CN103451364A - 一种适合超低硫管线钢的lf炉深脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，本方法为转炉钢水进LF炉后，开氩气破渣，待渣面破开后，下电极升温至1580℃，升温期间开始通过料仓加入石灰（CaO）；同时在炉门口加入电石（CaC2），进行钢液脱氧，然后加入铝粒（Al），脱渣面氧，最后加入还原剂，调整渣的形态偏于流动性，测温、取样，并观察渣的形态和颜色，如果渣偏粘稠，则加入还原剂50-80kg，同时观察渣的颜色，如果泛黄，则加入铝粒，脱渣面氧；等钢样化学成分出来后，查看Al（ s ）的成分，将钢液中Al（ s ）控制在0.040-0.050%，加入石灰（CaO）1-2kg/t，加强脱硫。本方法可以在15分钟内将管线钢中S脱除至0.002%以下，达到高级别管线钢的S含量，避免管线钢硫磺成分超标，造成非计划停机事故。

Description

一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法
技术领域
本发明涉及一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，本脱硫方法可15分钟内将管线钢还原渣造白，使S脱除至0.002%以下，属于脱硫炼钢领域。 
背景技术
管线钢是指用于输送石油、天然气等的大口径焊接钢管，用于热轧卷板或宽厚板，管线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐压强度外，还要求具有较高的低温韧性和优良的焊接性能。对高级别管线钢而言，硫元素是有害元素，硫会产生热脆性，并对钢的热加工性能、力学性能、焊接性能、抗腐蚀性能等都有影响。此外管线钢在使用过程中，因抗氢致裂纹（HIC）和硫化物应力腐蚀裂纹（SSCC）已造成不少事故；而硫是管线钢中影响钢的抗氢致裂纹和硫化物应力腐蚀裂纹的主要元素；由此可见，脱硫对于管线钢来说尤为重要。许多高级别管线钢要求钢中ω(S)≤0.0020%。生产实践表明，除严细LF精炼前各生产工艺环节外，LF精炼深脱硫工艺是生产超低硫管线钢的关键。 
LF(Ladle Furnace)炉是70年代初期在日本发展起来的精炼设备。由于它设备简单，投资费用低，操作灵活和精炼效果好而成为冶金行业的后起之秀，在全世界得到了广泛的应用与发展。LF钢包炉作为一种高效的二次精炼手段，借助电弧加热、造还原渣和底吹氩气搅拌等手段，以达到快速脱硫、均匀钢水成分、温度以及有效去除钢中夹杂物的目的，在纯净钢冶炼方面发挥了巨大作用。但是，传统的LF炉冶炼工艺，不能在短时间内使钢中ω(S)≤0.0020%。 
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，本方法可以在15分钟内将管线钢还原渣造白，使S脱除至0.002%以下。 
一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，包括以下步骤： 
（1）在转炉冶炼铁水，得到初炼钢水；
（2）转炉钢水进LF炉后，开氩气破渣，氩气流量设为200～300mL/min，待渣面破开后，下电极升温至1580℃，升温期间开始通过料仓加入石灰（CaO）5-6kg/t；
（3）加入石灰（CaO）的同时在炉门口加入30kg电石（CaC2），进行钢液脱氧，然后加入50kg铝粒（Al）脱渣面氧，最后加入还原剂50kg，调整渣的形态偏于流动性，并控制渣的二元碱度在5-7范围内，同时在此期间将氩气流量调大至500～600mL/min；
（4）电极通电在6-8分钟，提起，减小氩气流量，调小至50 mL/min，开始测温，取样测定钢样化学成分，并观察渣的形态和颜色，如果渣偏粘稠，则加入还原剂50-80kg，同时观察渣的颜色，如果泛黄，则加入铝粒30-50kg，脱渣面氧；
（5）等钢样化学成分出来后，查看Al（s）的成分，将钢液中Al（s）控制在0.040-0.050%，同时在下电极升温过程中加入第二批石灰（CaO）1-2 kg/t，加强脱硫。
