钢包喂实芯纯钙线试验研究

1、钢包喂实芯纯钙包芯线的钢包喂实芯纯钙包芯线的工业性试验研究工业性试验研究 杭钢转炉炼钢厂 马鞍山中冶高新技术公司前言前言 多年来，杭钢转炉炼钢厂钙处理均采用硅钙包芯线，实践表明喂硅钙包芯线不仅会使钢水增硅；并且由于芯部的硅钙是粉状，钙易被氧化；另外在储运和使用过程中，尤其是断线时，包芯线易产生漏粉现象，从而降低了喂入钢包的硅钙包芯线中钙的有效成分,大量钙被无谓地被浪费了。因此杭钢转炉炼钢厂与马鞍山中冶高新技术公司合作，进行了钢包喂实芯纯钙包芯线的工业性试验，取得了显著的冶金效果和经济效益。 试验在杭钢转炉炼钢厂50t钢包中进行，钢液深度约为2.2m。在LF精炼后向钢包中喂入由中冶高新技术公司生

2、产的实芯纯钙包芯线。其指标是：外径9mm，钢带厚0.54mm，实芯纯钙线含钙（961），纯钙与钢带比30：70，包芯线重210gm-1，钙线重68gm-1。1.试验条件试验条件 2.试验结果试验结果2.1钙的收得率钙的收得率 由于金属钙不仅密度小（201.55gcm3）并且沸点低（1240），因此，钙加入钢液中的钙平均收得率（Ca）是比较低的。 钙处理技术进步主要特征之一，是随加钙工艺的改进，Ca显著提高。最传统的投入法，Ca只有15；改进后的压入法，Ca也只有37；上世纪60年代出现喷粉法，Ca提高到610；上世纪80年代出现的喂硅钙线法，Ca提高到1018，而采用喂实芯纯钙包芯线，Ca可提

3、高至1730。 根据杭钢转炉炼钢厂对喂硅钙线的统计，其钙平均收得率约为10，本次试验喂实芯纯钙包芯线共17炉，钙平均收得率高达25.4（见表1）。表表1. 喂实芯纯钙包芯线钙收得率一览表喂实芯纯钙包芯线钙收得率一览表炉号钢种喂线量m钢中钙含量10-6钙收得率2-422-4265Mn65Mn100100262620.2120.214-1204-12040Cr40Cr120120343422.0322.034-1724-1727070303033.3233.324-1744-1746565131315.5515.552-922-927272292931.3131.312-942-947070252

4、527.7627.762-1002-1007070161617.7717.771-1401-1407070252522.2122.214-1174-117HCL45HCL45100100272720.9920.994-1224-1229090323227.6427.644-1234-1237070252527.7627.764-1244-1247070404044.4244.424-1274-1277070222224.4324.433-933-93100100262620.2120.213-1413-1417070252527.7627.763-1523-1526060191924.6224

5、.623-1533-1537070212123.3223.32平均平均25.425.42.2. 喂线速度与平均钙收得率喂线速度与平均钙收得率 喂线速度是影响钙收得率的主要参数，由于同一喂线速度下，钙的收得率也是波动的。为了了解喂线速度与收得率的关系。统计了不同喂线速度下的钙平均收得率（见表2，图1）表表2. 喂线速度与钙平均收得率喂线速度与钙平均收得率喂线速度ms-1供钙速度kg(tmin)-1钙平均收得率统计炉次炉1.30.10628.6281.51.70.1230.1427.722.00.16420.997（注:供钙速度根据实芯纯钙线直径为7.5mm计算。）图图1 喂线速度与钙平均收得率喂

6、线速度与钙平均收得率3 .钢包喂实芯纯钙包芯线工艺理论的探钢包喂实芯纯钙包芯线工艺理论的探讨讨 3.1、将包芯线喂入钢液、将包芯线喂入钢液“尽可能的深处尽可能的深处”的的理论喂线速度问题理论喂线速度问题 包芯线理论喂线速度是指为了提高包芯线中合金的收得率，将包芯线垂直喂入钢液“尽可能的深处”时才完全熔化的喂线速度。这个钢液“尽可能的深处”，一般波动在离钢包底200400 mm处。笔者根据相似理论，把数学解析方法与试验方法结合在一起,通过对包芯线喂入钢液过程传热特征的分析，推导理论喂线速度方程式。 3.1.1喂线过程强制对流传热系数喂线过程强制对流传热系数的推导的推导 为了求解对流传热系数，首先

