CN104593543B

CN104593543B - 一种炼钢方法

Info

Publication number: CN104593543B
Application number: CN201510006197.4A
Authority: CN
Inventors: 应寒冰
Original assignee: NINGBO WANGUAN PRECISON FOUNDRY FACTORY
Current assignee: Ningbo Wanguan Investment Casting Co.,Ltd.
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2035-01-07
Also published as: CN104593543A

Abstract

本发明公开了一种炼钢方法，属于冶炼技术领域，所述方法包括以下步骤：1、电炉装料；2、电炉氧化熔炼；3、电炉出钢；4、LF炉精炼；5、VD炉精炼；6、上台连铸。本发明解决了目前洁净钢的纯度并不稳定、铝用量和硅钙线的用量较大、成本较高的技术问题，且进一步降低了钢水中的杂质含量，可广泛应用于炼钢生产中。

Description

一种炼钢方法

技术领域

本发明涉及一种金属冶炼方法，更特别地涉及一种高纯钢的炼钢方法，属于冶炼技术领域。

背景技术

在金属冶炼技术领域，为了提高产品性能，钢材的洁净度是一个非常重要的衡量指标。“高纯钢”的含义是指一类钢产品，在该产品中，各种杂质，如氧化物、硫化物、磷、氢、氮等的含量均很低，从而该钢产品具有更为均匀的晶相、强度更大，具有更广泛的应用，可应用到更为高端的后续产品中。

在钢材生产过程中，能够生成内生夹杂的脱氧产物氧化铝(Al₂O₃)和氧化硅(SiO₂)，这是因为溶解于钢水中的氧与加入的铝或硅脱氧剂之间可发生反应，从而可生成氧化铝和氧化硅的夹杂物。这些夹杂物通常具有一些特定的形态，例如氧化铝通常为点簇状，而通过碰撞、聚集等又可进一步形成三维点簇状。而硅夹杂物通常为球形或者聚集成点簇状等。

为了最大程度地除去杂质，传统高纯钢的炼钢流程是：转炉吹氧冶炼、底吹氩钢包精炼、VD炉真空脱气、连铸拉圆坯，但这些流程步骤都可在炼制过程中产生大量的硅类和铝类氧化物，需要在后续工艺中将这些铝类和硅类氧化物加以去除，但另一方面，此种去除的代价非常高昂，而且只能除去部分杂质而非全部。因此，得到的钢纯度较低，不符合多个精细领域的使用要求和标准。

为了克服上述缺陷，科研工作者进行了大量的深入研究，并取得了一些成果。例如，CN102329917A公开了一种洁净钢的生产方法，该方法在炼制过程中可以尽量避免产生难以去除的硅类和铝类氧化物，在一定程度上提高了洁净钢的纯度。但是洁净钢的纯度并不稳定，且铝用量和硅钙线的用量较大，成本较高。

因此，开发一种新的炼钢方法尤其是高纯钢的炼钢方法，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础所倚。

发明内容

为了克服上述所指出的现有炼钢工艺中的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种炼钢方法，以解决目前洁净钢的纯度并不稳定、铝用量和硅钙线的用量较大、成本较高的技术问题和缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种炼钢方法，所述炼钢方法包括以下步骤：

1、电炉装料，包括：

(1)确定装入量；

(2)新炉子第一炉炉底必需用2-5mm厚钢板覆盖，第一次投料向料篮底吨钢加入25-35kg石灰，第二次投料吨钢加入13-17kg石灰；

2、电炉氧化熔炼，包括：

(1)冶炼供电；

(2)吹氧；

(3)熔化末期炉料熔化80％时，开始造泡沫渣；

3、电炉出钢：出钢时，钢包开始通氩气，钢水出钢量达1/3时，进行钢包中合金化、并加入LF精炼顶渣渣料，出钢后，钢包继续吹氩；

4、LF炉精炼，包括：

(1)温度达1560℃时，吨钢喂硅钙钡芯线3米进行浸入脱氧处理，喂线过程钙产生的蒸汽压使渣形成泡沫渣；调整渣的碱度在2.8-3.2之间，用碳化硅、硅铁、硅钙合金扩散脱氧，保持白渣时间大于10分钟；

