单嘴精炼炉冶炼高洁净特殊钢冶金机理

In view of the background of SSRF(Single Snorkel Refining Furnace) developed by our country used for the making of special steel with high cleanliness, both physical and mathematical simulations as well as high temperature melting expeiments are adopted to investigate steel flow behaviour,bubble morphology evolution, inclusion flotation and refining flux property during SSRF refining to achieve lowest oxygen content and efficient removal of inclusions in steel. It is to be clarified the optimized matching relationship among primary structural sizes of SSRF. Evolution of bubble characteristics through long ascending distance during steel refining is elucidated. It is suggested the critical requirements for bubbles precipitated on fine inclusions as well as the reasonable structures of SSRF and porous plug installation at the bottom of ladle . The quantitative relationship between concentration of pre-dissolved gas element 、vacuum pressure and stirring is established and the optimal refining flux component is put forward as well. The research of this project lays a significant foundation for high clean special steel making with SSRF.

为了获得高洁净特殊钢，申请人以我国自主开发的单嘴精炼炉为背景，采用物理模拟、数值模拟和高温冶炼的方法，以极低氧 和夹杂物高效去除为目标，研究单嘴精炼炉冶炼过程钢液内部流动、气泡行为演变、夹杂物上浮、精炼渣配比的基本规律。阐明单嘴精炼炉炉型主要尺寸之间的优化搭配关系，明确气泡长距离上升过程行为特征的演变规律和真空下细小气泡在夹杂物上析出的临界条件。提出获得钢液最短混匀时间的炉型和具有合理气泡产生行为的钢包底部供气原件结构，确定夹杂物去除速率与预溶性气体浓度、真空室压力和搅拌制度之间的定量关系，得出合理的精炼渣系组成。为在工业性生产中制定单嘴精炼炉冶炼超洁净特殊钢的合理工艺打下基础。

本项目以“单嘴精炼炉冶炼高洁净特殊钢冶金机理”为研究背景开展了一系列研究工作。重点研究了单嘴炉内钢液高效循环所需具的备合理炉型条件、钢液夹杂物的运动去除机理以及钢液中可溶性气体的析出特征，重点取得了以下四个方面的研究结果：.（1）阐明了单嘴炉内钢液循环流动特征及影响因素，并提出了偏心单透气砖、偏心双透气砖两种新的单嘴炉炉型，扩展了炉型体系；.（2）查明了钢液循环过程中夹杂物的运动特征及其去除机制，明确了冶炼过程夹杂物高效去除的关键控制工艺；.（3）阐明了钢液中可溶性气体在单嘴炉中的析出特征及析出程度，并以此为基础提出了单嘴炉高效脱气的关键控制工艺；.（4）国内首次单嘴炉冶炼不锈钢工业试验获得成功，提出了适合于不锈钢这类高合金特殊钢冶炼的单嘴炉炉型结构，并配套提出了单嘴炉处理不锈钢的冶炼工艺。.以上重要研究结果在本行业高水平期刊上发表重要学术论文共12篇，申请与单嘴精炼炉相关专利技术共8项（已授权4项）。依据本项目取得的重要研究结果，单嘴精炼炉冶炼不锈钢成功进行了工业化应用试验，完成10炉奥氏体不锈钢冶炼，累计处理钢液量210吨，全部用于制造大壁厚不锈钢无缝钢管，产品合格率达到100%。.本项目研究为我国高洁净钢的生产制造具有重要的指导意义，开辟了一种具有中国特色的不锈钢精炼新技术，对我国不锈钢生产水平的进步及实物质量的提高具有重要的借鉴和应用价值。