CN102234702B

CN102234702B - 控制钢中氧含量的方法

Info

Publication number: CN102234702B
Application number: CN 201110220305
Authority: CN
Inventors: 王海兵; 苏雄杰; 张珉; 王鑫
Original assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Chengdu Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2011-08-02
Filing date: 2011-08-02
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-08-02
Also published as: CN102234702A

Abstract

本发明公开了一种控制钢中氧含量的方法。所述控制钢中氧含量的方法包括以下步骤：初炼钢水；在出钢过程中向钢包内加入含铝脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌；进行钢包炉精炼，加热造渣，然后加入扩散脱氧剂进行强化脱氧，以快速形成白渣；对钢液进行喂钙线处理；再进行真空处理，然后软吹氩；对钢液停吹氩进行镇静处理，净化钢液，然后进行连铸。根据本发明的方法，可以避免钢液的再次污染，可以减少形成细小Al₂O₃夹杂的几率，并且可以提高钢水的浇铸性能。

Description

控制钢中氧含量的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种控制钢中氧含量的方法。

背景技术

近年来，用户对纯净钢的需求量越来越大。钢中的氧含量高，意味着钢的清洁度低，钢中存在较多的非金属夹杂物。非金属夹杂物会降低钢的塑性、韧性和疲劳性能，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。因此，不仅要将钢中的氧含量控制得很低，而且要严格控制钢中的Al₂O₃夹杂，同时较少的Al₂O₃夹杂也是实现连铸过程中低过热度浇铸的关键。因此，控制钢中的氧含量和夹杂物的组成、形态、尺寸和分布等是炼钢工艺研究的重要内容。

由于铝是强脱氧元素，能有效地将钢水中的氧降到较低水平，因此在炼钢工艺中铝作为脱氧剂被广泛地应用。然而，单独用铝脱除钢水中的氧如果控制得不当，可能在钢中形成细小的Al₂O₃夹杂，而这些细小的Al₂O₃夹杂难以上浮而残留在钢中，从而形成钢的质量缺陷。同时，细小的Al₂O₃夹杂粘附在水口的内壁形成结瘤物，如果粘附的结瘤物进入钢中，则易引起钢材探伤检验不合格。因此，冶金工作者长期以来一直致力于对钢水中氧含量的控制方法进行研究。

目前，通过降低钢中氧含量来生产高纯净钢的方法包括：采用转炉或电炉初炼钢水，出钢过程中加入铝或硅铝等脱氧剂进行预脱氧；在钢包炉(LF)进行精炼，并喂入铝线进行深脱氧；LF炉精炼结束后，再进行真空处理；最后，送入结晶器进行连铸。此外，也可以通过在真空处理后加铝进行终脱氧来降低氧含量。然而，在预脱氧用铝外、LF炉喂入铝线深脱氧以及用铝终脱氧的方法中，都采用铝来进行脱氧，存在的问题是：容易在钢中形成细小的Al₂O₃夹杂，而细小的Al₂O₃夹杂上浮困难而变得难以去除。Al₂O₃夹杂残留在钢中，对钢材的安全使用构成极大的威胁。因此，一般采用喂钙线对钢水中的高熔点的Al₂O₃夹杂进行变性处理，形成低熔点的铝酸钙，以此来提高钢水的可浇铸性能。然而，如果钙加入量不足容易生成高熔点铝酸钙系夹杂物；相反，如果加入的钙过多，则会产生更加难以去除的高熔点的CaS，这样不仅不能达到预期的冶金效果，反而会恶化钢的质量。

因此，本领域急需有效地解决钢中氧含量控制的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种有效地控制钢中氧含量的方法。

为解决上述问题，本发明提出了一种控制钢中氧含量的方法，所述控制钢中氧含量的方法包括以下步骤：在电炉内初炼钢水；在出钢过程中向钢包内加入含铝脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌；进行钢包炉精炼，加热造渣，然后加入扩散脱氧剂进行强化脱氧，以快速形成白渣，不再喂铝线脱氧；对钢液进行喂钙线处理；然后对钢液进行真空处理，然后软吹氩；对钢液停吹氩进行镇静处理，净化钢液后，再进行连铸。

根据本发明，进行预脱氧加入的含铝脱氧剂可以由铝和硅铝钡钙组成。在进行预脱氧的步骤中，每吨钢可以加入2.2Kg～2.8Kg的铝和2.0Kg～2.5Kg的硅铝钡钙。

根据本发明，在加入扩散脱氧剂进行强化脱氧的步骤中，控制渣中的FeO和MnO的总量不超过0.5wt％，将炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制在5.5～6.5。在加入扩散脱氧剂进行强化脱氧的步骤中，控制炉渣中的Al₂O₃的重量为炉渣重量的25％～35％。所述扩散脱氧剂优选为电石，每吨钢可以加入0.4Kg～0.8Kg的电石。