7、根据表征流体速度（）、运动黏度系数（）和固体物几何尺寸（D），可求出喂入钢液的包芯线直径D=9mm（相对流速约2ms-1）情况下，雷诺准数Re=501114。然后根据表征流体比热容（Cp）、动力学黏度系数（）和热导率（），可求出普朗特准数Pr=7.07310-3。再根据有关公式可进一步求出表征对流传热强度的努塞尔特准数u=31.55。在此基础上，根据 就可求得对流传热系数=103.8 Kj(m2sk) -1 （见图2） 。 1l图图2 喂线的对流传热系数喂线的对流传热系数与包芯线直径与包芯线直径D的关系的关系 （T=1873K）3.1.2 3.1.2 理论喂线速度理论喂线速度ve的推导的推导

8、在推导出对流传热系数的数值以后，根据包芯线的直径D与芯皮厚度，进一步推导出包芯线熔化时间为： 。根据包芯线喂入深度，可以最终推导出包芯线理论喂线速度为：ve=0.9852 。将试验条件的参数代人上式，可得ve= 1.29 ms（见图3）。试验数据表明，实际喂线速度为1.3 ms时，钙的平均收得率最高，与理论喂线速度基本一致。 5 . 01015. 1DD5 .01DDh图图3 3 理论喂线速度与钢包容量的关系理论喂线速度与钢包容量的关系 （包芯线 D=9mm，=0.54mm)3.2 钙平均收得率与供钙速度（钙平均收得率与供钙速度（vCa）关系）关系 实芯纯钙包芯线与钢水反应比硅钙包芯线更加激烈

9、，必须控制向钢水的供钙速度。从表2，图4可见，vCa =0.106 Kg(tmin)-1时最好，钙平均收得率高达28.62；但当vCa0.164 Kg(tmin)-1时，钙平均收得率大幅度下降至20.99。由此可见，供钙速度vCa的上限 0.11 Kg(tmin)-1，这与有关资料推荐vCa0.1 Kg(tmin)-1相接近; 但当供钙速度太低,会延长喂线的作业时间,一般推荐供钙速度vCa的下限 0.09 Kg(tmin)-1。 图图4供钙速度与钙平均收得率关系供钙速度与钙平均收得率关系3.3、“理论喂线速度与供钙速度兼顾理论喂线速度与供钙速度兼顾”的问题的问题 为了防止供钙速度过大，使钢包钢

10、渣激烈翻腾与飞溅，还必须认真检验所使用的实芯纯钙包芯线，在理论喂线速度下的供钙速度是否控制在0.09-0.11 Kg(tmin) -1之间。这就产生了一个“理论喂线速度与供钙速度兼顾”的特殊问题。现以本次试验所用实芯纯钙包芯线为例，检验结果见表3。现讨论如下: （1）30t钢包不宜采用本试验所用的实芯纯钙包芯线，因为当喂线速度达到理论喂线速度1.03 ms时，其供钙速度为0.1410.11 Kg(tmin) -1。相应措施是改用直径更小的实芯纯钙包芯线。 （2）50t钢包采用本试验所用的实芯纯钙包芯线比较合适。（3）100t钢包可采用本试验的实芯纯钙包芯线，但当达到理论喂线速度1.68 ms时

11、，供钙速度偏低，仅0.069 Kg(tmin) -1，喂线时间会显著增加。相应措施是应改用直径更大的实芯纯钙包芯线，或者改用直径更小的实芯纯钙包芯线，多根线同时喂入。 表3 供钙速度检验表供钙速度钢包容量W t喂线深度h m理论喂线速度 ve ms-1纯钙线径D mm供钙速度 vCa Kg(tmin)-1301.61.037.50.141502.01.290.1061002.61.680.0694. 经济效益经济效益 与杭钢转炉炼钢厂原使用CaSi包芯线相比，由于钙的收得率大幅提高，包芯线平均喂线量从233.5 m炉降至78.6 m炉，喂实芯纯钙包芯线平均喂线量只有喂CaSi包芯线的13左右。钢液中平均钙含量从22.310-6增加至25.310-6。根据杭钢不同原材料的价格，另外考虑为喂CaSi线相应减少硅铁合金消耗等，经计算降低成本为7.3元吨。试验后，经杭钢研究决定，喂实芯纯钙包芯线技术在杭钢转炉炼钢厂全面推广，纳入正常生产工艺。5. 结论结论（1） 向钢包喂实芯纯钙包芯线，钙的平均收得率大幅提高至25.4，经济效益显著提高，可降低钙处理成本为7.3元吨。（2）喂