CN103290164A - 转炉炼钢非真空脱氧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉炼钢非真空脱氧方法，该方法包括下述步骤：利用转炉将铁水冶炼成钢水；在出钢前打开钢包底吹氩；在出钢的过程中向钢包中加入增碳剂，其中，增碳剂的量由下面的等式进行计算：M_C=M_T×P×（C_Oa-C_Ot）×12/16，其中，M_C表示添加的增碳剂的量，M_T表示炉产钢水量，12/16表示碳脱氧的系数，P表示在出钢比例为P时进行脱氧合金化，C_Ot表示理论上的平衡氧浓度，C_Oa表示钢水的实际氧浓度。

Description

转炉炼钢非真空脱氧方法

技术领域

本发明涉及一种转炉炼钢非真空脱氧方法，更具体地说，本发明涉及一种在非真空条件下对转炉炼钢钢水进行碳脱氧的方法。

背景技术

转炉炼钢本身是一个氧化过程，其中最主要的就是C-O反应，炼钢目的之一也是要让C-O反应达到平衡，在转炉炼钢工艺发展过程中能找到许多的理论研究和具体做法，包括顶底复吹等措施，但都很难实现这一目标，尤其是增碳法炼钢的普遍采用，使C-O反应结束更偏离平衡点，C-O浓度积远离理论值，显然不是钢水中[C]（即，碳浓度）高，而是[O]（即，氧浓度）高了。

此外，对于一些特殊的炼钢系统，例如采用含钒铁水等特殊的特水来进行提钒炼钢的情况下。与国内外普通的钢铁企业相比，往往存在铁水硫含量高、波动大，提钒后C低，Si、Mn为痕迹等情况，从而造成热源不足及入转炉条件波动，影响终点控制，深吹低吹炉次较多。因此[C][O]（碳氧浓度的乘积）平均值往往远高于0.0025的理论值。例如，在国内某以含钒铁水进行炼钢的钢铁企业中，其[C][O]平均值为0.002852，远高于上述理论值。

近年来，随原材料涨价和钢铁产品利润空间缩小等因素影响，钢厂生产成本压力剧增，优化现今成本较高的低拉碳工艺，降低转炉冶炼成本，是现今迫切可行的方法。转炉终点碳含量愈低，氧量愈高，理论上在一定温度条件下[C][O]应为一常数，但实际生产中，转炉终点[C][O]往往远高于理论值，并且碳的含量越低，则偏离往往越大。因此，需要更多的脱氧材料脱除钢中的氧，然而这会产生更多的杂质。

发明内容

本发明的一方面提供了一种转炉炼钢非真空脱氧方法，该方法包括下述步骤：利用转炉将铁水冶炼成钢水；在出钢前打开钢包底吹氩；在出钢的过程中向钢包中加入增碳剂，其中，增碳剂的量由下面的等式进行计算：M_C=M_T×P×（C_Oa-C_Ot）×12/16，其中，M_C表示添加的增碳剂的量，M_T表示炉产钢水量，12/16表示碳脱氧的系数，P表示在出钢比例为P时进行脱氧合金化，C_Ot表示理论上的平衡氧浓度，C_Oa表示钢水的实际氧浓度。

根据本发明的另一方面，理论上的平衡氧浓度C_Ot=0.0025/C_Cd，其中，C_Cd表示期望的转炉终碳浓度。

根据本发明的另一方面，P为1/3至1/2。

根据本发明的另一方面，在生产低碳钢时，出钢过程中当钢水铺满罐底时，加入增碳剂进行脱氧，当钢包内的C-O反应平静后，加入合金进行脱氧合金化。

根据本发明的另一方面，增碳剂的加入量为20kg至80kg。

根据本发明的另一方面，在生产中高碳钢时：当钢水中的实际氧含量C_Oa大于800ppm时，在钢水铺满罐底时，加入300kg～400kg的合金到钢包内进行预脱氧，随即加入增碳剂，然后根据钢包内沸腾状况和增碳剂熔化情况加入剩余合金，所有合金化操作在出钢2/3以前完成；当钢水中的实际氧含量C_Oa小于800ppm或转炉终碳大于0.05%时，不加入预脱氧材料，在钢水铺满罐底时直接加入增碳剂，然后根据钢包内沸腾状况和增碳剂熔化情况加入全部合金。