根据本发明，在形成白渣后且在喂钙线处理前，需将白渣保持15min～30min。

根据本发明，在进行真空处理的步骤中，可以将真空度控制在67Pa以下，真空处理的时间可以为15min～20min。在真空处理后软吹氩的步骤中，软吹氩的时间可以为8min～10min。

根据本发明，对钢液停止吹氩10min～15min后进行连铸。

根据本发明，在喂钙线处理前钢液中的硫质量分数不超过0.0080wt％。在喂钙线处理步骤中，钙线优选为硅钙线，每吨钢喂入的硅钙线量可以为0.4Kg～0.8Kg。

根据本发明，进行连铸的步骤中，可以对连铸大包长水口采用密封垫和氩气保护浇铸。

根据本发明，在加热造渣的步骤中，以所用渣料的重量为100份计，渣料可以含有60～68重量份的CaO、15～20重量份的Al₂O₃、不超过5.0重量份的SiO₂、不超过3.0重量份的MgO、10～15重量份的CaF₂。

根据本发明，铝脱氧在钢水预脱氧时进行，后工序不用铝脱氧，可用扩散脱氧剂强化脱氧，从而避免了钢水的再次污染，减少了形成细小Al₂O₃夹杂的几率，提高了钢水的浇铸性能。

本发明方法简便易操作，充分利用了现有工艺流程和设备，不需要对设备进行添加或改造，具有很好的应用前景。

具体实施方式

为了有效地控制钢中的氧含量，本发明采用在初炼钢水后一次性加入足够的铝进行脱氧而在随后的工序中不再加铝进行脱氧。具体地讲，根据本发明的控制钢中氧含量的方法，从控制钢水冶金质量的角度考虑，在初炼钢水出钢过程中向钢包内一次性加入足够的铝脱氧，在精炼工序不再加铝进行深脱氧，LF炉精炼期造高碱度白渣，将炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制为5.5～6.5，精炼结束后，停止吹氩进行镇静，以充分排出夹杂物。

具体地说，对初炼后的钢水(即，在氧含量比较高的情况下)一次性地加入足够量的铝进行脱氧，同时加入复合脱氧剂硅铝钡钙进一步脱氧。铝的脱氧能力较强，在初炼后的钢水中加入的铝快速地将钢中的溶解氧转变成Al₂O₃产物，通过底吹氩搅拌，将聚集的珊瑚状的大型Al₂O₃夹杂从钢水中排出，同时加入复合脱氧剂促使形成低熔点的大颗粒复合夹杂，这种夹杂极易上浮，从而进一步消除了Al₂O₃夹杂的危害，因而能够有效地控制钢中的氧含量。

在LF炉精炼期不再加入铝进行深脱氧，因为此时钢水的氧含量较低，单独加铝脱氧，容易形成细小的Al₂O₃夹杂，难以上浮。在LF炉精炼期造高碱度白渣，并且加入电石等扩散脱氧剂进行强化脱氧，将炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制在5.5～6.5，炉渣中的FeO和MnO的总量不超过0.5wt％(这里，wt％是指质量百分比)，从而提高精炼过程的脱氧率20％～40％。

然后，将白渣保持一定的时间(例如，保持15min～30min)，之后对钢液进行喂钙线处理。随后，在真空度67Pa以下进行真空度处理，精炼结束后，对钢液进行软吹氩，停吹氩气镇静，净化钢液。最后，对钢水进行连铸，从而完成本发明的方法。

下面将结合具体的实施例来解释本发明的控制钢中氧含量的方法。

根据本发明的控制钢中氧含量的方法包括如下步骤：

a、在电炉内初炼钢水；

b、在出钢过程中向钢包内加入含铝脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌，其中，含铝脱氧剂为铝与硅铝钡钙；

c、然后，将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位，严禁再喂入铝线脱氧，加入合成渣料后加热造渣，加入扩散脱氧剂(例如，电石)强化脱氧，快速形成白渣，确保渣中FeO和MnO的总量不超过0.5wt％，将炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制在5.5～6.5，基于炉渣的总重量，炉渣中的Al₂O₃为25wt％～35wt％；

