速度只能在初始时刻选择的状 况.这可以使你在思考的时候放慢速度,也可以在任何情况下加快速度.然而,当设备运转时 默认设定的特定速度为实际的

8 倍(例如转炉出钢,钢包车运动,吊车运动,等等).当完 成时,速度可以重新变为作者设定的速;

删除了钢铁厂的领班这一水平;

合金加入: 允许键盘操作加料;

重新开始模拟选项使模拟更可靠;

控制面板可以通过键盘打开;

吹氧,电炉设定供电时间等的变化都可以记录到日志里面.这有利于分析,诊断和重复模 拟;

在模拟结束后,你可以查看成份、温度,运行时间等,随着时间他们是怎么改变的;

通过复制自己编写或者自己电脑上以及网上的数据做自己的钢种.你可以在模拟过程中加 入自己的数据,当然我们不会为这个结果做任何保证等等 可以通过单键来进行成份分析.第二个键用来启动化成份分析;

弹出的警告和控制面板不再冲突;

改变了天车和钢包车的设计;

后台提供了存在的假设和简化;

加入了设备运行声音. 2.2 技术上的改变 工程用钢钢种变为 AISI 4140;

改变了 TiNb 超低碳钢的成份;

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2 加入合金的数量有所减少,去除了所有钢种中的 Cu 和Sn;

根据不同的钢种,100t 的钢包运到大方坯或小方坯铸机上,用板坯浇铸的钢种用

252 吨 的钢包;

对于钢厂的熟练工人的水平,到达铸机前有一定的时间限制;

对热化学作了稍微改进;

Ca 的收得率降低了 15%.

3 二次精炼简介 在过去的十几年中,炼钢工艺变化最大.传统的是钢水通过钢包从转炉或电炉运到连铸机, 浇铸成铸坯.这只可能在最初的时候控制钢水成份和温度.

50 年代开始用真空脱气装置来脱除钢种的氢.最近真空脱气装置碳含量小于30ppm(0.003wt%)的超低碳钢.对于脱气装置来说有两种,循环和不循环.循环脱气包括 RH(Ruhrstahl-Heraeus)脱气,在RH 中有两个浸渍管,钢液通过一个吹氩气的浸渍管上升, 在另外一个浸渍管中下降.没有循环的脱气装置为钢包脱气,氩气作为搅拌气体. 调节钢水成份和改善夹杂物性能的方法可以由添加合金和合成渣来扩展成喂线和喷粉的方 法. CAS-OB 过程(氩气密封的条件下吹氧调节成份的方法)提供一个在惰性气氛下加入合金的 方法,从而提高钢液纯净度和添加剂的收得率.添加剂的收得率就是实际用来改善钢液成份的 数量而不是损失到炉渣和大气等中去. 二次精炼过程中温度变化很大,因此经常在精炼过程或浇铸之前对钢包内钢液加热.通常 使用下面两个方法:在钢包电弧炉内电加热和在钢包中吹氧并加入铝(或硅)进行化学升温. 二次精炼模拟用户手册

3 表3-1. 不同精炼工艺的概要 过程 脱气 加热 精炼方法 RH 脱气 脱C, O, H, (如果 O 和S水平低 N 处理) 加铝 钢包脱气 脱C, O, H, (如果 O 和S水平低加 N 处理) CAS-OB 吹氧加铝 在氩气氛下加入合金 电弧炉 电加热 吹氩站 加入精炼渣并且搅拌 脱氧现在,一系列的二次精炼方法主要有以下几个特点: ? 适合大多数钢种;

? 由于连铸对时间要求很严格,二次精炼作为转炉和连铸的缓冲;

? 二次精炼有一定的经济效益. 本模拟旨在说明二次精炼过程中的几个关键的控制环节.

4 模拟的目的 本次模拟的目的是要负责一钢包钢水,从转炉出钢开始以特定的时间、准确的成份、温度 和纯净度到达连铸机,在整个操作过程中,你应该尽量减少成本. 二次精炼模拟用户手册

4 5 炼钢车间的设置和规划 图5.1 说明了本次模拟所用的车间的设置.钢包车通过从转炉到连铸机之间的轨道运动. 两个天车分别在两个跨,用来在不同的钢包车之间调动钢包. 模拟用的炼钢车间如图所示.在模拟开始,钢水通过转炉倒进钢包.(另外一个颜色较暗 转炉不能用) 钢包通过钢包车运离转炉.第一次在吹氩站停止,在吹氩站进行吹氩搅拌钢水,均匀钢水 成份和温度. 在钢轨上还有钢包循环脱气、CAS-OB 和LF 炉,这样可以使钢包直接通过钢包车运送.天 车用 来在不同的钢包车之间运送钢包. 钢包通过天车

1 降低到钢包脱气装置里面. 三台连铸机布置在车间的前方,钢包通过钢包车

2 运送到连铸机.你必须保证钢包运送到 合适的连铸机.

6 模拟过程中的选择 6.1 用户水平 该模拟为用户设置了两种不同的水平: ? 冶金、材料和其它工科大学生 CAS-OB 循环脱气装置 氩站 钢包炉 钢包脱气 板坯铸机 大方坯铸机 小方坯铸 二次精炼模拟用户手册

5 ? 钢厂的熟练工人 6.2 大学生水平 对于这个水平,用户可以通过科学的方法来解决问题,比如通过相关的热力学、动力学理 论来做出决定. 例如,用户将通过计算决定加入的合金、脱气时间、温度波动等等. 对于这个水平的用户来说,模拟过程中不会出现操作问题. 6.3 钢厂工人水平 对于这个水平,用户可以通过科学的方法来解决问题.然而,你可能会遇到一些操作上的 问题,这需要你利用经验做出快速的决定.典型的会遇到的问题是铸机改变浇铸时间、炼钢设 备有故障或不可用、钢包车有故障或不可用、化学分析延迟等等. 6.4 模拟速度 模拟的速度可以在*1 和*64 之间调整.在模拟过程中可以随时调整模拟速度.然而,当 设备运转时(转炉倾斜、出钢,钢包车运动等),模拟将自动设置速度为*8.当设备运转完 成时,速度将会变为设定速度. 6.5 目标钢种 模拟包括了很多不同的钢种,可以模拟不同的冶炼过程. 普通的建筑用钢是要求不高的钢种,需要的工艺也很简单,因此适合初学者用.你只需要 确保加入适量的合金就可以了.TiNb 超低碳钢用作车体材料,要求特定的碳含量一般小于 0.0035%,以保证其成形性.一般转炉出钢后可以把碳含量降低十分之一的水平.然后选择适 当的精炼设备来脱除剩余的碳.输送气体用管线钢对强度和抗裂要求很高,因此需要很低水平 的夹杂物及杂质含量(S, P, H, O 和N),该钢种适合熟练的用户. 工程用钢是热处理低合金钢,含有一定的 Cr 和Mo,要求氢含量水平很低. 二次精炼模拟用户手册

6 表6-1 模拟用四个不同钢种的化学成份 建筑用钢 TiNb 超低碳钢 管线钢 工程钢 C 0.1450 0.0030 0.0700 0.4150 Si 0.2000 0.2100 0.1800 0.4000 Mn 1.4000 0.7500 1.0500 0.7500 P