高牌号硬线钢LF回铝理论计算及水口结

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1、高牌号硬线钢LF回铝理论计算及水口结瘤分析张祥艳1，梁娟1，李波1，李大中1（1河北钢铁集团唐钢第二钢轧厂）摘要：以二钢轧厂生产77B为例，理论计算了LF精炼回铝的热力学条件；综述了连铸浸入式水口结瘤机理及预防措施。通过理论计算和文献综述得出：（1）在1873K时，生产Si-K高碳硬线钢LF炉精炼过程中钢水不会发生增铝反应，但钢水中原始[A1]s含量<0.003%时，在精炼温度较高和精炼弧区可能发生钢水增铝现象。（2）转炉脱氧合金化及LF精炼过程所用原材料中含有的Al、Ca、Mg等杂质元素；LF精炼渣成分及碱度；LF精炼时间及温度对钢水中[A1]

2、s含量变化及浸入式水口结瘤有重要影响。关键词：LF精炼回铝水口结瘤硬线钢1．Si-K硬线钢LF精炼过程中钢水增铝热力学计算热力学计算以我厂生产77B为例。冶炼77B时，精炼渣成分见表1。1873K时铁液中各元素的相互作用系数[1]见表2。表177B精炼渣成分成分CaOSiO2Al2O3MgOFeOR含量52.9627.72未测11.760.721.91表21873K时铁液中各元素的相互作用系数ijAlCOMnPSSiCrAl0.0110.091-6.598_0.03300.0300.00560.0120C0.0430.142-0.340-0.01

3、20.05100.0460.078-0.0240O-3.848-0.436-0.200-0.0210.0700-0.133-0.131-0.0459Mn_-0.070-0.08300.0035-0.04800.0039P_0.1300.13000.06200.0280.120_S0.0350.110-0.270-0.0260.2900-0.0290.063_Si0.0580.180-0.2300.0020.11000.0560.107-0.0003LF炉精炼过程中可能发生2/3Al2O3+[Si]=SiO2+4/3[Al]，Al2O3(s)+3[

4、C]=2[Al]+3CO两个反应，导致精炼过程中钢水增铝。现以我厂精炼77B为例，热力学分析以上两个增铝反应是否能够进行。热力学计算如下。77B化学成分见表3。表377B化学成分成分CMnSPSiCr[O]含量/%0.770.700.0150.0150.250.200.0020101.1精炼过程中钢水中Si还原Al2O3热力学计算2/3Al2O3+[Si]=SiO2+4/3[Al][1]=219400-35.7T=+RTlnJ=219400-35.7T+8.314TlnaAl=fAl*[%Al]，精炼过程中，钢水中原始Als含量分别取0.001%

5、，0.002%，0.003%，0.004%，0.005%，0.006%，0.007%。lgfAl=0.011×[%Al]+0.091×[%C]-6.598×[%O]+0.0330×[%P]+0.030×[%S]+0.0056×[%Si]+0.0120×[%Cr]lgfSi=0.107×[%Si]+0.058×[%Al]+0.180×[%C]-0.230×[%O]+0.1100×[%P]+0.056×[%S]-0.0003×[%Cr]+0.002×[%Mn]根据77B精炼渣成分及碱度，查得SiO2及Al2O3活度为aSiO2=0.005，aAl2O

6、3=0.001此活度对应的Al2O3含量约10%。（参考文献《钢铁冶金原理》）。取温度T=1873K，则=219400-35.7T+8.314Tln，计算结果见表4。表4不同Als含量的反应最低临界温度原始Als含量，%0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.007反应临界温度，℃1755.291910.372012.582091.012155.822211.382260.381873K，16797.8231187.9639605.0145576.5550208.0953992.0557191.1由表4可以看出，1873K

7、时，由于大于零，故反应不能进行。随着钢水中原始Als含量的增加，反应的临界温度越高。当钢水中原始Als含量较低时，在精炼弧区可能发生钢水增铝现象。根据以上方法，分别计算了55#、65#钢水精炼过程中增铝条件，钢中Als分别取0.001%，0.003%，0.006%。计算结果见表5。表5精炼过程中回铝反应热力学条件原始Als含量%77B65#55#77B65#55#反应的临界温度1873K0.0011755.291755.681757.7816797.8216836.1617046.520.0032012.582013.012015.7539605

8、.0139643.3539853.710.0062211.382211.962215.1253992.0554030.3954240.7