CN103194573A - 钢水钙处理方法、复合钙线及钢的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钢水钙处理方法、复合钙线及钢的制作方法。所述钢水钙处理方法包括在底吹氩的供气模式下，以向钢水喂钙线的方式对钢水进行钙处理，并控制所述钙线的喂入位置在距钢液面上裸露区域边缘200～350mm处。所述复合钙线包括内层的纯钙线、外层的钢壳和填充在内外层之间的硅铁粉。所述钢的制作方法包括以下步骤：初炼钢水、预脱氧和LF炉精炼钢水和钙处理，其中，所述钙处理步骤采用如上所述的钢水钙处理方法对钢水进行钙处理。在炼钢过程中使用本发明能够将钙快速带入钢液的深部，延长了钙在钢液中的停留时间，强化了钙处理的效果、并减弱了钢液喷溅强度，最终获得质量较好的钢。

Description

钢水钙处理方法、复合钙线及钢的制作方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种钢水钙处理技术、复合钙线及钢的制作方法。

背景技术

对钢水进行钙处理，即对钢水中残留的高熔点Al₂O₃夹杂进行变性处理，形成低熔点的钙铝酸盐，以此来提高钢水的浇铸性能。具体地讲，可以通过喂线机将钙线喂入钢水中，利用底吹氩搅拌，促进冶金反应的进行，将Al₂O₃脆性夹杂物变成低熔点的钙铝酸盐球型夹杂，有效促进夹杂物的上浮，提高钢水的洁净度，可以减轻中间包水口堵塞问题，为连铸实现低过热度浇铸创造条件。钙处理还可以避免形成长条状的硫化物夹杂，改善钢的各向异性。

在进行钢液钙处理时，由于金属钙的熔点低(838℃)，沸点也低(1450℃)，在钢液中的溶解度很小，加入的钙很容易汽化而损失，同时钢包的底吹氩也将影响钙处理的效果。

目前，国内大多数厂家采用钙线对钢液进行钙处理工艺，现有的钙处理所采用的钙线主要有两种：一种是钙合金包芯线(例如，硅钙线)，一般由钢壳包裹填充合金粉末组成，由粉剂(例如，硅钙粉)组成的包芯线在钙处理过程中容易出现断线、漏粉的现象，达不到高温钢水深部，采用这种钙线的钙处理工艺钙的收得率低、不稳定、波动大，钙处理效果不理想。另一种是实芯纯钙线，即采用厚钢壳包裹的高密度实芯纯钙棒，这种钙线为实芯线，且线质较硬，喂线时不跑偏，能够将钙喂入钢水的较深的部位，使钙在钢水中停留的时间较长，钙的收得率提高。但是该实芯钙线在进行钙处理时，钢液喷溅强度比硅钙包芯线强烈，对钢包的净空高度提出了更高的要求。

可以看出，现有的实芯纯钙线可以在一定程度上提高钙的收得率，但是，由于其未考虑底吹氩对钢液钙处理效果的影响，钙的收得率波动大，钢液喷溅强烈，钢液易溢出包外，对人员的安全也构成了威胁，存在较大的安全隐患。同时喷溅强烈导致钢液吸气，钢的质量也存在隐患。

因此，亟需一种能够克服现有技术的上述不足的钢水钙处理方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。本发明提供一种钢水钙处理方法、复合钙线及钢的制作方法，在钢水精炼过程中使用本发明能够将钙快速带入钢液较深的部位，延长了钙在钢液中的停留时间，强化了钙处理的效果。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钢水钙处理方法。所述钢水钙处理方法为在底吹氩的供气模式下，以向钢水喂钙线的方式对钢水进行钙处理，并控制所述钙线的喂入位置在距离钢液面上裸露区域边缘200～350mm处。

根据本发明的钢水钙处理方法的一个实施例，可将底吹氩的强度控制为1.0～1.8L/min·t钢。

根据本发明的钢水钙处理方法的一个实施例，所述钙线的喂入速度可以为100～120m/min。

根据本发明的钢水钙处理方法的一个实施例，所述钙线可以为纯钙线、铁钙线、硅钙线或复合钙线。

根据本发明的钢水钙处理方法的一个实施例，所述复合钙线可以包括内层的纯钙线、外层的钢壳和填充在内外层之间的硅铁粉。

根据本发明的钢水钙处理方法的一个实施例，所述复合钙线的总重量不低于320g/m；所述内层的纯钙线的重量不低于60g/m，且所述纯钙线按重量百分比计含有95％以上的钙；所述填充在内外层之间的硅铁粉的重量不低于80g/m，且所述硅铁粉按重量百分比计含有70％以上的硅。

