CN101058838A - 出钢过程对钢水进行预精炼的方法 - Google Patents
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Abstract
一种出钢过程对钢水进行预精炼的方法，属于炼钢精炼技术领域。在出钢过程，通过向钢水包内钢水加入铝和精炼熔剂，利用出钢过程钢水“冲入”钢水包形成的强搅拌作用，对钢水进行脱硫、脱氧、夹杂物转变和去除。本发明的优点在于，获得良好脱硫、脱氧、夹杂物控制效果。
Description
技术领域
本发明属于炼钢精炼技术领域，特别是提供了一种出钢过程对钢水进行预精炼的方法。
背景技术
许多钢种要求将硫含量降低至很低含量水平，例如优质低合金高强度钢板，硫含量通常要求低于0.008％，优质管线钢要求硫含量低于0.004％，具备抗HIC性能管线钢的硫含量要求低于0.001％。
也有许多钢种，如各类优质合金结构钢、轴承钢、弹簧钢等，要求将钢中氧含量降低至很低含量水平。除要求低氧含量外，这类钢还需对钢中非金属夹杂物进行控制，尽量去除钢中夹杂物，其中对钢中不变形Al2O3类夹杂物去除要求最为严格。
上述优质钢种的脱硫、脱氧、夹杂物种类转变和去除通常在钢包炉(LF)精炼中进行，在电加热条件下，造渣进行脱硫、扩散脱氧，并利用炉渣—钢水之间精炼作用，将钢液中存在的Al2O3类夹杂物转变为较低熔点的钙、镁铝酸盐类夹杂物，以促进夹杂物聚合和上浮去除。
LF炉外精炼采用的渣系对精炼效果具有重要影响，目前绝大多数采用CaO-Al2O3-SiO2为主的渣系。原日本钢管公司小倉康嗣等(小仓康嗣，菊池良辉，长谷川辉之，二次精錬プロセスの開発と低酸素、低硫鋼溶製法の確立，铁と鋼，72(1986)，p.1309)研究得到的合理精炼渣系为CaO∶SiO2∶Al2O3＝60％∶10％∶30％，神户制钢公司藤本英明等(藤本英明，副岛利行，松本洋，松井秀行，前田真一，三村毅，取鍋加熱精錬法の開発，铁と鋼，74(1988)，p.1962)研究得到的合理脱硫渣系为CaO∶SiO2∶Al2O3＝60～65％∶4～6％∶30～35％。所用渣系的特点为：(1)CaO/SiO2比很高；(2)Al2O3含量高，在30％以上。
采用LF工艺方法完成上述优质钢种脱硫、脱氧、夹杂物控制大约需要40～50min时间，近年来炼钢和连铸生产节奏加快，每炉钢水的冶炼生产时间可以控制在35min以内，高拉速连铸浇铸每炉钢水时间小于35min。因此，在许多钢铁厂，优质钢种LF精炼成为提高生产效率的限制性环节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种出钢过程对钢水进行预精炼的方法，
本发明提出了一种对优质钢种在出钢和随后吹氩搅拌过程进行“预精炼”的方法，即在出钢过程，通过向钢水包内钢水加入铝和精炼熔剂，利用出钢过程钢水“冲入”钢水包形成的强搅拌作用，对钢水进行脱硫、脱氧、夹杂物转变和去除。具体工艺操作如下：
(1)在出钢开始后向钢包内钢水加入铁合金(硅铁、锰铁等)、铝脱氧剂(铝、铝铁合金、铝锰铁等)、预精炼用熔剂，其中铝脱氧剂加入量须使钢液[Al]达到0.015％～0.07％，预精炼用熔剂加入量为4～10kg/t钢，预精炼用熔剂加入应在出钢量为0～1/4转炉钢水量时完成。
(2)钢水包装备有底吹氩钢水搅拌装置，在出钢过程对钢水进行吹氩搅拌，底吹Ar流量范围为30Nl/min～1000Nl/min。
(3)出钢后，若钢包可以加包盖，则采用200Nl/min～2000Nl/min的吹氩流量搅拌钢水；若不可以加包盖，则采用30Nl/min～1000Nl/min的吹氩流量搅拌钢水。以免包内钢水表面“裸露”，造成钢水二次氧化。
(4)吹氩3～10min后，在炼钢终点钢水[S]为0.008％～0.012％条件下，脱硫率为30％～80％，钢水中夹杂物全部为CaO-SiO2-Al2O3-MgO类夹杂物，钢水T[O]为0.002％～0.005％。
(5)对某些要求极低硫(＜10ppm)、极低氧(＜10ppm)含量控制的钢种，可将经上述预精炼处理钢水，采用LF工艺进行进一步精炼，但LF精炼时间可以显著缩短至25～35min。
本发明的预精炼用熔剂包括CaO和CaF2，熔剂由石灰和萤石配制，其中石灰量在85～95％，萤石量5～15％，均为质量百分比，熔剂中不含有Al2O3。在实际使用过程，由于铝脱氧剂氧化生成Al2O3进入炉渣，从而保证炉渣成分进入CaO∶SiO2∶Al2O3＝(50～65)％∶(4～10)％∶(25～35)％合理范围。
