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包晶钢炼钢连铸生产工艺技术攻关

需求描述

一、需求背景、国内外相关情况介绍

(一)需求背景

炼钢厂、钢管公司包晶钢连铸过程中由于保护渣、冷却制度不匹配影响易出现漏钢、连铸坯表面裂纹等缺陷,轧制过程中轧材形成缺陷,影响产品成材率。本项目通过专业性、系统性的工艺及设备优化来降低包晶钢炼钢、连铸生产过程中因包晶反应、矫直温度等因素产生的连铸坯质量缺陷。对包钢炼钢系统包晶钢生产具有极强的技术指导作用。

(二)国内外现状和技术发展趋势

国内各钢铁企业包晶钢生产广泛,同时针对控制包晶钢铸坯表面质量以及减少漏钢率方面,对连铸过程中冷却制度、保护渣选型也有很多相关研究。

北京科技大学冶金与生态学院对包晶钢(MSL-1)连铸坯皮下裂纹产生的原因进行了分析。根据分析结果、对裂纹产生的机理,及连铸的工艺工艺参数进行了优化。结果表明:通过降低钢液中氮含量、降低结晶器和二冷段水量、调整保护渣碱度及提高对弧精度等方面可有效控制包晶钢皮下裂纹的产生。

钢铁研究总院对包晶钢连铸裂纹形成机理进行了研究,得出结论:1)包晶相生长机制中的包晶反应、包晶转变和直接凝固三个阶段中,包晶转变阶段(δ-γ)引起的体积收缩是导致铸坯裂纹产生的主要原因;2)连铸生产中降低初生相δ的生成量,是解决包晶钢铸坯裂纹的有效措施之一。3)亚包晶钢比过包晶钢铸坯裂纹严重,一是因为初生相δ量较多,二是过包晶钢包晶反应后,富余的液相可弥补凝固前沿的收缩。亚包晶钢比低碳钢裂纹严重,是因为后者发生包晶转变的温度较前者低,避开了钢的零塑性和零强度区发生包晶转变。

攀钢集团研究院针对包晶钢连铸过程铸坯易出现表面纵裂缺陷的技术难题,从改善结晶器内传热,同时提高结晶器内润滑性的角度出发,设计开发了高碱度高润滑包晶钢保护渣,解决了传统包晶钢保护渣在应用过程中控制传热和保证润滑之间的矛盾,达到了提高铸坯质量和防止粘结漏钢的目的。工业应用表明,包晶钢铸坯表面纵裂纹缺陷率由18.56%降低至0.50%,且未发生因保护渣原因造成的结晶器漏钢报警和漏钢事故。保护渣工艺技术和产品实物质量达到国内领先水平。


二、需求内容描述

①具体需求或技术痛点问题概述

炼钢厂:开展结晶器保护渣选型研究,优化保护渣物化性能,提高保护渣与钢种匹配能力,降低选定包晶钢种漏钢率,提高铸坯合格率。

钢管公司:开展结晶器保护渣选型攻关和二冷工艺优化研究,提高设备精度,控制连铸坯质量缺陷,提高产品成材率。

②技术解决的价值意义

包晶钢裂纹敏感性较强,目前一般采用高碱度保护渣控制坯壳向结晶器壁的传热,以抑制铸坯纵裂的产生,但容易造成粘结甚至漏钢等润滑不良现象。

包钢炼钢厂、钢管公司生产包晶钢种类多,成分复杂,连铸过程中冷却制度对铸坯影响以及保护渣对传热和润滑铸坯影响矛盾已严重阻碍连铸效率和产品质量的提高。

为了研究掌握包晶钢连铸过程中裂纹演变规律从而提高包晶钢铸坯表面质量,减少因铸坯裂纹、漏钢对正常生产的影响,本项目通过对包晶钢结晶器保护渣选型、浇注包晶钢过程中连铸冷却制度的研究,改善保护渣传热与润滑效果,优化连铸冷却制度对研究钢种连铸脆性区温度的影响,使得浇注过程中结晶器热流密度稳定,铸坯表面质量稳步提高。

③产品目标和具体技术参数要求

炼钢厂:实现保护渣分钢种(ML08Al、ER70S-6等)选型搭配,减少生产过程漏钢现象,漏钢率从0.6%降低至0.3%以下,铸坯合格率达到99.72%。

钢管公司:实现管坯质量提升,减少管坯外表面缺陷,保证12Mn、15MnNbV等无缝管产品成材率稳定大于90%。

④主要任务

炼钢厂:开展结晶器保护渣选型研究,优化保护渣物化性能,提高保护渣与钢种匹配能力,降低选定包晶钢种漏钢率,提高铸坯合格率。

钢管公司:开展结晶器保护渣选型攻关和二冷工艺优化研究,提高设备精度,控制连铸坯质量缺陷,提高产品成材率。


三、现有基础情况

①已开展的工作

炼钢厂生产的ML08Al、ER70S-6系列、钢管公司生产的12Mn、15MnNbV,已经积累大量生产数据。炼钢厂、钢管公司生产现场人员对连铸冷却制度、保护渣选型进行了调整,铸坯质量得到一定改善,但未达到目标要求。

②所处阶段

炼厂阶段统计ML08Al、ER70S-6等系列钢种漏钢率0.52%,铸坯合格率平均99.1%;钢管公司对12Mn、15MnNbV生产缺陷率进行了统计,成材率平均84.1%。

③投入资金和人力

在项目攻关阶段,投入现场生产人员、科研技术人员配合攻关工作完成。

④仪器设备

炼钢厂拥有3座80吨转炉、2座150吨转炉、4座LF炉、2座双工位VD炉、4台连铸机及其配套设备。

钢管公司拥有2座120吨顶底复吹转炉,2座LF精炼炉,1座双工位VD炉,2台连铸机剂配套设备。

⑤生产条件。

现场具备项目钢种生产工艺要求及生产条件。


四、对技术方要求

技术方需为国内知名科研机构、科研院所或先进企业,在包晶钢生产方面具有一定的行业影响力和知名度,承担过类似工作方面的课题或研究项目,特别是在包晶钢方面已形成自身的技术诀窍和技术积累。要求在包晶钢生产用结晶器保护渣方面有相关研究并形成研究成果。


五、产权归属、利益分配等要求

项目执行过程中,各方签署知识产权保护协议,推进专利等知识产权申请,明确规定本项目所取得发明专利权、计算机软件著作权、成果鉴定等的知识产权及技术成果、权益由双方按照各自贡献大小进行合理分配。项目成果向境内外的组织或者个人转让的,应当经双方管理部门批准,任何一方不得私自进行。本项目成果转让所得,按照双方贡献大小进行合理分配。本项目所取得试验阶段性成果、结论性成果、可转化知识产权专利成果、论文著作权成果,双方共享。


六、实测要求

炼钢厂:制定保护渣选型、工艺控制、设备精度控制标准,改善铸坯表面质量,提高包晶钢生产能力,实现保护渣分钢种选型。减少生产过程漏钢现象,漏钢率从0.6%降低至0.3%以下,铸坯合格率达到99.72%以上。

钢管公司:改善连铸坯冷却均匀性,减少管坯外表面缺陷,保证由包晶钢管坯生产的结构管、抗H2S腐蚀管线管等无缝管产品成材率稳定大于90%。

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