本发明的另一方面提供了一种复合钙线，所述复合钙线包括内层的纯钙线、外层的钢壳和填充在内外层之间的硅铁粉。

根据本发明的复合钙线的一个实施例，所述复合钙线的总重量不低于320g/m；所述内层的纯钙线的重量不低于60g/m，且所述纯钙线按重量百分比计含有95％以上的钙；所述填充在内外层之间的硅铁粉的重量不低于80g/m，且所述硅铁粉按重量百分比计含有70％以上的硅。

本发明的另一方面提供了一种钢的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：初炼钢水；在将初炼后的钢水出钢至钢包的过程中向钢包加入预脱氧剂；在钢包精炼炉中精炼钢水；并采用上述的钢水钙处理方法对钢水进行钙处理。

根据本发明的钢的制作方法的一个实施例，所述方法还包括在所述钙处理步骤之后软吹氩10min以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：(1)可以将喂入的钙快速带入钢液的深部，与下部的钢液形成湍流扩散，延长了钙在钢液中的停留时间，使喂入的钙与钢液进行充分反应，将钙的收得率提高至24％以上；(2)采用本发明后可以降低喂线速度，减弱了钢液的喷溅强度；(3)钢液面裸露区域小，钢液吸气量少，钢质纯净。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的钢水钙处理技术及钢的制作方法。在本发明中，如果没有例外的表述，则通常提到的物质中各元素或成分的含量均是重量百分含量。

根据本发明一方面的钢水钙处理方法包括在底吹氩的供气模式下，以向钢水喂钙线的方式对钢水进行钙处理，并控制所述钙线的喂入位置在距离钢液面上裸露区域边缘200～350mm处。

在钢包底吹氩气的供气模式下，钢包底部吹氩吹入钢液气体搅拌的效应是形成一个气泡柱并造成了钢液中的环流，且在钢液面形成局部的裸露区域，而在钢包中始终存在着环流的液体流动，但是液体流动不总是均匀的，而在钢包的某个位置上会出现较弱的流动，因此该处钢液的搅动较弱，称此位置为“死区”。通常，在钢包的中上部形成了环流的循环流，在钢包的底部存在较弱的流动区域，靠近气泡柱的循环流的流向是向上流动的，稍远离气泡柱的循环流的流向是向下流动的，从而形成基本上是封闭的循环流，其中有一部分流体从上部进入底部，最终又从底部区域随着气泡柱而流出。这部分流体可以看作交换液体流动，在这里，钢液与物质的混合交换过程同样通过定向的交换液体流动、湍流扩散以及分子扩散的共同作用来完成的。

将钙线的喂入点控制在距钢液面上裸露区域(例如，因底吹氩形成的裸露)边缘200～350mm的范围内的目的是：在此范围内，因底吹氩在钢包中上部形成的循环流的流向是向下的，此环流可将喂入的钙线快速地带入到钢液较深的部位，与下部的钢液形成湍流扩散，使喂入的钙线在钢液中下部停留较长的时间，进而与钢液进行充分反应，强化了钙处理的效果。同时由于环流的存在，可以将喂入的钙线带入钢液较深的部位，因此可降低喂线速度，减弱了钢液的喷溅强度。如果在靠近气泡柱的循环流或在钢液的吹氩形成的裸露区域内喂线时，环流或气泡柱的速度流向是向上的，喂入的钙线很快被向上的钢流带出钢液，钙在钢液中停留的时间极短，未能与钢液进行充分反应，达不到钢水钙处理的效果。如果远离裸露区域边缘200～350mm距离范围内喂入钙线，由于钢流向下的速度越来越小，不能将喂入的钙线带入钢液的中下部，就需要增加喂线的速度来强化其钙处理效果，这将造成钢液的喷溅强度大，钢液的吸气量(例如，吸氮)增加，钢的质量将受到影响。