本发明的优点在于，获得良好脱硫、脱氧、夹杂物控制效果。
附图说明
图1为8个试验炉次转炉吹炼终点、出钢后和吹氩搅拌处理后钢水[S]含量变化情况。在转炉吹炼终点，钢水[S]平均为0.00825％，出钢后钢包内钢水[S]为0.00487％，经吹氩搅拌处理后[S]为0.0029％，通过预精炼处理，钢水脱硫效率平均达到了66％。
对钢水进行预精炼的另一目的是脱氧和进行夹杂物转变和去除，本次试验，经过出钢和出钢后搅拌处理，钢水T[O]含量降低至0.00126％～0.00206％，平均为0.00169％，达到了很好脱氧效果。
图2为经出钢预精炼处理后钢水试样中观察到的典型非金属夹杂物照片，可以看到，通过预精炼，已观察不到大尺寸簇群状Al2O3夹杂物存在，钢水中夹杂物绝大多数为球状、块状镁、钙铝酸盐类夹杂物和小尺寸条状Al2O3夹杂。
具体实施方式
实施例(8个炉次试验结果)：
130t氧气复吹转炉，铁水经喷粉脱硫预处理，转炉吹炼结束时钢水[C]含量在0.04％～0.09％。转炉出钢过程向钢水包加入合金、铝锰铁和预精炼熔剂，其中铝锰铁(含铝22％左右)加入量在1000～1200kg，预精炼熔剂600kg左右。出钢结束后钢水包运至吹氩站进行大约10min底吹氩搅拌。
表1为转炉吹炼终点炉内炉渣、出钢结束后钢包内炉渣和吹氩搅拌处理后钢包内炉渣化学成分，可以看到，经过转炉出钢预精炼处理，炉渣T.Fe含量由27％以上降低至1.2％以下，炉渣SiO2含量控制在8％以下，CaO和Al2O3含量分别达到了51％和27％以上。
表1、转炉终点、出钢结束和吹氩搅拌结束时炉渣化学成分(％)
| 炉次 | CaO | SiO2 | MgO | MnO | Al2O3 | T.Fe | CaF2 | S |
| 转炉终点 | 41.76 | 6.60 | 10.22 | 0.74 | 2.76 | 27.03 | 0.05 | |
| 转炉出钢后 | 52.56 | 6.20 | 5.18 | 0.93 | 23.91 | 4.54 | 4.50 | 0.17 |
| 吹氩搅拌 | 51.33 | 8.13 | 5.92 | 1.16 | 27.59 | 1.12 | 4.17 | 0.16 |
Claims (4)
1、一种出钢过程对钢水进行预精炼的方法，其特征在于，工艺步骤为：
(1)在出钢开始后向钢包内钢水加入铁合金、铝脱氧剂及预精炼用熔剂，其中铝脱氧剂加入量须使钢液[Al]达到0.015％～0.07％，预精炼用熔剂加入量为4～10kg/t钢，预精炼用熔剂加入应在出钢量为0～1/4转炉钢水量时完成；
(2)钢水包装备有底吹氩钢水搅拌装置，在出钢过程对钢水进行吹氩搅拌，底吹Ar流量范围为30Nl/min～1000Nl/min；
(3)出钢后，若钢包加包盖，则采用200Nl/min～2000Nl/min的吹氩流量搅拌钢水；若钢包不加包盖，则采用30Nl/min～1000Nl/min的吹氩流量搅拌钢水，以免包内钢水表面“裸露”，造成钢水二次氧化；
(4)吹氩3～10min后，在炼钢终点钢水[S]为0.008％～0.012％条件下，脱硫率为30％～80％，钢水中夹杂物全部为CaO-SiO2-Al2O3-MgO类夹杂物，钢水T[O]为0.002％～0.005％。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，对某些要求硫＜10ppm氧＜10ppm含量控制的钢种，将经上述预精炼处理钢水，采用LF工艺进行进一步精炼，但LF精炼时间可显著缩短至25～35min。
3、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铝脱氧剂包括铝、铝铁合金、铝锰铁。
4、按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预精炼用熔剂包括CaO和CaF2，CaO量在85～95％，CaF量5～15％，均为质量百分比，在实际使用过程，由于铝脱氧剂氧化生成Al2O3进入炉渣，保证炉渣成分进入CaO∶SiO2∶Al2O3＝(50～65)％∶(4～10)％∶(25～35)％范围。
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