洁净钢生产工艺及技术概述.pptx
洁净钢生产工艺及技术概述
1.9L/min，滑板系统 最大6L/min。
– 定期在SEN后方卡门漩涡区产生的下排流。
– 从SEN出口到表面的大的氩气泡。
– SEN出口布流不均匀引起
– 在较高钢通量的情况下，钢水和保护渣之间聚集的泡 沫。
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炉渣乳化
• 影响卷渣的参数
– Kelvin-Helmholtz不稳定性标准（不同层流之间相对运动波动性）
图12.渣脱氧后ULC钢板表面指数降低
图13.渣脱氧后表面缺陷率降低
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二次氧化
• 减少中间包覆盖剂引起的二次氧化
B C
产生的液态炉渣会增加对中间包耐火材料的侵蚀
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炉渣乳化
• 漩涡卷渣
漩涡下排(漩涡型漏斗)和汇流下排(非漩涡型漏斗) 稳态漩涡和非稳态漩涡 表面微凹、表面漩涡、全面发展卷吸空气的漩涡
低流速下，漩涡随着流出速度的增加而达到最大 稳定的高流速下，随着流出速率的增加，熔池临界深度
减小
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• 漩涡卷渣
炉渣乳化
K-流动能量损失 随着渣钢比率的增加，临界熔池深度增大
• 炼钢过程中，由于钢液或渣对耐火材料的化学或热侵 蚀作用以及固态耐火材料颗粒脱落进入钢液。
• 卷渣产生的夹杂物，渣钢界面上钢水流速较大以及渣 的乳化使液态渣滴卷入钢液。
6
钢中的夹杂物---控制/去除
• 避免生产过程中夹杂物的生成。 • 促使夹杂物向渣/气、钢/渣或钢液/耐火材料界面移
动，使其进一步脱离钢液进入界面并从界面分离。
图8.表面缺陷与结晶器中T[O]之间的 关系
图9.宏观夹杂物数量与T[O]之间的 关系
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二次氧化
• 渣中FeO含量和厚度的检测
洁净钢生产工艺技术
洁净钢生产工艺技术1. 简介洁净钢是一种具有高纯度、低气体含量和低不纯物含量的钢材。
洁净钢的生产工艺技术在钢铁行业中起着重要的作用。
本文将介绍洁净钢的生产工艺技术、工艺流程和相关设备。
2. 洁净钢生产工艺技术的意义洁净钢的生产工艺技术可以有效降低钢材中的气体含量和不纯物含量，提高钢材的纯度和质量。
洁净钢广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等高端领域，对提高产品的品质和性能具有重要意义。
3. 洁净钢生产工艺技术的主要方法洁净钢的生产工艺技术主要包括如下几种方法：3.1 精炼精炼是洁净钢生产的关键步骤之一。
通过在高温条件下对炼钢液进行溶解和脱气处理，可以将钢液中的气体含量和不纯物含量大大降低，提高钢材的纯度。
3.2 熔盐浸渍熔盐浸渍是一种将钢材浸入熔盐中，通过离子交换和溶解作用去除钢材表面的氧化物和其他杂质的方法。
这种方法可以显著降低钢材中的含氧量和含杂质量，提高钢材的纯度。
3.3 真空处理真空处理是将钢材放入真空设备中进行处理的方法。
利用真空环境可以有效去除钢材中的气体，减少钢材中的含气量和含杂质量，提高钢材的纯度。
3.4 气体透平气体透平是通过气体的透平作用去除钢材中的气体的方法。
通过将高速气体喷射到钢材中，可以将钢材中的气体冲出，降低钢材中的气体含量。
3.5 再结晶控制再结晶控制是通过控制钢材的热处理过程中的再结晶过程，来提高钢材的晶粒度和纯度的方法。
通过精确控制再结晶过程中的温度和时间，可以得到具有更好性能和纯度的洁净钢材。
4. 洁净钢生产工艺技术的工艺流程洁净钢的生产工艺技术一般包括以下几个主要步骤：1.原料准备：将适量的生铁、废钢和合金等原料按照一定比例混合。
