CN101545028A - 一种多功能真空精炼工艺 - Google Patents
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Abstract
一种多功能真空精炼工艺，其包括如下步骤：1)RH脱磷，根据RH处理开始起始钢中自由氧含量及转炉工序钢包磷、硫含量，RH保持真空度5～6kpa，加入脱磷粉剂，钢水磷含量为0.005％～0.010％；2)脱磷结束后，真空度≤72pa，进入脱碳阶段；气体流量控制在1200～1600Nl/min，温度1585～1595℃；3)脱碳结束，加铝脱氧，脱氧后，加入脱硫剂，加入量为4～8kg/t，钢水脱硫；4)合金化配置，达到钢种最终成分要求；5)RH破真空，钢包底吹氩搅拌，喂包芯线，深脱氧及夹杂物变性处理；6)喂线结束后，钢包底吹氩搅拌，使夹杂物充分上浮；7)搅拌结束，钢包顶渣上面加入铝粉，顶渣进行充分脱氧，进一步降低钢水总氧含量。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，特别涉及一种多功能真空精炼工艺。
背景技术
钢水真空精炼是目前冶炼钢铁的主要炉外精炼手段之一，转炉→钢水真空精炼→连铸为现在广泛应用的炼钢流程。钢水真空精炼已经成为冶炼如超低碳、高等级管线钢的钢种的必备手段，采用钢水真空精炼不但可以降低钢水中气体含量及碳含量，而且可以提高钢水的纯净度。
钢水真空精炼，由于其适应性强，效率高，效果好，精炼操作简单方便等一系列优点，在炉外精炼技术中占据了主导地位。但是目前钢水真空精炼只为单一功能，如脱碳功能。
中国专利申请号CN1220316公开了一种钢水精炼工艺，其工艺过程：1)在RH钢包台车开往RH处理工位过程中，进行底吹Ar搅拌预处理；2)RH处理过程中，钢水F(O)≤20ppm时，向钢包中喂入复合脱硫芯线进行脱硫处理；3)在RH处理结束真空槽破坏真空的同时，向钢包中喂入CaSi芯线进行钙处理，或在RH处理结束测温取样后，在吹Ar的同时立即喂入CaSi芯线进行钙处理。
在上述技术中没有脱磷、脱碳及脱硫的过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能真空精炼工艺，实现真空钢液循环(RH精炼)炉外精炼工艺多功能化，降低转炉负荷，缩短整个冶炼周期，提高生产效率，可生产超低磷、超低碳及超低硫钢种；而且降低处理过程增氮量，减少温降，又可提高钙的收得率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，
一种多功能真空精炼工艺，其包括如下步骤：
1)脱磷，
RH脱磷，RH处理起始温度为1565～1590℃，RH起始自由氧含量在300～600ppm之间；
根据RH处理开始起始钢中自由氧含量及转炉工序钢包磷、硫含量，RH保持真空度在5～6kpa期间加入脱磷粉剂，对于钢水磷含量要求为0.005％～0.010％，脱磷粉剂加入量为6～8kg/t，进行钢水脱磷；脱磷剂分批加入，在脱磷剂加入之后，提高RH真空度至150pa以下，脱磷时间维持5～8分钟，脱磷期间温度控制在1560～1580℃：
2)脱碳，
脱磷结束后，提高真空度，要求真空度≤72pa，进入脱碳工艺阶段；脱碳过程气体流量控制在1200～1600Nl/min，脱碳期间温度保持在1585～1595℃；
3)脱氧、脱硫，