(2)喂线强脱氧：喂铝线深脱氧处理，喂铝线按按重量百分比0.010-0.020％控制，喂硅钙线变质及强化脱氧处理，控制铸坯成品钙按重量百分比0.0015-0.0025％；

5、VD炉精炼：倾倒出2/3覆渣，将钢包吊至VD工位，进行真空脱氢；

6、上台连铸，开浇过程长水口全封闭，氩气保护浇注，恒速拉坯。

在本发明的所述炼钢方法中，作为一种改进，在步骤1的(1)中，装入量的计算公式如下：

留钢留渣炉次：装入量＝0.85×(出钢量－铁合金量)/钢铁料综合收得率；

钢渣出净炉次：装入量＝0.85×(出钢量－铁合金量－炉内留钢量)/钢铁料综合收得率；

空炉子第一炉：装入量＝0.85×(出钢量－铁合金量+炉内留钢量)/钢铁料综合收得率。

在本发明的所述炼钢方法中，作为一种改进，在步骤1的(2)中，第一次投料向料篮底吨钢加入30kg石灰。

在本发明的所述炼钢方法中，作为一种改进，在步骤1的(2)中，第二次投料吨钢加入15kg石灰。

在本发明的所述炼钢方法中，作为进一步的改进，在步骤2的(2)中，氧气的吨钢吹入量为15-20Nm³/t。

在本发明的所述炼钢方法中，步骤3具体为：

(1)将烘好的钢包(钢包温度≥600℃)坐出钢包车，并接好氩气管，开到电炉出钢位置；

(2)出钢时，炉体在水平位，打开出钢口托板，此时钢水应自动流出。如不自动出钢，采用氧气引流；

(3)打开出钢口后，钢包开始通氩气，流量200L/min左右；

(4)钢水出钢量达1/3时，进行钢包中合金化、并加入LF精炼顶渣渣料(吨钢渣料用量为10kg；控制精炼渣量为钢水量重量比的1.1-1.6％)；

(5)预脱氧采用锰铁和电石进行脱氧(吨钢电石用量0.5kg)，出钢到1/3时开始加合金，出钢2/3前全部加完，吨钢锰铁用量应按照钢种含量要求的下限设定；

(6)为避免出钢时钢包翻钢，出钢过程不容许加增碳剂，若需要增碳待出钢结束后加入吹氩口上方增碳，或在LF精炼过程增碳；

(7)若需钢渣出净的炉次，则出钢前向炉中加入部分萤石调渣，通过炉门大量流渣后再出钢，当然，钢铁料必须作出相应的减量,出钢末期要预防下渣；

(8)出钢后，钢包继续吹氩，吹氩流量50-60L/min。

在本发明的所述炼钢方法中，作为进一步的改进，在步骤4的(1)中，保持白渣时间大于15分钟。

采用了上述技术方案后，本发明的炼钢方法取得了诸多有益效果，例如：

(1)与传统的转炉冶炼相比较，电炉冶炼效率高，温度控制准确，稳定了洁净钢的纯度。

(2)通过对各工序节点的控制，可稳定生产洁净钢，用铝量仅为常规冶炼工艺的1/6，硅钙线用量吨钢减少了2米，并且取消了原来转炉出钢添加的预熔精炼渣等材料，精炼过程合金收得率明显提高，降低了成本，并提高了产品洁净度。

(3)在炼制过程中减少了铝的氧化物形成，且更具有可操控性和实施力，并且进一步提高了洁净钢的纯度，降低了生产成本，更具有推广价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