2.熔炼：通过高炉冶炼或电炉冶炼，将原料熔化成钢水。
3.精炼：在精炼炉中对钢水进行溶解和脱气，去除其中的气体和不纯物。
4.过滤：通过过滤器将钢水中残余的杂质和固体颗粒去除。
5.熔盐浸渍：将钢材浸入熔盐中，去除表面氧化物和其他杂质。
洁净钢技术与工艺简介
洁净钢技术与工艺简介1 目标与目的钢洁净度在钢铁应用的发展中是最重要的。
钢的性能决定了它的用途与竞争能力，而化学成分和最终的显微组织确定了钢的性能。
因此，不会有一个完整的洁净钢定义，它仅仅是与应用有关的一个术语。
氧化物在改变钢的显微组织上扮演了重要角色，因此，成为本次研究的焦点。
它们要么以钢水二次氧化的形式存在，要么以耐材或保护渣吸卷的方式进入钢中。
因此，炼钢，尤其是二次冶金处理和连铸工序是实现所要求的洁净度的关键。
为判定最佳操作和建立科学的概念，收集了关于设备、工艺和控制方面的数据。
这些数据来自22个国家的64套设备上，各个数据表包含了800条不同的信息，总共获得了5万余条可用信息。
选择了低碳钢、超低碳钢、管线钢、高碳长材和弹簧钢进行研究，应用领域涵盖了汽车裸露件、管线和滚珠轴承等。
比较工业实践仅仅是该项目的一个部分，此外，还进行了深入的文献调查，以确定今后的发展与进步。
氧化洁净度是优质钢最重要的一个指标。
全世界在改进二次炼钢和连铸工艺技术方面付出了巨大努力。
主要目的是要将钢水中夹杂物含量减少到最低程度，促进颗粒分离，避免被大气、炉渣和耐火材料二次氧化等。
有害夹杂物一个主要成因是非常小的夹杂物在紊流区凝结，这出现在从大包到中间包、中间包再到结晶器传输钢水的过程。
相反，外来非金属夹杂物源于炉渣夹带，因此，保护渣绝不能乳化进入钢水。
这是对钢铁工业在这个艰难冶金领域里继续发展提出的挑战。
2 洁净钢这次的研究不是要建立洁净钢的通用定义，因为洁净度是钢材使用的直接结果，对洁净度的要求各不相同。
本次研究集中在氧化物夹杂方面。
氧化物夹杂数量根据使用要求可以不同，但在位置、形状、分布和其它许多方面要仔细考虑。
一般而言，钢和食品一样干净。
人们所不希望的成分浓度大约是百万分之的数量级。
而且，钢中局部含有杂质不会影响使用。
当讨论钢的洁净度时，氧化物夹杂是讨论的重点。
氧化物颗粒是在生产加工中由脱氧、二次氧化生成的，或与各种容器的耐火材料反应形成的。
纯净钢及二次精炼 ppt课件
PPT课件
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•纯净钢和洁净钢概念
关于纯净钢(purity steel)或洁净钢(clean steel)的概念,目前国内外 尚无统一的定义,但一般都认为洁净钢是指对钢中非金属夹杂物(主要是氧 化物、硫化物)进行严格控制的钢种,这主要包括:钢中总氧含量低,非金属 夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹杂物形 状。只有那些尺寸大于“临界值”的夹杂物才起重要作用，凡是只存在 尺寸小于临界值的夹杂物的钢，就认为是洁净钢。而纯净钢则是指除对 钢中非金属夹杂物进行严格控制以外,钢中其它杂质元素含量也少的钢种， 如铜、砷、铅、锌、锑等。
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目前国内洁P净PT课钢件 生产目标
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纯净钢（purity steel）
理论研究和生产实践都证明钢材的纯净度越高，其性能越好,
使用寿命也越长。钢中杂质含量降低到一定水平，钢材的性能
将发生质变。
1）钢中碳含量从40×10-6降低到20×10-6，深冲钢的伸长率
可增加7%；
2）轴承钢当[O]从30PPm降到15PPm时，其疲劳寿命提高5
•滚珠轴承钢的纯净度要求