在脱碳结束后，将气体流量调整到1200～1400Nl/min，加铝脱氧，铝含量控制在0.020～0.050％，在充分脱氧后，加入脱硫剂，加入量为4～8kg/t，进行钢水脱硫；
4)脱硫结束根据钢种其他成分具体要求进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求；
5)在RH处理结束破真空后，钢包底吹氩搅拌，喂入硅钙或硅钙钡包芯线，进行钢液进一步深脱氧及夹杂物变性处理，包芯线喂入量1.5～2.5kg/t；钢包底吹氩流量控制4～6Nm3/h；
6)在喂入包芯线结束后，为使夹杂物充分上浮，采用钢包底吹氩搅拌作业，钢包底吹氩流量控制2～4Nm3/h，搅拌时间控制在3～5分钟；
7)搅拌作业结束后，在钢包顶渣上面加入适量铝粉，加入量控制在0.8～1.2kg/t，对钢液顶渣进行充分脱氧，进一步降低钢水总氧含量。
进一步，所述的脱磷剂的成分质量百分比为CaO 40％～60％，CaF210％～25％，Fe2O3 15％～25％。
所述的脱硫剂的成分质量百分比为CaO 75～90％，CaF2 10％～25％。另外，脱磷剂加入期间，如果温度过低，可使用顶枪吹氧加铝方式进行温度调整，氧铝比控制在1：1，每次加铝量控制在10～20kg，进行温度调整。
脱磷剂加入前期，如果钢水起始自由氧量低于300ppm，可以采用顶枪吹氧形式，向钢水中补充自由氧，使得钢水起始自由氧达到300～600ppm。
对于脱磷来讲，冶金条件是低温，高碱度及氧化性气氛。对于脱碳来讲，主要是钢中具有一定的自由氧及较低的CO分压力，真空条件为脱碳创造了较为良好的条件。对于脱硫来说，冶金条件主要是高温、低氧位及良好的动力学条件；
脱磷工艺主要在真空精炼前期温度较低，钢中自由氧含量较高，通过加入脱磷剂提高碱度的热力学条件以及钢液真空循环的动力学条件，将脱磷工艺完成；
在脱磷工艺结束后，利用钢中自由氧及高真空度热力学条件将脱碳工艺完成；
在脱碳工艺结束后，利用钢种剩余自由氧与铝的化学放热反应，达到脱硫高温的热力学条件；利用钢水中铝含量的控制，使得钢包顶渣充分脱氧，营造还原性气氛，钢液在高真空度条件下，通过调整提升气体流量，加大钢液环流量，为脱硫创造良好的动力学条件，达到钢液脱硫的工艺目的；
利用夹杂物变性处理原理及夹杂物上浮理论，进行夹杂物变性及减少钢水夹杂物工艺手段达到洁净钢水的目的；
最后利用钢包顶渣加入强脱氧剂，使得钢包顶渣充分脱氧技术，进一步减少钢中总氧，提高钢水纯净度；
防止钢水回磷的理论依据，主要是通过脱磷剂及脱硫剂加入来提高钢包顶渣碱度生成不易还原的磷化物(如钙磷酸盐等)，而不产生氧化磷的直接产物，使得钢水难以回磷。另外，由于在精炼处理过程中，钢包顶渣很少，处理钢水起始磷含量与铁水磷含量比较又很低，而且脱磷剂及脱硫剂的直接加入钢水中，在真空条件下存在着钢包反应、真空槽内钢液反应及浸渍管钢液反应三大反应界面，脱磷剂及脱硫剂与钢液的反应界面积远远大于钢水与钢渣的反应的界面积，即脱磷速度远大于回磷速度，由此避免钢水回磷。
转炉出钢钢包可根据钢种要求可以适当加入部分高碳锰铁，进行锰成分的粗调，但不准加入其他脱氧剂，转炉出钢结束后加入铝渣400～800kg于钢包顶渣上面；
本发明的有益效果
本发明实现真空钢液循环炉外精炼工艺多功能化，降低转炉负荷，缩短整个冶炼周期，提高生产效率，降低冶炼成本，为生产超低磷、超低碳及超低硫钢种开发一条新的精炼工艺。
附图说明
图1为本发明多功能真空精炼工艺流程图。
具体实施方式
参见图1，本发明真空精炼工艺流程的一个实施例：
实施例1