所述步骤（2）中石灰（CaO）的加入量和转炉出钢的渣量总量控制在18-20 kg/t，脱硫反应式为(CaO)+[S]=(CaS)+[O]。 
所述步骤（3）钢液脱氧反应式CaC2+3[O]=(CaO)+2CO，脱氧反应式Al+(FeO）=[Fe]+(Al2O3)，还原剂的成分为Al2O3、Al和SiO2，含量为ω(Al2O3)＞60%、ω(Al)＞30%和ω(SiO2)＜10%。 
所述步骤（4）加入铝粒需要在下电极升温过程中完成，氩气流量调整为500～600mL/min，下电极升温中，温度控制在1600℃以内。 
    本发明，解决超低硫管线钢深脱硫难的问题，利用LF炉适合脱硫的条件，开发一种适合应用的超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，在15分钟内使钢夜S≤0.002%，避免管线钢硫磺成分超标，造成非计划停机事故。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。 
本适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，包括以下步骤： 
（1）在转炉冶炼铁水，得到初炼钢水；
（2）转炉钢水进LF炉后，开氩气破渣，氩气流量设为200～300mL/min，待渣面破开后，下电极升温至1580℃，升温期间开始通过料仓加入石灰（CaO）5-6kg/t；
（3）加入石灰（CaO）的同时在炉门口加入30kg电石（CaC2），进行钢液脱氧，然后加入50kg铝粒（Al）脱渣面氧，最后加入还原剂50kg，调整渣的形态偏于流动性，并控制渣的二元碱度在5-7范围内，同时在此期间将氩气流量调大至500～600mL/min；
（4）电极通电在6-8分钟，提起，减小氩气流量，调小至50 mL/min，开始测温，取样测定钢样化学成分，并观察渣的形态和颜色，如果渣偏粘稠，则加入还原剂50-80kg，同时观察渣的颜色，如果泛黄，则加入铝粒30-50kg，脱渣面氧；
（5）等钢样化学成分出来后，查看Al（s）的成分，将钢液中Al（s）控制在0.040-0.050%，同时在下电极升温过程中加入第二批石灰（CaO）1-2 kg/t，加强脱硫。
所述步骤（2）中石灰（CaO）的加入量和转炉出钢的渣量总量控制在18-20 kg/t，脱硫反应式为(CaO)+[S]=(CaS)+[O]。 
所述步骤（3）钢液脱氧反应式CaC2+3[O]=(CaO)+2CO，脱氧反应式Al+(FeO）=[Fe]+(Al2O3)，还原剂的成分为Al2O3、Al和SiO2，含量为ω(Al2O3)＞60%、ω(Al)＞30%和ω(SiO2)＜10%。 
所述步骤（4）加入铝粒需要在下电极升温过程中完成，氩气流量调整为500～600mL/min，下电极升温中，温度控制在1600℃以内。 
实施例1： 
使用本方法某厂管线钢X65MO脱硫情况（成品S要求≤0.0015%）。
由表1可以看出对于超低硫管线钢X65MO，虽然转炉出钢硫含量不高，但是在短时间内，LF炉脱硫有效率能达到87%。 
在此期间LF炉造好还原渣，并保持良好的流动性，精炼终渣的主要成分控制在ω(CaO) 55~63%、ω(Al2O3) 25～35%、ω(SiO2)＜8%、ω(MgO)＜10%、ω(MnO+FeO)≤1.0%，碱度控制在5~7范围；LF精炼前期控制钢中Al（s）在0.04～0.05%左右；LF炉渣料加入量控制在钢水量的1.5%左右；精炼前、中期的温度保持在1580～1600℃左右；在前期处理过程中吹氩搅拌时间不小于10min，且强度大于≥500mL/min 。 
Figure 995693DEST_PATH_IMAGE002
实施例2： 
未使用本方法冶炼普通钢种A36-SI(成品S要求≤0.008%)脱硫情况。
从表2可以看出同样的脱硫时间内，未按照本发明方法脱硫的钢种，LF脱硫有效率只有65%，比表1方法脱硫有效率低22%，这对于LF炉有限的处理时间来说至关重要。 
  