d、将白渣保持时间15min～30min后，对钢液进行喂钙线处理；

e、精炼结束且喂入钙线处理后，在67Pa以下的真空度进行处理，处理时间为15min～20min，真空处理后软吹氩8min～10min；

f、软吹氩结束后，钢液停吹氩进行镇静处理(例如，静置10min～15min)，净化钢液，然后连铸开浇。

根据本发明，在步骤b中，对于含铝脱氧剂的加入量，每吨钢加入的铝为2.2Kg～2.8Kg，每吨钢加入的复合脱氧剂为2.0Kg～2.5Kg。这里，铝主要起到脱氧的作用，复合脱氧剂硅铝钡钙除促进铝的脱氧外，还可促使Al₂O₃形成低熔点的大颗粒复合夹杂，这种夹杂极易上浮，从而进一步消除了Al₂O₃夹杂的危害。

根据本发明，在步骤c中，造渣时渣料的加入量为每吨钢12Kg～14Kg。渣料的主要指标为：每100重量份的渣料中，含有60～68重量份的CaO、15～20重量份的Al₂O₃、不超过5.0重量份的SiO₂、不超过3.0重量份的MgO、10～15重量份的CaF₂。此外，在步骤c中，作为扩散脱氧剂的电石的加入量为每吨钢加入0.4Kg～0.8Kg(优选地为0.5Kg)的电石。然而，本发明不限于此，只要加入的扩散脱氧剂可以在钢渣界面参与冶金反应，就可采用该扩散脱氧剂。例如，扩散脱氧剂除了可以为电石之外，也可以是铝粉或硅铁粉、硅钙粉等脱氧材料。

根据本发明，在步骤d中，钙处理前钢液中的硫质量分数不超过0.0080％。此外，在步骤d中，钙处理中钙线优选为硅钙线，其喂入量为每吨钢喂入0.4Kg～0.8Kg的硅钙线。

根据本发明，在步骤e中，连铸大包长水口采用密封垫和氩气保护浇铸。

因此，与其它工艺相比，根据本发明的控制钢中氧含量的方法，通过预脱氧加入复合硅铝钡钙脱氧剂，便于夹杂物快速形成大颗粒夹杂物上浮，经过炉外精炼后，可以将钢中最终的氧含量控制在0.0015％以内，因此可显著提高钢的纯净度。

下面将结合具体的实施例来描述根据本发明的控制钢含量的方法。

实施例1：

采用70吨高阻抗超高功率电弧炉炼钢，其工艺步骤如下：

1)在电炉内初炼钢水；

2)在出钢过程中向钢包内加入脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌，其中，加入的脱氧剂为铝和硅铝钡钙，每吨钢加入2.3Kg的铝和2.2Kg的硅铝钡钙；

3)将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位，不再喂入铝线脱氧，每吨钢加入12Kg合成渣料后加热造渣，按每吨钢加入0.45Kg电石进行强化脱氧，快速形成白渣，炉渣中FeO和MnO的总量为0.33wt％，炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制在5.5，炉渣中含有28wt％的Al₂O₃；

4)白渣保持时间在28min后，钢中的S质量分数为0.006％，对钢水进行喂钙线处理，每吨钢喂入0.5Kg的硅钙线；

5)在精炼结束后且在喂入钙线处理后，在67Pa以下的真空度处理，处理时间为15min，真空处理后软吹氩10min，停吹氩镇静13min；

6)连铸开浇。连铸大包长水口采用密封垫和氩气保护浇铸。钢中的T[O]＝0.0012％。

实施例2：

采用70吨高阻抗超高功率电弧炉炼钢，其工艺步骤如下：

1)在电炉内初炼钢水；

2)在出钢过程中向钢包内加入脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌，其中，加入的脱氧剂为铝和硅铝钡钙，每吨钢加入2.5Kg的铝和2.5Kg的硅铝钡钙；

3)将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位，不再喂入铝线脱氧，每吨钢加入13Kg合成渣料后加热造渣，按每吨钢加入0.6Kg电石进行强化脱氧，快速形成白渣，炉渣中FeO和MnO的总量为0.45wt％，炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制在5.9，炉渣中含有32wt％的Al₂O₃；

4)白渣保持时间在23min后，钢中的S为0.008wt％，对钢水进行喂钙线处理，每吨钢喂入0.6Kg的硅钙线；

5)在精炼结束后且在喂入钙线处理后，在67Pa以下的真空度处理，处理时间为15min，真空处理后软吹氩9min，停吹氩镇静12min；

实施例3：

采用70吨高阻抗超高功率电弧炉炼钢，其工艺步骤如下：

1)在电炉内初炼钢水；

2)在出钢过程中向钢包内加入脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌，其中，加入的脱氧剂为铝和硅铝钡钙，每吨钢加入2.6Kg的铝和2.0Kg的硅铝钡钙；