步骤101，RH环流开始2分钟后，进行测温、定氧取样操作；根据转炉钢包成分磷，计算出脱磷剂加入量，分批次加入；加入后，即刻进行温度及自由氧含量调整；进入脱磷阶段，根据转炉钢包磷含量确定脱磷周期，转炉钢包磷含量为0.010％时，脱磷周期5分钟；转炉钢包磷含量为0.015％时，脱磷周期控制在8分钟；
RH脱磷，RH处理起始温度为1580℃，RH起始自由氧含量在500ppm；
根据RH处理开始起始钢中自由氧含量及转炉工序钢包磷、硫含量，RH保持真空度在5.7kpa期间加入脱磷粉剂，对于钢水磷含量要求为0.008％，脱磷粉剂加入量为6kg/t，进行钢水脱磷；脱磷剂分批加入，在脱磷剂加入之后，提高RH真空度至150pa，脱磷时间维持7分钟，脱磷期间温度控制在1580℃；
步骤102，根据处理开始碳含量及处理终了碳含量确定保脱碳时间，起始碳含量为0.03％时，脱碳时间为10分钟，起始碳含量为0.06％时，脱碳时间为15分钟，测温、定氧；环流2分钟后加铝脱氧；
脱磷结束后，提高真空度，要求真空度达到72pa，进入脱碳工艺阶段；脱碳过程气体流量控制在1200Nl/min，脱碳期间温度保持在1585℃；
步骤103，根据RH起始硫含量计算出脱硫剂之后加入脱硫剂，进行脱硫作业，确定脱硫作业时间，当起始硫含量为0.006％时，保持脱硫时间为8分钟；当起始硫含量为0.004％时，保持脱硫时间为4分钟；
在脱碳结束后，将气体流量调整到1200Nl/min，加铝脱氧，铝含量控制在0.035％，在充分脱氧后，加入脱硫剂，加入量为6kg/t，进行钢水脱硫；
步骤104，脱硫结束根据钢种其他成分具体要求进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求；
步骤105，在RH处理结束破真空后，钢包底吹氩搅拌，喂入硅钙或硅钙钡包芯线，进行钢液进一步深脱氧及夹杂物变性处理，包芯线喂入量2.0kg/t；钢包底吹氩流量控制4Nm3/h；
步骤106，在喂入包芯线结束后，为使夹杂物充分上浮，采用钢包底吹氩搅拌作业，钢包底吹氩流量控制2Nm3/h，搅拌时间控制在5分钟；
步骤107，搅拌作业结束后，在钢包顶渣上面加入适量铝粉，加入量控制在1.0kg/t，对钢液顶渣进行充分脱氧，进一步降低钢水总氧含量。
实施例2
RH脱磷，RH处理起始温度为1590℃，RH起始自由氧含量在600ppm；
根据RH处理开始起始钢中自由氧含量及转炉工序钢包磷、硫含量，RH保持真空度在5.2kpa期间加入脱磷粉剂，对于钢水磷含量要求为0.005％，脱磷粉剂加入量为6kg/t，进行钢水脱磷；脱磷剂分批加入，在脱磷剂加入之后，提高RH真空度至120pa，脱磷时间维持6分钟，脱磷期间温度控制在1570℃；
根据处理开始碳含量及处理终了碳含量确定保脱碳时间，起始碳含量为0.03％时，脱碳时间为10分钟，起始碳含量为0.06％时，脱碳时间为15分钟，测温、定氧；环流2分钟后加铝脱氧；
脱磷结束后，提高真空度，要求真空度达到72pa，进入脱碳工艺阶段；脱碳过程气体流量控制在1600Nl/min，脱碳期间温度保持在1590℃；
根据RH起始硫含量计算出脱硫剂之后加入脱硫剂，进行脱硫作业，确定脱硫作业时间，当起始硫含量为0.006％时，保持脱硫时间为8分钟；当起始硫含量为0.004％时，保持脱硫时间为4分钟；
在脱碳结束后，将气体流量调整到1400Nl/min，加铝脱氧，铝含量控制在0.050％，在充分脱氧后，加入脱硫剂，加入量为8kg/t，进行钢水脱硫；