由此看出对于超低硫管线钢而言，可以采用本发明来有效脱硫，避免管线钢硫磺成分超标，造成非计划停机事故。
本发明提供的适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，主要是LF炉必须造好还原渣，并保持良好的流动性，精炼终渣的主要成分控制在ω(CaO) 为55~63%、ω(Al2O3)为25~35%、ω(SiO2)＜8%、ω(MgO)＜10%、ω(MnO+FeO)≤1.0%，碱度控制在5~7范围； LF精炼前期控制钢中Al（s）在0.04～0.05%左右；LF炉渣料加入量控制在钢水量的1.5%左右；精炼前、中期的温度保持在1580～1600℃左右；在前期处理过程中吹氩搅拌时间不小于10min，且强度大于≥500NmL/min 。 
本发明的关键点：（1）转移到LF炉后钢水迅速脱氧，造还原性白渣，将脱硫的六要素充分利用，按照发明步骤操作来有效脱硫； 
（2）LF炉在生产时，不加入萤石（CaF2）调整渣的流动性，因为传统脱硫过程中会加入萤石，但是造成钢包耐材严重侵蚀，同时释放出的氟对人体有害。而使用还原剂调整渣的流动性。
本发明的有益效果是：（1）LF炉处理15分钟左右完成脱氧造白渣，并能使钢中S≤0.002%。 
（2）避免管线钢硫磺成分超标，造成非计划停产事故。 
避免成分超标造成非计划停产事故：按照100炉管线钢有1炉（150t）管线钢S成分超标造成停浇计算，连铸每停一次，按照需要1小时准备时间计算，一个年产500万吨的钢厂有20%比例管线钢，一年按7000小时作业时间，则每分钟产钢在5*106/7000*60 t/min =11.9t/min。管线钢硫成分超标造成的非计划停产时间在(5*106*0.2/100*150)*60 min =4000min，少产钢4000*11.9t=47600t，按照高级别管线钢利润100元一吨计算，损失利润大约在47600*100元=476万元。同时连铸的损失包括中包的准备，水口等耐材的损失大约在3万元，一年67次共损失201万元。合计损失约在677万元。因此采用本发明专利，可以避免损失677万元的经济效益。 
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。 

Claims (4)

1.一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）在转炉冶炼铁水，得到初炼钢水；
（2）转炉钢水进LF炉后，开氩气破渣，氩气流量设为200～300mL/min，待渣面破开后，下电极升温至1580℃，升温期间开始通过料仓加入石灰（CaO）5-6kg/t；
（3）加入石灰（CaO）的同时在炉门口加入30kg电石（CaC2），进行钢液脱氧，然后加入50kg铝粒（Al），脱渣面氧，最后加入还原剂50kg，调整渣的形态偏于流动性，并控制渣的二元碱度在5-7范围内，同时在此期间将氩气流量调大至500～600mL/min；
（4）电极通电在6-8分钟，提起，减小氩气流量，调小至50 mL/min，开始测温，取样测定钢样化学成分，并观察渣的形态和颜色，如果渣偏粘稠，则加入还原剂50-80kg，同时观察渣的颜色，如果泛黄，则加入铝粒30-50kg，脱渣面氧；
（5）等钢样化学成分出来后，查看Al（s）的成分，将钢液中Al（s）控制在0.040-0.050%，同时在下电极升温过程中加入第二批石灰（CaO）1-2 kg/t，加强脱硫。
2.根据权利要求1所述的一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，其特征是所述步骤（2）中石灰（CaO）的加入量和转炉出钢的渣量总量控制在18-20 kg/t，脱硫反应式为(CaO)+[S]=(CaS)+[O]。
3.根据权利要求1所述的一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，其特征是所述步骤（3）钢液脱氧反应式CaC2+3[O]=(CaO)+2CO，脱氧反应式Al+(FeO）=[Fe]+(Al2O3)，还原剂的成分为Al2O3、Al和SiO2，含量为ω(Al2O3)＞60%、ω(Al)＞30%和ω(SiO2)＜10%。
4.根据权利要求1所述的一种适合超低硫管线钢的LF炉深脱硫方法，其特征是所述步骤（4）加入铝粒需要在下电极升温过程中完成，氩气流量调整为500～600mL/min，下电极升温中，温度控制在1600℃以内。
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