1) 接触疲劳破坏特征:表面凹坑,“麻点”； 2) 非金属夹杂物对接触疲劳的破坏作用：
轴承钢当[O]从30PPm降到15PPm时，其疲劳寿 命 提 高 5 倍 ； 降 到 10PPm 时 ， 提 高 15 倍 ； 而 降 到 5PPm时，提高30倍； 3）其他影响因素：粗大的碳化物和杂质元素，如TiN、 Cu、[H]、[P]等。
其固溶强化和弥散强化作用可提高钢的 强度。
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洁净钢（clean steel）
钢中 非金属夹 杂物总量、
产品 汽车板
高效低成本洁净钢生产课件
总结词：介绍了高效低成本洁净钢生产所需的设备和材料，包括熔炼炉、精炼装置、连铸机、轧机等设备和耐火材料、保护气体等辅助材料。
高效低成本洁净钢生产实践与案例分析
03
高效低成本洁净钢生产设备
介绍关键的生产设备及其工作原理，如真空脱气装置、连铸机、轧机等。
01
高效低成本洁净钢生产技术
介绍当前主流的高效低成本洁净钢生产技术，如连铸连轧技术、纯净钢冶炼技术等。
高效低成本洁净钢生产课件
目录
引言洁净钢生产技术高效低成本洁净钢生产工艺高效低成本洁净钢生产实践与案例分析结论与展望
引言
洁净钢是指钢中氧、氮、氢、硫、磷等杂质元素含量较低，且夹杂物细小弥散分布的钢种。
洁净钢的生产过程需经过冶炼、连铸和轧制等工序，通过控制各工序的工艺参数和操作条件，达到降低杂质元素含量和去除夹杂物的目的。
国内外典型案例对比
结论与展望
高效低成本洁净钢生产技术已取得显著成果，为钢铁行业的发展提供了有力支持。
高效低成本洁净钢生产技术涉及多个领域，包括冶金、材料科学、化学等，需要跨学科合作。
高效低成本洁净钢生产技术还需要在生产实践中不断优化和完善，以提高生产效率和降低成本。
钢铁行业将继续推进高效低成本洁净钢生产技术的研发和应用，以提高产品质量和降低生产成本。
02
高效低成本洁净钢生产工艺流程
详细阐述从原料选择、冶炼、连铸、轧制到产品精整的整个生产工艺流程。
分析该企业在高效低成本洁净钢生产方面的成功经验，包括技术应用、工艺优化、设备改造等方面的具体措施。
某钢铁企业高效低成本洁净钢生产实践
对比分析国内外在高效低成本洁净钢生产方面的典型案例，总结各自的优势和不足。
未来钢铁行业将更加注重环保和可持续发展，高效低成本洁净钢生产技术将发挥更加重要的作用。
洁净钢的工艺流程
洁净钢的工艺流程
接着就是炼铁啦。
炼铁这个过程像是一场火热的派对。
在高炉里，把烧结矿或者球团矿和焦炭、石灰石等一起放进去。
这时候温度超高的，焦炭就像一个活力满满的小助手，它在里面燃烧，提供热量，还能把铁矿石里的氧夺走，让铁从矿石里被解放出来。
石灰石呢，就像个小清洁工，把一些杂质带走，最后铁水就从高炉的底部流出来啦。
铁水出来后还不能直接用呢，得进行炼钢。
炼钢就像是给铁水来个大变身。
在转炉或者电炉里，向铁水里面加入各种东西，比如废钢，这就像给铁水找了些小伙伴。
然后再吹入氧气，氧气就像个严厉的老师，把铁水里的碳啊、磷啊、硫啊这些杂质给教训一顿，让它们变成气体或者炉渣跑掉。
这时候的钢水就比之前纯净多啦。
还有精炼环节哦。
精炼就像是给钢水做个深度美容。
在精炼炉里，会进行很多细致的操作。
像真空处理，把钢水放在真空环境下，那些在常压下不容易跑掉的气体杂质，在真空里就待不住啦，纷纷跑掉。
还有就是进行合金化的操作，根据需要往钢水里加入一些合金元素，就像给钢水穿上不同风格的衣服，让它具备不同的性能。
最后就是连铸啦。
连铸这个过程超级神奇。
把精炼好的钢水倒入结晶器里，钢水在结晶器里开始慢慢凝固，就像从液体变成固体的魔法一样。
然后通过拉矫机等设备，把凝固的钢坯拉出来，再经过冷却等一系列操作，就得到了我们的洁净钢啦。
洁净钢的工艺流程
洁净钢的工艺流程洁净钢啊，简单来说就是杂质特别少的钢。
那它的工艺流程是有好多环节的哦。
一、原料的选择。