3)将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位，不再喂入铝线脱氧，每吨钢加入14Kg合成渣料后加热造渣，按每吨钢加入0.7Kg电石进行强化脱氧，快速形成白渣，炉渣中FeO和MnO的总量为0.40wt％，炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制在6.4，炉渣中含有34wt％的Al₂O₃；

4)白渣保持时间在20min后，钢中的S为0.004wt％，对钢水进行喂钙线处理，每吨钢喂入0.8Kg的硅钙线；

5)在精炼结束后且在喂入钙线处理后，在67Pa以下的真空度处理，处理时间为18min，真空处理后软吹氩8min，停吹氩镇静10min；

6)连铸开浇。连铸大包长水口采用密封垫和氩气保护浇铸。钢中的T[O]＝0.0013％。

对比例：

采用70吨高阻抗超高功率电弧炉炼钢，其工艺步骤如下：

1)在电炉内初炼钢水，同时每吨钢加入1.0Kg～1.5Kg的铝和3.0Kg～3.5Kg硅铝钡钙；

2)将盛有钢水的钢包吊运至LF精炼工位，此时，每吨钢再喂入0.3Kg～0.9Kg的铝线脱氧，将炉渣碱度(％CaO/％SiO₂)控制在3～4，渣中FeO和MnO的总量为1.0～2.0wt％；

3)进行真空处理，其后无软吹氩时间，再进行连铸。最终此工艺钢中的T[O]＝0.0020％～0.0040％。

将实施例1至3与对比例进行对比，可以发现，采用本发明的方法，可以将钢中的氧含量控制在0.0015％以下，因此，本发明的方法可以更加有效地控制钢中的氧含量。

根据本发明，铝脱氧在钢水预脱氧时进行，后工序不用铝脱氧，从而避免了钢水的再次污染，减少了形成细小Al₂O₃夹杂的几率，提高了钢水的浇铸性能。

因此，本发明与其它工艺相比，有以下的优势和有益效果：

第一，通过预脱氧加入复合硅铝钡钙脱氧剂，便于夹杂物快速形成大颗粒夹杂物上浮，可显著提高钢的纯净度；

第二，铝脱氧在钢水预脱氧时进行，后工序不用铝脱氧，避免了钢水的再次污染，减少了形成细小Al₂O₃夹杂的几率，连铸的浇铸性能提高。

因此，本发明方法简便易操作，充分利用了现有工艺流程和设备，不需要对设备进行添加或改造，具有很好的应用前景。

Claims

1.一种控制钢中氧含量的方法，所述控制钢中氧含量的方法包括以下步骤：

初炼钢水；

在出钢过程中向钢包内加入含铝脱氧剂进行预脱氧，每吨钢加入2.2kg～2.8kg的铝和2.0kg～2.5kg的硅铝钡钙，并采用底吹氩气搅拌；

进行钢包炉精炼，加热造渣，不再喂铝线脱氧，然后加入0.4kg～0.8kg的电石作为扩散脱氧剂进行强化脱氧，以快速形成白渣，将炉渣碱度控制在5.5～6.5；

对钢液进行喂钙线处理，其中，对钢液进行喂钙线处理前钢水中的硫不超过0.0080wt%；

然后，对钢液进行真空处理，然后软吹氩；

对钢液停吹氩进行镇静处理，净化钢液，然后进行连铸，

其中，在加热造渣的步骤中，以所用渣料的重量为100份计，渣料含有60～68重量份的CaO、15～20重量份的Al₂O₃、不超过5.0重量份的SiO₂、不超过3.0重量份的MgO、10～15重量份的CaF₂。

2.根据权利要求1所述的控制钢中氧含量的方法，其特征在于在加入扩散脱氧剂进行强化脱氧的步骤中，控制炉渣中的FeO和MnO的总量不超过0.5wt%，控制炉渣中的Al₂O₃的重量为炉渣重量的25%～35%。

3.根据权利要求1所述的控制钢中氧含量的方法，其特征在于对钢液进行喂钙线处理的步骤中，喂入的钙线为硅钙线，每吨钢喂入的硅钙线量为0.4kg～0.8kg。

4.根据权利要求1所述的控制钢中氧含量的方法，其特征在于镇静处理的时间为10min～15min。