根据本发明的另一方面，当出钢完成1/5时，钢水铺满罐底。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的示例性实施例，然而，应当理解的是，下面提供的实施例仅仅是出于说明性的目的，而不是出于限制本发明的目的。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

根据本发明的一个实施例，提供了一种采用碳脱氧的转炉炼钢方法。

首先，根据当前实施例的炼钢方法包括使用转炉来将铁水冶炼成为钢水，上述将铁水冶炼成为钢水的步骤与本领域技术人员已经掌握的炼钢方法基本相同。因此，为了简要起见，在这里将省略对该步骤的详细描述。

其次，针对转炉终点钢水[C][O]远未达到平衡，钢水氧含量过高的特点，转炉在出钢过程中，通过钢包底吹氩形成相对真空条件，根据转炉终点氧含量，在出钢过程中向钢包加入一定量的碳粉，促使钢水中[O]在钢包内发生C-O反应，生成CO气体排出。这种操作方式称之为碳脱氧。显然，当钢包内C-O达到平衡时，C-O反应便不再进行，所以碳脱氧并不是完全脱氧，它只是一种预脱氧。

根据本发明的实施例，在生产低碳钢时，当碳粉完全反应后，既达到了脱氧的目的，且不会增碳。另一方面，在生产中高碳钢时，碳脱氧和增碳操作同时进行。

下面将参照具体示例详细地解释添加的碳粉的量的计算方法。

如前文所述，[C][O]的理论值为0.0025。因此，当期望的转炉终[C]为C_Cd时，理论上的平衡[O]浓度C_Ot=0.0025/C_Cd。此外，经过分析钢水成分，可以确定钢水的实际氧浓度C_Oa。因此，可以通过添加碳粉来进行脱氧的氧浓度为C_Oa-C_Ot。

另外，在实际生产中，不能等到出完钢以后再进行脱氧合金化，通常在出钢1/3～1/2时便要进行脱氧合金化，只有这一部份不平衡氧可通过加碳粉进行脱氧，从而减少脱氧剂用量。因此，例如，在出钢1/2时进行脱氧合金化的情况下，可以通过添加碳粉来进行脱氧的氧浓度为1/2×（C_Oa-C_Ot）。

因此，根据本发明的该实施例，当在出钢比例为P时进行脱氧合金化的情况下，添加的碳粉的量可由下面的等式1进行计算。

M_C=M_T×P×（C_Oa-C_Ot）×12/16  等式1

这里，M_C表示添加的碳粉的量，M_T表示炉产钢水量，12/16表示碳脱氧的系数。以上各参数的单位可以是国际标准单位制单位，另外，当单位不一致时，可以在等式1中增加相应的系数来进行转换，例如，千克=吨×1000。

另外，应当理解的是，P的范围可以是大于0并小于1。优选地，P的范围可以在大约1/3至大约1/2之间。此外，还应当理解的是，这里计算的M_C为纯碳的量，在实际情况中，碳粉中的C含量往往达不到100%，因此，最终确定的碳粉的用量可通过利用等式1计算的M_C的值除以碳粉中的碳含量来确定。

例如，在一个实施例中，当转炉终[C]为0.04%，炉产钢水量为135吨，通过统计得出实际上氧浓度为811.89ppm，碳粉中的C含量为93%，并且在出钢1/2时进行脱氧合金化时，经过计算可知，理论上的平衡[O]浓度C_Ot=0.0025/0.04×10000=625ppm。即，在这种情况下，C_Oa-C_Ot=811.89–625=186.89ppm。因此，根据等式1计算的碳粉的量M_C=M_T×P×（C_Oa-C_Ot）×12/16=135×1000×1/2×186.89/1000000×12/16/93%=10.17kg。因此，在上述情况下，可以添加10.17kg的碳粉来进行碳脱氧。另外，当转炉深吹时，钢水中氧含量会大幅上升，可以用同样的方法来计算所需的碳粉的量。