在制作洁净钢的时候，原料的选择那可太重要啦。
就像我们做菜一样，食材不好，做出来的菜味道就不行。
制作洁净钢要选优质的铁矿石和其他一些添加的原料。
比如说铁矿石要是含铁量高的，杂质少的那种。
要是含铁量低，里面有好多乱七八糟的东西，像硫啊磷啊这种杂质太多，那后面要费好大劲儿去除呢。
而且其他的添加原料也要纯净，不然就会把杂质带进钢里面去。
二、炼铁环节。
这炼铁就像是一场魔法表演的开始。
把选好的铁矿石、焦炭等原料放进高炉里。
高炉可是个大家伙，在高炉里会发生好多神奇的反应。
高温下，焦炭会和氧气反应产生热量，这个热量能让铁矿石中的铁氧化物被还原成铁水。
但是呢，这时候铁水里还是有一些杂质的，像硅啊、锰啊之类的，不过没关系，后面还有步骤来处理它们呢。
三、炼钢环节。
炼钢环节那就是让铁水大变身的时候啦。
这时候会把铁水倒进转炉或者电炉里。
在转炉里，会往里面吹入氧气，这个氧气可厉害啦，它能把铁水里多余的碳烧掉，让碳的含量达到我们想要的水平。
而且啊，那些在炼铁环节残留的杂质，像硅、锰还有一些硫磷等，也会在这个过程中被去除一部分。
在电炉里呢，是通过电能来加热铁水，也能达到类似的去除杂质的效果。
在这个过程中，炼钢工人就像超级英雄一样，时刻盯着各种参数，确保炼钢的过程顺利进行。
四、精炼环节。
精炼环节就像是给钢做一个深度清洁和调理。
这个环节有好多不同的方法呢。
比如说有真空精炼，把钢水放到真空环境里，那些在常压下很难去除的气体杂质，像氢气，在真空环境下就很容易跑出来啦。
还有炉外精炼，会往钢水里加入一些特殊的材料，这些材料就像小清洁工一样，把钢水里剩余的微小杂质吸附起来。
这就好比我们给脸做深度清洁，把毛孔里的脏东西都弄出来，让钢变得更加纯净。
五、连铸环节。
经过前面的重重工序，钢水已经很纯净啦。
这时候就到了连铸环节。
钢水会被倒入连铸机里，连铸机就像一个神奇的模具制造机。
洁净钢生产实践概述
Science &Technology Vision科技视界0前言洁净钢指钢中有害元素含量低和非金属夹杂物数量、尺寸或分布对产品性能无有害影响的钢,不同用途的钢对洁净度的要求不同。
洁净钢是衡量钢铁工业发展水平和产品结构的一个重要标志,因此,提升洁净钢生产水平,调整产品结构,一直是钢铁工业发展中各方关注的重点,也是近几年结构调整中的发展重点。
美国、日本、德国等钢铁生产先进国家生产能力早已过剩,洁净钢产品生产能力也很高,但仍然要淘汰相对落后的工艺,目的就是进一步提高产品洁净度,增强产品市场竞争力。
洁净钢的生产贯穿于整个炼钢生产过程,包括铁水预处理、转炉吹炼过程控制、转炉终点控制、脱氧合金化、炉外精炼、保护浇注等。
为满足洁净钢生产需求,各企业做了大量的技术工作,采用了铁水预脱硫、双渣法吹炼、夹杂物去除及形态控制等技术,这些技术的应用使得生产[O]T ≤25PPm、[P]+[S]≤0.015%、夹杂物级别≤1.5级洁净钢成为可能[1],由此确保钢材在加工性能、使用性能或其它方面的要求。
近年来青钢通过装备水平的提升和工艺技术的开发应用,逐渐形成了提高钢的洁净度和控制钢中非金属夹杂物数量和形态的洁净钢生产工艺技术,实现了以胎圈钢丝为代表的洁净钢的生产。
1青钢炼钢生产流程及主要工艺装备青钢第二炼钢厂生产工艺流程为:混铁炉→铁水预脱硫→转炉→LF→连铸。
主要设备参数为:2青钢洁净钢生产技术表1炼钢系统主要设备及功能2.1钢中硫的控制除易切削钢外,硫是有害元素,对产品使用性能将产生不良影响,因此洁净钢对钢中硫含量有较为严格的要求,一般要求[S]≤0.015%,某些情况下要求[S]≤0.007%,青钢通过喷吹颗粒镁脱硫、转炉控制回硫、LF 脱硫等技术,有效降低了钢中的硫含量。
2.1.1铁水预处理脱硫铁水预处理脱硫是生产低硫钢的重要环节,因铁水碳含量高、氧低,硫的活度系数大,是钢铁生产流程中脱硫效果最好、最经济的环节。
