洁净钢冶炼在线检测技术探究

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1、洁净钢冶炼在线检测技术探究【摘要】本文针对在冶金行业的纯净钢冶炼过程中，如何利用在线检测技术，为高效率、优质量的洁净钢冶炼提供准确可靠的测量依据。【关键词】纯净钢；在线检测；转炉；精炼；连铸前言所谓洁净钢一般是指钢中杂质元素磷、硫、氧、氮、氢（有时包括碳）和非金属夹杂物含量很低的钢。对于钢性能要求不同，洁净度所要求控制的因素也不相同。洁净钢的生产工艺由铁水预处理、炼钢、钢水炉外精炼、连铸等多个工艺环节组成。在纯净钢的冶炼过程中，为获得成品钢材的高延展性、高塑性应变以及优良的表面性能，要求钢中碳、氮、氧含量尽可能低；为了生产高强度、高韧性、优良低温性能、更高的抗氢断裂的高质量钢材，要求钢中低硫

2、、低磷、尽可能低的氮、氧、氢和一定的Ca/S比等。1、脱硫站铁水硫、硅的在线检测技术铁水脱硫是生产洁净钢的第一个工艺环节，对后序工艺的生产及成本有重要的影响。国外钢铁厂生产洁净钢时，一般将铁水中的［S］脱至0.008%—0.010%以下。现实生产中相对较慢的取样分析手段使得脱硫站的生产效率低，成为冶炼生产过程中的瓶颈，然而在线定硫技术能很好地解决这个问题。铁水定硫技术的原理是根据铁水热力学，铁水中硅、碳、硫、氧及温度存在一定的函数关系：lg[Si]=f(E,T)lg[S]=f(E,Si,T)式中E—铁水中氧电势，T—铁水温度通过测量铁水中的氧电势E和铁水温度T,就能直接测量铁水中的硫、硅，为

3、炼钢工作者提供测量依据。使用铁水在线定硫技术可以节省取样分析时间4—10分钟、提高脱硫站的生产效率，节约脱硫喷吹反应物消耗，提供精确可靠硫、硅含量，为下道工序的配料提供依据，进一步促进后道工艺控制。2、转炉副枪钢水氧、碳、磷的在线检测技术纯净钢在转炉的冶炼中，转炉副枪系统是不可缺少的高效自动检测手段。副枪系统的目的是为了配合转炉的动态控制模型达到终点命中，也就是温度和碳的终点达到目标值。使用副枪系统能获得炼钢所必须的成分和温度的数据，达到自动的终点控制、缩短吹炼时间提高生产效率、减轻转炉操作工的劳动强度、减少炉衬耐材的消耗、节约能源、良好的过程控制、节约脱氧剂等加入量、减少喷溅等多种经济效益

4、。副枪在测量过程中，使用2种探头，一种为TSC型探头,用于吹炼过程中的测量，测量转炉过程的温度、碳含量并取样，根据TSC测量结果进行转炉冶炼动态模型计算。另外一种为TSO型探头，用于终点控制，测量钢水的温度，氧含量,碳含量，液面髙度并取样，判断是否到达吹炼终点。洁净钢的生产，对磷的控制也非常严格，一般要求磷含量控制在50ppm以下，由于传统转炉终点磷含量预测精度不能满足生产要求，一般钢厂只能依靠分析试样获取磷成分信息，存在磷含量信息获取的滞后性，影响转炉冶炼周期，或者需要增加石灰等脱磷物料的消耗以保证转炉终点磷含量满足于钢种要求。目前最新的副枪定磷技术，是基于钢水中磷含量与钢水的温度、钢中氧

5、含量、炉渣温度、炉渣氧含量、渣量、铁水成分存在特定的函数关系：P%=f（Tsteel,Tslag,Osteel,Oslag,渣量，铁水成分等）当副枪TSO探头测量时，能测量得到钢水的氧含量和温度，当副枪TSO探头提升时，能测定渣中氧和温度，并且由钢厂控制系统可获得铁水的原始成分及渣量（渣层厚度），通过这些数据获取就可计算出钢水的磷含量。3、精炼炉钢水游离氧、酸溶铝、渣氧的在线检测技术洁净钢的精炼过程，就是创造最佳的热力学和动力学条件，减少夹杂物的生成数量、促使其上浮，尽量减少钢中杂质元素的含量，严格控制钢中的夹杂物，包括夹杂物的数量、尺寸、分布、形状、类型，以达到减少钢中溶质元素的含量的目的

6、。所以，精炼过程中的元素含量的检测和控制就显得非常重要。控制钢水中的氧含量是非常重要的，特别是了解钢水中的氧活度，对提高产品质量，降低生产成本有巨大的作用。3.1定氧技术以成功的定氧技术为炉外精炼在线检测的发展提供了保证。定氧探头以氧电池来测量钢液中氧电势，测温探头来测量钢液的温度，根据能斯特公式计算出钢液中的氧活度。其原理如图lo精炼过程中无需取样分析，而且直接测定的是取样所不能分析的钢中氧活度，能更好判断钢液的质量。除了能直接测定钢水的氧活度外，该探头还扩展了其的应用。3.1.1精炼炉内定氧定铝其原理是钢液通过铝脱氧后，钢液内的氧活度与酸溶铝是平衡的，测量钢水温度和氧电势，能计算出钢液中

7、的酸溶铝含量。根据计算公式，氧电势必须具有极高的精度才能保证酸溶铝的精度。幸运的是，贺利氏电测骑士公司生产的氧电池定氧的范围：1-1000X10-6,氧电势能保证±2mv的精度，保证测定的酸溶铝精度在3%以内，基本与光谱分析相同,图2表示探头检测与实验室分析酸溶铝精度的比较，从图上可见，两者达到非常好的相关性。因此可以不用取样分析，在6秒的时间内直接读出酸溶铝含量，通过在线快速定铝，快速调整铝含量，达到目标铝