下面将详细地解释根据本发明的一个实施例的转炉炼钢方法中的碳粉的具体添加方法。

首先，在出钢前打开钢包底吹氩。通过钢包底吹氩，可以形成相对真空条件，因此可以在不形成真空的情况下对钢水进行碳脱氧，因此可以显著降低成本并提高生产效率。

然后，由于增碳剂（例如，碳粉）的比重较轻，不易沉底和成团，并且C-O反应激烈，因此对于生产低碳钢和中高碳钢的不同情况采用不同的添加方法。

具体地说，在生产低碳钢时，出钢过程中当钢水铺满罐底时，加入碳粉进行脱氧，当钢包内的C-O反应平静后，加入合金进行脱氧合金化。其中，碳粉的加入量可以根据上面描述的等式1进行计算。在一个实施例中，根据转炉氧含量或深吹情况，碳粉的加入量可以是大约20kg至大约80kg。另外，在生产中高碳钢时，当钢水中[O]大于800ppm时，出钢1/5（即钢水铺满罐底）时，加入300kg～400kg的合金到钢包内进行预脱氧，随即加入增碳剂（例如，碳粉），根据钢包内沸腾状况和增碳剂熔化情况加入剩余合金，所有合金化操作必须在出钢2/3以前完成；当终点钢水氧活度小于800ppm或终点C＞0.05%时，不加入预脱氧材料，出钢1/5时直接加入增碳剂，视钢包内沸腾状况和增碳剂熔化情况加入全部合金。

在上面的实施例中，以碳粉作为增碳剂的示例描述了本发明，然而本发明不限于此，其它增碳剂也可以用于实现本发明的目的。

根据本发明的实施例，可以在非真空条件下，在转炉在出钢过程中，通过钢包底吹氩形成相对真空条件，根据转炉终点氧含量，在出钢过程中向钢包加入一定量的碳粉，促使钢水中的[O]在钢包内发生C-O反应，生成CO气体排出。当碳粉完全反应后，既达到了脱氧的目的，且不会增碳，生成CO气体不会污染钢水，并有利于促进夹杂上浮，净化钢水提高钢质，且成本比采用脱氧剂大大降低。

因此，本发明可以根据不同的温度和终点碳含量，计算出指导性的加入量供操作者参考，这样可最大限度利用碳脱除钢水中的氧，从而减少脱氧剂用量，减少脱氧产物，净化钢液，降低炼钢成本。尤其是在冶炼低碳钢种时，钢水在过吹情况下，经济效益十分显著。从而能够解决现有技术中由于不能确定钢中的添加剂的量而造成的操作困难的问题。

此外，本发明的方法中在出钢之前不在空钢包内加入任何材料，从而能够避免在生产过程中由于添加剂在钢包底部沉积成团，出钢出现不上浮的现象，在后工序处理过程中突然上浮，导致钢包内钢水大翻，从而带来安全隐患，并且使得添加剂难以起到应有的作用的问题。

已经参照特定的实施例描述了本发明，然而，本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行形式和细节上的各种修改和改变，本发明的范围由权利要求书及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种转炉炼钢非真空脱氧方法，该方法包括下述步骤：

利用转炉将铁水冶炼成钢水；

在出钢前打开钢包底吹氩；

在出钢的过程中向钢包中加入增碳剂，

其中，增碳剂的量由下面的等式进行计算：

M_C=M_T×P×（C_Oa-C_Ot）×12/16，

其中，M_C表示添加的增碳剂的量，M_T表示炉产钢水量，12/16表示碳脱氧的系数，P表示在出钢比例为P时进行脱氧合金化，C_Ot表示理论上的平衡氧浓度，C_Oa表示钢水的实际氧浓度。

2.如权利要求1所述的方法，其中，理论上的平衡氧浓度C_Ot=0.0025/C_Cd，其中，C_Cd表示期望的转炉终碳浓度。

3.如权利要求1所述的方法，其中，P为1/3至1/2。

4.如权利要求1所述的方法，其中，在生产低碳钢时，出钢过程中当钢水铺满罐底时，加入增碳剂进行脱氧，当钢包内的C-O反应平静后，加入合金进行脱氧合金化。

5.如权利要求4所述的方法，其中，增碳剂的加入量为20kg至80kg。

6.如权利要求1所述的方法，其中，在生产中高碳钢时：

当钢水中的实际氧含量C_Oa大于800ppm时，在钢水铺满罐底时，加入300kg～400kg的合金到钢包内进行预脱氧，随即加入增碳剂，然后根据钢包内沸腾状况和增碳剂熔化情况加入剩余合金，所有合金化操作在出钢2/3以前完成；

当钢水中的实际氧含量C_Oa小于800ppm或转炉终碳大于0.05%时，不加入预脱氧材料，在钢水铺满罐底时直接加入增碳剂，然后根据钢包内沸腾状况和增碳剂熔化情况加入全部合金。

7.如权利要求4或权利要求6所述的方法，其中，当出钢完成1/5时，钢水铺满罐底。