进一步地，将底吹氩的强度控制为1.0～1.8L/min·t钢。若底吹氩的强度低于1.0L/min·t钢时，钢包内传质速度过慢，不能快速将喂入的钙带入钢液的其它部位，达不到理想的钙处理精炼效果；若底吹氩的强度高于1.8L/min·t钢时，易造成钢液面上裸露区域过大，导致钢液的吸气量增加，也极易形成卷渣，同时也增加氩气的消耗和成本。

在钙处理过程中，加入的钙线可以是硅钙线、纯钙线、铁钙线、复合钙线等钙线中的任意一种。为了能达到实芯纯钙线良好的钙处理效果的同时，又能减弱钢液喷溅程度，本发明所采用的钙线优选复合纯钙包芯线(又称，复合钙线)，该复合纯钙包芯线包括三层，其内层(芯部)为纯钙线，外层为钢壳和内外层之间填充有硅铁粉。其中，复合纯钙包芯线的总重量不低于320g/m，外径为13mm；其内层的纯钙线的重量不低于60g/m，且纯钙线按重量百分比计含有95％以上的钙；填充在内外层之间的硅铁粉的重量不低于80g/m，且硅铁粉按重量百分比计含有70％以上的硅。

其中，钙线的喂入速度可以为100～120m/min。若喂线速度低于100m/min时，所述钙线喂入钢液的深度太浅，在钢液中的停留时间短，钙的损失较大；喂线速度大于120m/min时，喂入钢液的深度太深，钢液的喷溅强度大，影响钢的质量。

根据本发明的另一方面的复合钙线包括内层的纯钙线、外层的钢壳和填充在内外层之间的硅铁粉。其中，该复合钙线的总重量不低于320g/m，外径为13mm；其内层(芯部)的纯钙线的重量不低于60g/m，且纯钙线按重量百分比计含有95％以上的钙；填充在内外层之间的硅铁粉的重量不低于80g/m，且硅铁粉按重量百分比计含有70％以上的硅。在钢水钙处理的过程中，采用本发明的复合钙线，由于其芯部为纯钙线，外层包裹钢壳，线质较硬，具有较强的钢水穿透能力，使得金属钙的收得率大幅度提高，且可以避免喂线过程中易出现的断线、卡线现象；而在内外层之间填充硅铁粉，一方面可以调整钢水的合金成分，另一方面，由于该中间层的存在，使得热量传递受阻，可以将复合钙线喂入至钢液更深处，减缓芯部金属钙的熔化、气化速度，从而减弱钢液喷溅强度。

根据本发明另一方面的钢的制作方法包括以下步骤：初炼钢水、预脱氧和LF炉(钢包精炼炉)精炼钢水和钙处理。其中，所述钙处理步骤采用如上所述的钢水钙处理方法对钢水进行钙处理。钙处理后可以对钢水软吹氩10min以上，以使遗留在钢液中的反应产物(例如，钙铝酸盐夹杂)充分上浮到渣层中。根据本发明的钢的制造方法还可包括通过连铸将钢水铸成钢坯的操作。

为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例和对比例对其进行进一步说明。

示例1

利用50吨转炉采用根据本发明的钢水钙处理工艺及钢的制作方法进行生产，其工艺步骤如下：在转炉内初炼钢水。在出钢过程中向钢包加入脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌。然后将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位进行精炼。LF炉精炼后，对钢液进行喂复合纯钙包芯线进行钙处理，此时，将底吹氩的强度控制为1.0L/min·t钢，钙线的喂入点确定为距钢液面上裸露区域边缘250mm处，喂线速度为100m/min。钙处理后软吹氩11min，再进行连铸。其中，内层纯钙线的钙含量≥95％，硅铁粉中的硅含量≥70％。该复合纯钙包芯线的外径为13mm、总重量≥320g/m，芯部的纯钙线重≥60g/m，填充的硅铁粉重量≥80g/m。

