CN103276152A - 一种rh添加锰矿脱碳的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于RH精炼技术领域，尤其涉及一种RH添加锰矿脱碳的方法，其特征在于，以锰矿作为氧源添加在RH炉的钢水中，在调整钢水中锰含量的同时，实现钢中氧含量的调整，提高了脱碳效果，其具体操作步骤如下：1）出钢时控制钢水的碳含量、氧含量和出钢温度；2）增加钢液的驱动氩气流量和钢液循环速度，使碳氧反应快速进行；3）脱碳后期，向钢水中加入锰矿，根据氧含量加铝终脱氧，最后进行正常成分调整。与现有技术相比，本发明的有益效果是：以锰矿作为氧源添加在RH炉的钢水中，在调整钢水中锰含量的同时，实现钢中氧含量的调整，提高了脱碳效果，可以实现稳定生产碳小于0.0015%的超低碳钢，RH环节增加锰含量0.03%。
Description
技术领域
本发明属于RH精炼技术领域，尤其涉及一种RH添加锰矿脱碳的方法。
背景技术
RH真空脱碳是炼钢炉外精炼的一种工艺方法，但要实现深脱碳除了RH真空装备本身以外，还需要其他的相关工艺促进真空脱碳，向钢水中添加氧是促进真空脱碳的一种手段，因此科学合理的向钢水中添加氧是冶炼过程中的重要方法。
RH钢水中的氧的来源主要来至以下几个方面，一是转炉冶炼过程中的吹氧反应使钢水增氧，在转炉出钢时不脱氧或弱脱氧，使钢水保存一定量的氧量，二是在RH处理过程中向钢水中增加氧，增氧方式主要有：
1）采用顶吹氧枪向钢水中喷吹，控制氧枪的枪位、氧气流量和压力，使钢水快速增氧，但钢水增氧主要在RH真空室的表面钢水中，反应界面在钢水表面，向其他钢水增氧需要继续循环钢水，使钢水中的氧扩散到其他钢水中；
2）采用多功能顶枪，向RH真空室内的钢水喷吹含FeO的铁粉，使钢水中的氧增高，这种方式可以使氧值快速体高，但需要多功能氧枪，并且反应界面主要也在真空室的钢水表面；当RH脱碳过程中必须保持一定的氧势
3）本专利提出向钢水中直接加入含氧的锰矿，由于锰矿石加入时自重可以直接到钢水内反应，并且增加氧值的同时还可以把部分锰还原回来，导致钢水增锰，减少锰铁的使用，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种RH添加锰矿脱碳的方法，增加钢水中的氧含量，提高RH脱碳的效果，增加钢水中锰含量。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种RH添加锰矿脱碳的方法，以锰矿作为氧源添加在RH炉的钢水中，在调整钢水中锰含量的同时，实现钢中氧含量的调整，提高了脱碳效果，其具体操作步骤如下：
1）转炉冶炼过程出钢控制钢水的碳含量在0.03%~0.06%，氧含量在0.03%~0.06%，出钢温度在1650℃~1720℃，出钢控制钢渣厚度小于120mm；
2）RH处理前期提高真空室内的排气速度，快速达到200mbar以下真空度，增加钢液的驱动氩气流量和钢液循环速度，将氩气流量控制在90Nm3·h-1~140 Nm3·h-1范围内，钢液循环速度在90t·min-1~120 t·min-1范围内，增大钢液与氩气泡的接触面积，使碳氧反应快速进行；
3）脱碳后期，定氧、取样，当钢水中碳在0.0040%-0.0060%时，残余氧在0.020%-0.030%时，向钢水中加入1.1~1.2kg/t·钢的锰矿，循环5min以上，再次定氧、取样，成分调整，根据氧含量加铝终脱氧，循环3min后，再取样，最后补加调整合金进行成分调整
所述锰矿中的成分按重量百分比为：TMn 39~48%、TFe 8~16%、CaO≤5%、SiO2≤8%、MgO≤1.5%、Al2O3≤1.5%、P≤0.1%、S≤0.1%。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：以锰矿作为氧源添加在RH炉的钢水中，在调整钢水中锰含量的同时，实现钢中氧含量的调整，提高了脱碳效果，可以实现稳定生产碳小于0.0015%的超低碳钢，RH环节增加锰含量0.03%。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明一种RH添加锰矿脱碳的方法，是在以转炉-RH处理-连铸组成的工艺路线中，以锰矿作为氧源添加在RH炉的钢水中，在调整钢水中锰含量的同时，实现钢中氧含量的调整，提高了脱碳效果，其具体操作步骤如下：
1）以超低碳汽车板钢冶炼为例，转炉冶炼过程出钢控制钢水的碳含量在0.03%~0.06%，氧含量在0.03%~0.06%，出钢温度在1650℃~1720℃，出钢控制钢渣厚度小于120mm，转炉内不进行成分的合金化；