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• 什么是洁净钢？ • 钢为什么不洁净？ • 如何生产洁净钢？
2
洁净钢
• 用来标志近来钢铁冶炼发展及其应用特别是针对与 氧化物夹杂相关的洁净度问题。
• 在钢中要尽可能地去除有害组元，在冶金熔体、铸 坯和钢材中要求有非常均匀的分布。
• 洁净度因钢种和用途不同而不同。
3
洁净钢
• 当钢中的非金属夹杂物直接或间接地影响产品的 生产性能或使用性能时，该钢就不是洁净钢。
夹杂物。
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钢包操作
• CAS-OB
✓ 化学方式加热钢水。 ✓ 底吹氩、脱氧、加入合金。 ✓ 吹氧加铝加热钢水→≥5min搅
拌→20min左右静置。
图7.CAS(-OB)装置
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钢包操作
• 钢液成分 • 出钢条件 • 耐火材料 • 脱氧剂和合金的加入 • 钢包衬与钢包残留物 • 钢包渣 • 夹杂物变性 • 精炼时间
– 临界速度随着黏度的增大和渣层厚度的减小而增加。 – 增大保护渣黏度可减少保护渣卷入，减少缺陷。 – 保护渣密度和表面张力等亦对卷渣行为有所影响，不能仅
仅靠改变保护渣成分实现。
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炉渣乳化
✓ 渣钢的物理化学性能 ✓ 流动行为 ✓ 系统的几何尺寸 ✓ 浸入式水口的浸入深度 ✓ 拉速
✓ 氩气流量 ✓ 结晶器尺寸 ✓ 水口外形 ✓ 流动控制机制 ✓ 堵塞程度
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炉渣乳化
• 乳化渣产生机制
– 出钢铸流冲击渣层 – 渣钢界面气泡引起的搅动 – 钢流速度和方向变化引起渣钢界面之间的漩涡和剪切
力
弥散在连铸结晶器钢液表面的渣滴最容易引起铸坯缺陷
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炉渣乳化
• 连铸结晶器内的卷渣机理
– 通过连铸结晶器窄边的上升回流流股。
与过大的氩气流量 有关，塞棒系统
– 不稳定的回流产生的高剪切应力。
– 深度脱氧，出钢时确保稳定的、低的氧化性 – 保护性气氛，防止二次氧化 – 改良覆盖剂、保护渣和耐材，防止卷渣和大颗粒夹杂 – 氩气或电磁搅拌促进及杂物的上浮 – 合理改进、选取生产设备
7
洁净钢生产工艺及技术
图1.钢铁生产工艺流程图
8
• 气体搅拌
钢包操作
• 真空脱气
– RH、RD、REDA、钢包脱气、V-KIP
• 炼钢过程中，由于钢液或渣对耐火材料的化学或热侵 蚀作用以及固态耐火材料颗粒脱落进入钢液。
• 卷渣产生的夹杂物，渣钢界面上钢水流速较大以及渣 的乳化使液态渣滴卷入钢液。
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钢中的夹杂物---控制/去除
• 避免生产过程中夹杂物的生成。 • 促使夹杂物向渣/气、钢/渣或钢液/耐火材料界面移
动，使其进一步脱离钢液进入界面并从界面分离。
1.9L/min，滑板系统 最大6L/min。
– 定期在SEN后方卡门漩涡区产生的下排流。
– 从SEN出口到表面的大的氩气泡。
– SEN出口布流不均匀引起
– 在较高钢通量的情况下，钢水和保护渣之间聚集的泡 沫。
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炉渣乳化
• 影响卷渣的参数
– Kelvin-Helmholtz不稳定性标准（不同层流之间相对运动波动性）
加了卷渣和二次氧化。 – 长时间小气量吹氩促进夹
杂物上浮。 – 能精确控制钢液成分、钢
液洁净度和温度。
图5.钢包炉
