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《浇注过程中铝镇静钢的二次氧化行为》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第8卷第3期宽厚板·37·浇注过程中铝镇静钢的二次氧化行为黄欣秋王怀宇(舞阳钢铁有限责任公司科技部)ReoxidationBehaviorinAlKilledSteelduringCastingHuangXinqiuandWangHuaiyu(ScienceandTechnologyDepartmentofWuyangIronandSteelCo.Ltd)1前言为了减少Al镇静钢的缺陷,就必需提高钢的清洁度。钢中缺陷的原因主要是Al2O3夹杂。认为Al2O3夹杂是由于在浇注过程中钢水中的Al与钢包渣、中间包渣及进入中间包的空气的二次氧化反应所形成的。在以前的研究中,对钢包渣和中间包渣的二次氧
2、化的动态行为进行了试验室研究。并已确认,二次氧化行为能用耦合反应模型进行模拟。在该研究中,对浇注过程中的二次氧化行为进行了工厂试验。用一数学模型模拟中间包中Al含量随时间的变化并把所有二次氧化因素都考虑图1浇注过程中取样位置简图进去。3试验结果对浇注过程中的二次氧化有影响的每一个因3.1中间包内钢水化学成分的变化素,都进行了定量评估,搞清了防止Al2O3夹杂产在稳态浇注阶段,酸溶铝的含量在中间包出生的最有效的措施。口处比入口处低0.0008%。而[Si]则高0.001%。2试验这里采用的是10炉数据的平均值,因为每个数据250tRH处理后,Al镇静钢于二流连铸机上都接近分析极限值。的浇注示于
3、图1。图2示出的是[Als]的变化即[Als]RH-TD:在稳态浇注情况下,在中间包的两个位置处[Als]从RH到中间包的变化,钢包打开后的取钢水试样:(a)靠近钢包注流处,(b)中间包出口500s时间中,[Als]在增加,此后在整个浇注过程处。然而在钢包更换前后(非稳态阶段)因安全原中大致保持一常值。另外,在整个浇注过程中,因仅在位置(a)处取样。[Als]RH-TD的绝对值随(FeO+MnO)的增加而增为了测试(FeO+MnO)对二次氧化行为的加。影响作用,把钢包渣中(FeO+MnO)的浓度从3.2中间包气氛中氮分压的变化0.5%改变到10%。在钢包打开时,PN2在浇注管内部压力高达约另
4、外,为了评估吹入中间包内空气的量,于浇5为0.8×10Pa,因为在钢包交换时,空气流入了注管的里、外侧取气体试样。注管中。然而,此后PN2急剧下降。另一方面,在整·38·2002年第3期2个浇注过程中,管外部PN2小于3×10Pa。况大致如图5所示,并用方程(1)表示为:这足以证实:仅在钢包交换时,空气对二次氧$[Ni]n={pö(p-1)!}·(p·TöT0)·exp化产生影响。(-p·TöT0)(1)式中:P——箱子总个数;$[Ni]n——中间包出口处Ni含量的正常增量;T——Ni添加后的时间;T0——金属在中间包内的保留时间。图2酸溶铝在中间包出口处的变化4讨论4.1浇注过程中的二次氧
5、化模型为了弄清楚浇注过程中每个因素对二次氧化的影响,必须精确模拟在浇注过程中二次氧化反应引起[Als]的变化。然而,这很难模拟,因为如图图4Ni合金添加后,中间包出口处Ni含量的变化3所示,在浇注过程中同时出现三个反应,且必须考虑中间包中钢水的流动性。图5用搅拌箱模型模拟中间包钢水的流动如图4所示:用p=3计算的结果与所观察的结果相似。因此可以确定:钢水在中间包的流动可图3浇注过程中的二次氧化反应因素以用3箱模型进行模拟。4.2模拟中间包中的钢水流动4.3浇注过程中钢包内[Als]的变化。为了测试中间包中钢水的流动,把30kg的钢水流入中间包时,由于钢包渣的二次氧化Ni合金添加到中间包入口,
6、作为金属示踪剂,并引起金属中溶铝的变化。当钢水注入中间包时,由依次在出口处取样。于渣流入钢液中增加了其相对容积,假定其反应图4示出的是Ni合金添加后,在中间包出口速率也增加,如图6所示。考虑到这种情况,这种处Ni含量的变化。符合(○,●)表示的是在如图1耦合反应模型用罗伯逊等人开发的用于脱硫的反所示的中间包出口处观察到的数据,这些数据的应模型来计算钢包中[Als]的变化。在以前的研究差别很小。实线表示的是用搅拌箱模型计算的结中已证明这也适用于钢包渣和中间包渣引起的二果,经搅拌箱完全搅拌后,中间包内钢水的流动状次氧化。宽厚板·39·把该模型同二次氧化的耦合反应模型相结合,该表达式可推导为:dC
7、iödt=(Ci-1-Ci)ö(T0öp)+Ri(3)式中:Ci——用耦合反应模型计算的钢水在箱i中的浓度(%);C0——钢水流到中间包的浓度(%);Ri——在单位时间内箱i中浓度的变化。那么钢水中质量传导系数Km在中间包内被确定为来源于[Als]和[Si]从中间包入口处到出图6浇注过程中,渣使钢水相对容积的增加口处的变化。因此,钢水中的质量传导系数Km确-5定为6.0×10mös,在以往的实验室试验中,证把