2）RH处理前期提高真空室内的排气速度，快速提高真空度，增加钢液的驱动氩气流量和钢液循环速度，将氩气流量控制在90 Nm3·h-1~140 Nm3·h-1范围内，钢液循环速度在90t·min-1~120 t·min-1范围内，增大钢液与氩气泡的接触面积，使碳氧反应快速进行；
3）脱碳后期，定氧、取样，当钢水中碳在0.0040%-0.0060%时，残余氧在0.020%-0.030%时，向钢水中加入1.1-1.3k/T·钢锰矿，循环5min以上，再次定氧、取样，进行成分调整，首先根据氧含量加铝终脱氧，循环3min后，再取样，最后补加焦炭和中锰等合金，进行正常成分调整，其中锰矿增锰量按0.03%计算，整个RH过程按45分钟组织。
其中锰矿的成分按重量百分比为：TMn 39~48%、TFe 8~16%、CaO≤5%、SiO2≤8%、MgO≤1.5%、Al2O3≤1.5%、P≤0.1%、S≤0.1%。
按不同的锰矿成分制作实施例，锰矿化学成分重量百分比见表1。
表1
| 实施例 | TMn | TFe | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | P | S |
| 1 | 43.50 | 12.45 | 4.00 | 5.20 | 0.18 | <0.5 | 0.016 | 0.063 |
| 2 | 48.00 | 14.05 | 4.05 | 4.27 | 0.21 | <0.5 | 0.095 | 0.077 |
| 3 | 47.65 | 12.05 | 4.86 | 3.38 | <0.2 | 0.50 | 0.057 | 0.039 |
| 4 | 46.90 | 15.80 | 2.70 | 6.17 | <0.2 | <0.5 | 0.024 | 0.084 |
各实施例的工艺参数对比见表2，以出钢量175吨计算。
表2
上述实施例中锰矿增氧分析、计算如下：
1）由于锰矿中主要锰氧化物为MnO(OH)和Mn2O3，即以3价锰存在，为计算方便以Mn2O3形似进行计算，铁氧化物主要为Fe2O3；
2）锰矿化学成分分析，计算过程按48%（平均值）进行计算；
3）钢液加锰矿后增氧量计算
锰矿中TMn=48，将其折算为Mn2O3，则Mn2O5含量为69%；
炼钢条件下，钢液温度大于1177℃，因此锰矿中Mn2O3受热过程会按下式发生分解反应。
可见最终分解反应产物为MnO和O2,按下式计算：
2 Mn2O3=4MnO+O2（1）
加入锰矿200kg后，锰矿分解后可提供氧气14kg。若14kg氧气全部进入钢液（出钢量200t）则，钢液增氧量为0.0070%，同时锰矿分解后的MnO和锰矿中Fe2O3同时提供氧值。反应如下：
（MnO）=[Mn]+[O]（2）
(Fe2O3)+[ Fe] = 3[Fe]+3[O]（3）
渣金间进行了(Fe2O3)+[ Fe] = 3[Fe]+3[O]反应。根据计算，锰矿中Fe2O3的氧全部进入钢液，钢液增氧0.0060%，因此工业实验结果，钢液加200kg锰矿后，增加氧值0.0130%；
4）钢液加锰矿后增锰量计算
当钢中C含量降至0.002%时，与之平衡的Mn含量为0.036%。
[C]+MnO(s)=[Mn]+CO(g)（4）
（5）
RH终点钢水中增加锰含量为0.036%左右，在误差范围内。
Claims (2)
1.一种RH添加锰矿脱碳的方法，其特征在于，以锰矿作为氧源添加在RH炉的钢水中，在调整钢水中锰含量的同时，实现钢中氧含量的调整，提高了脱碳效果，其具体操作步骤如下：
1）转炉冶炼过程出钢时控制钢水的碳含量在0.03%~0.06%，氧含量在0.03%~0.06%，出钢温度在1650℃~1720℃，出钢控制钢渣厚度小于120mm；
2）RH处理前期提高真空室内的排气速度，快速达到200mbar以下的真空度，增加钢液的驱动氩气流量和钢液循环速度，将氩气流量控制在90 Nm3·h-1~140 Nm3·h-1范围内，钢液循环速度在90t·min-1~120t·min-1范围内，增大钢液与氩气泡的接触面积，使碳氧反应快速进行；
3）脱碳后期，定氧、取样，当钢水中碳在0.0040%-0.0060%时，残余氧在0.020%-0.030%时，向钢水中加入1.1~1.2kg/t·钢的锰矿，循环5min以上，再次定氧、取样，成分调整，根据氧含量加铝终脱氧，循环3min后，再取样，最后补加调整合金进行成分调整。
2.根据权利要求1所述的一种RH添加锰矿脱碳的方法，其特征在于，所述锰矿中的成分按重量百分比为：TMn 39~48%、TFe 8~16%、CaO≤5%、SiO2≤8%、MgO≤1.5%、Al2O3≤1.5%、P≤0.1%、S≤0.1%。
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