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钢包操作
• 真空电弧加热脱气
图6.真空电弧加热(VAD)
✓ 真空、搅拌、加热和合成渣利 于脱氢、脱硫、去除夹杂物。
✓ 真空加合金调节钢液成分，提 高收得率。
✓ 喂钙变性夹杂。 ✓ 连铸前精确控制钢水温度。 ✓ 促进渣钢间的反应，利于去除
• 如果非金属夹杂物的数量、尺寸或分布对产品的 性能都没有影响，那么这种钢就可以被认为是洁 净钢。
4
钢中的夹杂物---分类
• 内生夹杂物：与钢液成分处于平衡状态，自然生
成，只能减少，无法完全去除。
• 外来夹杂物：与冶炼过程相关，采用合适的冶炼
工艺可以减少或避免。
5
钢中的夹杂物-来源
• 加入脱氧剂后生成的脱氧产物、裸露的钢液被大气氧 化和被耐火材料氧化生成的二次氧化产物。
图12.渣脱氧后ULC钢板表面指数降低
图13.渣脱氧后表面缺陷率降低
25
二次氧化
• 减少中间包覆盖剂引起的二次氧化
B C
产生的液态炉渣会增加对中间包耐火材料的侵蚀
图14.中间包覆盖剂采用铝酸钙代替碳 化稻壳后，缺陷率减低
图2.顶吹氧气搅拌
图3.REDA装置
图4.钢包脱气
9
钢包操作
• 钢包加热
– 不提高出钢温度，可获得更多的精炼时间。 – 降低铸坯由于温度导致的降级处理率，有利于夹杂物
去除。 – 增加对钢水洁净度和成分的控制。 – 更容易生产低磷、碳、硫、氧、氮和氢含量的钢种。
10
钢包操作
• 钢包炉
– 合适的顶渣成分。 – 需大吹气量搅拌钢液，增
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炉渣乳化
• 漩涡卷渣
✓ 漩涡下排(漩涡型漏斗)和汇流下排(非漩涡型漏斗) ✓ 稳态漩涡和非稳态漩涡 ✓ 表面微凹、表面漩涡、全面发展卷吸空气的漩涡
低流速下，漩涡随着流出速度的增加而达到最大 稳定的高流速下，随着流出速率的增加，熔池临界深度
减小
20
• 漩涡卷渣
炉渣乳化
✓ K-流动能量损失 ✓ 随着渣钢比率的增加，临界熔池深度增大
图8.表面缺陷与结晶器中T[O]之间的 关系
图9.宏观夹杂物数量与T[O]之间的 关系
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二次氧化
• 渣中FeO含量和厚度的检测
Mo/Cr+Cr2O3//ZrO2//aO渣/Fe(钢液)
图10.Quick-Slag原电池示意图
图11.化学分析检测渣中FeO含量
与原电池检测值的比较
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二次氧化
• 渣脱氧减少二次氧化 RH操作中最普遍的方法
Δv约为42cm/s，适于高拉速
– Taylor-Saffman不稳定性标准（不同黏度与密度）
• 产生剪切应力，同时由于表面张力的作用产生颈缩。
– 流体不稳定性标准
• 与脉动流有关，从结晶器流入的不同流股会产生波动， 从而发生卷渣。
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• 量纲分析法
炉渣乳化
式中，Δρ 两相之间的密度差；γ - 表面张力；μ - 黏度;L - 界面之间相互作用的距离
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炉渣乳化
• 限制涡流的方法
➢ 在水口附近设置流体障碍物 ➢ 吹气可延缓涡流产生 ➢ 改变水口形状或暂时关闭水口效果不明显
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二次氧化
• 钢液二次氧化的原因
– 被合金中的氧化物污染 – 在钢包和中间包中与渣的反应 – 上一炉附着在钢包内壁或者RH浸渍管内的渣瘤污染钢液 – 钢液与空气之间的反应（出钢、精炼、中间包内） – 钢液与不同容器或长水口耐火材料内衬之间的反应