Smelting Test of Weathering Resistant Steel 09CuPCrNi Produced by High S Ni Pig Iron in Converter
-
摘要: 通过热力学和动力学理论分析了高S镍生铁在转炉冶炼过程合金化的可行性,结合现有生产条件,采用高S镍生铁代替镍板进行了耐候钢09CuPCrNi的生产工业实验研究,实验结果表明,高S镍生铁生产耐候钢09CuPCrNi转炉冶炼实验成功,镍生铁在冶炼时间230~320 s和冶炼温度1362~1395 ℃的区间内完成熔化过程,并且整个冶炼过程与常规生产差异不大,无需精炼手段可以实现成品S质量分数控制在0.030%以下,2炉实验钢成本降低超过310元/t,具体较高的推广价值。
-
表 1 09CuPCrNi化学成分(质量分数)
% 项目 C S Si Mn P Cu Ni Cr 内控 0.09~0.11 ≤0.030 0.30~0.35 0.85~0.90 0.055~0.065 0.35~0.40 0.55~0.65 1.07~1.12 目标 0.10 ≤0.020 0.33 0.87 0.060 0.38 0.60 1.10 表 2 镍生铁化学成分(质量分数)
% C Si P S Ni As 2.68 0.025 0.021 0.203 8.80 <0.005 表 3 镍氧化方程式及标准吉布斯自由能
序号 化学反应方程式 ΔGψ/(J/mol) 1 [Ni]+(FeO)=[Fe]+(NiO) 31410+69.59T 2 [Ni]+1/2(SiO2)=1/2[Si]+(NiO) 182775+15.645T 3 [Ni]+(MnO)=[Mn]+(NiO) 176920+3.14T 4 [Ni]+CO(g)=[C]+(NiO) –87660+166.78T 5 [Ni]+CO2(g)=CO(g)+(NiO) 56300+30.32T 表 4 镍生铁与废钢试样外形尺寸
试样 长度/mm 宽度/mm 厚度/mm 镍生铁 140 60 30 废钢 150 70 35 表 5 装入操作控制
铁水成份(质量分数)/% 铁水温度/℃ 装入量/t C Si P S 4.13 0.42 0.105 0.028 1380 113 表 6 氧枪喷头参数及供氧操作控制
氧枪喷头参数 氧压/MPa 氧气流量/(m3/h) 吹炼枪位控制/mm 类型 马赫数 喷孔夹角/(°) 扩张角/(°) 喉口长度/mm 前期 中期 后期 拉碳 四孔拉瓦尔型 2.0 12 11.5 7 0.80~0.85 20000~26000 1400~1600 1500~1800 1300~1500 1200 表 7 终点控制
炉次 终点化学成分(质量分数)/% 温度/℃ C S Si Mn P Cu Ni Cr 1 0.057 0.020 痕迹 0.113 0.020 0.361 0.440 0.033 1665 2 0.052 0.021 痕迹 0.143 0.023 0.369 0.503 0.040 1668 表 8 冶炼过程关键数据
项目 初渣形成时间/s 喷溅情况 纯供氧时间/s 出钢量/t 冶炼周期/s 炉况 炉次1 238 小 515 109 1525 较好 炉次2 244 小 511 110 1519 较好 正常值 255 小 507 109 1511 较好 表 9 镍合金化分析
炉次 取样时间/s 取样温度/℃ Ni质量分数/% 半钢样 连铸钢液 1 230 1362 0.37 0.47 2 300 1395 0.47 0.47 表 10 倒炉和成品化学成分(质量分数)
% 炉次 类别 C S Si Mn P Cu Ni Cr 1 倒炉 0.027 0.025 痕迹 0.113 0.020 0.361 0.440 0.033 成品 0.086 0.022 0.305 0.917 0.058 0.354 0.608 1.062 2 倒炉 0.032 0.027 痕迹 0.143 0.026 0.369 0.503 0.040 成品 0.091 0.026 0.355 0.903 0.059 0.367 0.588 1.133 表 11 降本情况分析
类别 加入量/t 单价/(元/t) 价值合计/元 出钢量
/t降本
/(元/t)镍板 废钢 镍生铁 镍板 废钢 镍生铁 常规生产 1.0 41.0 0 180000 2900 12144 298900 220 实验生产 0 29.2 12.0 230408 311.33 -
[1] 陈妍,许营,田玉婷,等. 海洋环境用耐候钢研发现状及发展趋势. 鞍钢技术,2022(1):5 [2] 徐德祥,王睿谦,范增为,等. 稀土耐候钢耐蚀性能评价方法及产业应用. 上海金属,2020,42(6):74 [3] 李超,谭广杰. 油船货油舱用耐候钢研究进展. 科技视界,2012(34):113 [4] 李维华,林致明,王伟,等. 耐海洋腐蚀HRB400cE转炉冶炼生产实践. 金属世界,2021(1):62 [5] 李维华. 钒氮微合金化HRB500E钢筋的制备及热处理. 金属世界,2022(5):61 [6] 曹磊,高云飞,王国连. 含镍生铁在转炉冶炼含镍钢中的应用. 炼钢,2022,38(2):20