脱硫结束根据钢种其他成分具体要求进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求；
在RH处理结束破真空后，钢包底吹氩搅拌，喂入硅钙或硅钙钡包芯线，进行钢液进一步深脱氧及夹杂物变性处理，包芯线喂入量2.5kg/t；钢包底吹氩流量控制6Nm3/h；
在喂入包芯线结束后，为使夹杂物充分上浮，采用钢包底吹氩搅拌作业，钢包底吹氩流量控制4Nm3/h，搅拌时间控制在5分钟；
搅拌作业结束后，在钢包顶渣上面加入适量铝粉，加入量控制在1.2kg/t，对钢液顶渣进行充分脱氧，进一步降低钢水总氧含量。
综上所述，本发明充分利用真空精炼工艺的特点，按照不同的真空处理阶段，根据不同阶段的冶金热力学条件，进行不同的脱磷、脱碳及脱硫工艺，充分利用脱磷、脱碳及脱硫的热力学及动力学条件，集脱磷、脱碳及脱硫功能为真空精炼为一体。
Claims (5)
1.一种多功能真空精炼工艺，其包括如下步骤：
1)脱磷，
RH脱磷，RH处理起始温度为1565～1590℃，RH起始自由氧含量在300～600ppm之间；
根据RH处理开始起始钢中自由氧含量及转炉工序钢包磷、硫含量，RH保持真空度在5～6kpa期间加入脱磷粉剂，对于钢水磷含量要求为0.005％～0.010％，脱磷粉剂加入量为6～8kg/t，进行钢水脱磷；脱磷剂分批加入，在脱磷剂加入之后，提高RH真空度至150pa以下，脱磷时间维持5～8分钟，脱磷期间温度控制在1560～1580℃；
2)脱碳，
脱磷结束后，提高真空度，要求真空度≤72pa，进入脱碳工艺阶段；脱碳过程气体流量控制在1200～1600Nl/min，脱碳期间温度保持在1585～1595℃；
3)脱氧、脱硫，
在脱碳结束后，将气体流量调整到1200～1400Nl/min，加铝脱氧，铝含量控制在0.020～0.050％，在充分脱氧后，加入脱硫剂，加入量为4～8kg/t，进行钢水脱硫；
4)脱硫结束根据钢种其他成分具体要求进行合金配置，达到钢种最终成分目标要求；
5)在RH处理结束破真空后，钢包底吹氩搅拌，喂入硅钙或硅钙钡包芯线，进行钢液进一步深脱氧及夹杂物变性处理，包芯线喂入量1.5～2.5kg/t；钢包底吹氩流量控制4～6Nm3/h；
6)在喂入包芯线结束后，为使夹杂物充分上浮，采用钢包底吹氩搅拌作业，钢包底吹氩流量控制2～4Nm3/h，搅拌时间控制在3～5分钟；
7)搅拌作业结束后，在钢包顶渣上面加入适量铝粉，加入量控制在0.8～1.2kg/t，对钢液顶渣进行充分脱氧，进一步降低钢水总氧含量。
2.如权利要求1所述的多功能真空精炼工艺，其特征是，所述的脱磷剂的成分质量百分比为CaO 40％～60％，CaF2 10％～25％，Fe2O3 15％～25％。
3.如权利要求1所述的多功能真空精炼工艺，其特征是，所述的脱硫剂的成分质量百分比为CaO 75～90％，CaF2 10％～25％。
4.如权利要求1所述的多功能真空精炼工艺，其特征是，脱磷剂加入期间，如果温度过低，可使用顶枪吹氧加铝方式进行温度调整，氧铝比控制在1：1，每次加铝量控制在10～20kg，进行温度调整。
5.如权利要求1所述的多功能真空精炼工艺，其特征是，脱磷剂加入前期，如果钢水起始自由氧量低于300ppm，可以采用顶枪吹氧形式，向钢水中补充自由氧，使得钢水起始自由氧达到300～600ppm。
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