本示例中，测得钙的收得率为30.17％，钢液喷溅程度较弱。

示例2

利用70吨电炉采用根据本发明的钢水钙处理工艺及钢的制作方法进行生产，其工艺步骤如下：在转炉内初炼钢水。在出钢过程中向钢包加入脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌。然后将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位进行精炼。LF炉精炼后，对钢液进行纯钙包芯线进行钙处理，底吹氩的强度控制为1.8L/min·t钢，钙线的喂入点确定为距钢液面上裸露区域边缘300mm处，喂线速度为110m/min。钙处理后软吹氩10min，再进行连铸。其中，本示例所采用的钙线的最外层为铁皮，芯部为纯钙线，芯部的纯钙线的钙含量≥97％，该钙线的外径为9.5mm，芯部的纯钙线重≥67g/m。

本示例中，测得钙的收得率为33.52％，钢液喷溅程度较弱。

示例3

利用100吨转炉采用根据本发明的钢水钙处理工艺及钢的制作方法进行生产，其工艺步骤如下：在转炉内初炼钢水。在出钢过程中向钢包加入脱氧剂进行预脱氧，并采用底吹氩气搅拌。然后将盛有钢水的钢包吊运至LF炉精炼工位进行精炼。LF炉精炼后，对钢液进行硅钙线进行钙处理，底吹氩的强度控制为1.5L/min·t钢，硅钙线的喂入点确定为距钢液面上裸露区域边缘350mm处，喂线速度为120m/min。钙处理后软吹氩12min，再进行连铸。其中，本示例所采用的硅钙线的最外层为铁皮，芯部为硅钙粉，芯部的硅钙粉的钙含量为28～29％、硅含量为55～65％，硅钙线的外径为13mm，芯部的硅钙粉重量≥220g/m。

本示例中，测得钙的收得率为24.32％，钢液喷溅程度较弱。

综上所述，本发明通过确定合理的喂线位置、喂线速度和喂线时的氩气搅拌等条件，以及改进钙线的结构，解决了钢水钙处理过程中钢液喷溅激烈、钙的收得率低且不稳定、钢液裸露导致钢液吸气等问题，延长了钙在钢液中的停留时间，将钙的收得率提高至24％以上，并减弱了钢液喷溅强度，最终可获得质量较好的钢。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种钢水钙处理方法，所述钢水钙处理方法为在底吹氩的供气模式下，以向钢水喂钙线的方式对钢水进行钙处理，其特征在于，控制所述钙线的喂入位置在距离钢液面上裸露区域边缘200～350mm处。

2.根据权利要求1所述的钢水钙处理方法，其特征在于，将底吹氩的强度控制为1.0～1.8L/min·t钢。

3.根据权利要求1所述的钙处理方法，其特征在于，所述钙线的喂入速度为100～120m/min。

4.根据权利要求1所述的钢水钙处理方法，其特征在于，所述钙线为纯钙线、铁钙线、硅钙线或复合钙线。

5.根据权利要求4所述的钢水钙处理方法，其特征在于，所述复合钙线包括内层的纯钙线、外层的钢壳和填充在内外层之间的硅铁粉。

6.根据权利要求5所述的钢水钙处理方法，其特征在于，所述复合钙线的总重量不低于320g/m；所述内层的纯钙线的重量不低于60g/m，且所述纯钙线按重量百分比计含有95％以上的钙；所述填充在内外层之间的硅铁粉的重量不低于80g/m，且所述硅铁粉按重量百分比计含有70％以上的硅。

7.一种复合钙线，其特征在于，所述复合钙线包括内层的纯钙线、外层的钢壳和填充在内外层之间的硅铁粉。

8.根据权利要求7所述的复合钙线，其特征在于，所述复合钙线的总重量不低于320g/m；所述内层的纯钙线的重量不低于60g/m，且所述纯钙线按重量百分比计含有95％以上的钙；所述填充在内外层之间的硅铁粉的重量不低于80g/m，且所述硅铁粉按重量百分比计含有70％以上的硅。

9.一种钢的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

初炼钢水；

在将初炼后的钢水出钢至钢包的过程中向钢包加入预脱氧剂；

在钢包精炼炉中精炼钢水；

采用如权利要求1至6任意一项所述的钢水钙处理方法对钢水进行钙处理。

10.根据权利要求9所述的钢的制作方法，其特征在于，所述方法还包括在所述钙处理步骤之后软吹氩10min以上。