本发明所提供了一种炼钢方法，包括以下步骤：

1、电炉装料

(1).确定装入量：

留钢留渣炉次：装入量＝0.85×(出钢量－铁合金量)/钢铁料综合收得率

钢渣出净炉次：装入量＝0.85×(出钢量－铁合金量－炉内留钢量)/钢铁料综合收得率

空炉子第一炉：装入量＝0.85×(出钢量－铁合金量+炉内留钢量)/钢铁料综合收得率

(2).新炉子第一炉炉底必需用2-5mm厚钢板覆盖，一次料向料篮底加30kg/t石灰，二次料中加15kg/t石灰。

(3).炉料超高时，应压料，防止损坏设备及炉衬，压平后，炉盖方可旋回。

2、电炉氧化熔炼

(1).冶炼供电：

①、供电原则：低电压穿井，高电压熔化，全熔后配合泡沫渣采用高电压长电弧埋弧操作。

②、如不能做到两次料齐，则在料齐前的装料次均按一次料供电形式进行。

(2).吹氧

留钢留渣的炉次，装料通电3-5分钟使用氧枪；修炉后第一炉或钢渣出净炉次，装二次料时开始吹氧并注意吹氧压力不得过高。

(3).熔化末期炉料熔化80％时，开始造泡沫渣。

具体操作如下：

①吹氧，氧气的吨钢吹入量为15-20Nm³/t。

②全熔结果报回后，视钢水碳含量高低采用不同的吹氧量和方式，碳高时，深吹去碳，碳低时采用渣面下吹氧。

③视炉中情况适时倾动炉体流渣去磷。

④全熔后若磷高，补加石灰，进行二次去磷，取样分析。

⑤钢液C、P成分达到要求后迅速升温达到出钢温度，准备出钢。

3、电炉出钢

(3)打开出钢口后，钢包开始通氩气，流量200L/min左右；

(4)钢水出钢量达1/3时，进行钢包中合金化、并加入LF精炼顶渣渣料(吨钢渣量为10kg；控制精炼渣量为钢水量重量比的1.1-1.6％)；

(5)预脱氧采用锰铁和电石进行脱氧(电石吨钢用量0.5kg)，出钢到1/3时开始加合金，出钢2/3前全部加完，锰铁吨钢用量应按照钢种含量要求的下限设定；

(8)出钢后，钢包继续吹氩，吹氩流量50-60L/min。

出钢工艺要求：

(1)出钢温度要求：冷包温度控制在1650-1670℃范围内，热周转包温度控制在1620-1650℃范围内。

(2)[C]、[P]及残余元素符合相应工艺标准要求。

4、LF炉精炼

温度达1560℃时，吨钢喂硅钙钡芯线3米进行浸入脱氧处理，喂线过程钙产生的蒸汽压使渣形成泡沫渣；调整渣的碱度在2.8-3.2之间，用碳化硅、硅铁、硅钙合金扩散脱氧，保持白渣时间大于10分钟，调整成分合格。

喂线强脱氧：温度、成分合适时(本领域技术人员可根据实际操作情况确定合适的温度和成分，这是常规公知常识，不再一一赘述)喂铝线深脱氧处理，具体的说，温度达到还原状态温度后，合金成分达到标准要求，具体应该根据所炼钢种的牌号确定，喂铝线按重量百分比0.010-0.020％控制，喂铝线吨钢用量0.6-0.75米即可满足，铝收得率高，此时铝的氧化物形成的很少。喂硅钙线变质及强化脱氧处理，吨钢用量1-2米，控制铸坯成品钙重量百分含量为0.0015-0.0025％。

5、VD炉精炼

倾倒出2/3覆渣，将钢包吊至VD工位，进行真空脱氢。具体操作如下：

初抽真空度，氩气搅拌流量8-20NL/min，真空度达到100Pa以下，氩气流量调制50-60NL/min，真空度在67Pa以下大氩气搅拌，氩气流量100-180NL/min，使钢液裸露，保持15-20min，破真空。

破真空后软吹，控制软吹氩的压力在0.3-0.5Mpa，软吹时间8-10min，吹氩流量控制在30-50NL/min，吹氩过程钢水不可外露，渣面产生蠕动但不翻腾为宜，所用氩气含氧量要求≤5ppm。

软吹净化：控制软吹氩的压力在0.3-0.5Mpa，吹氩流量控制在50-120NL/min，软吹时间为8-10min，吹氩过程钢水不可外露，渣面产生蠕动但不翻腾为宜，所用氩气含氧量要求≤5ppm。

6、上台连铸

开浇过程长水口全封闭，氩气保护浇注。中包采用高碱度保温覆盖剂，连续测温，恒速拉坯。

经过上述工艺，其过程检测符合洁净钢标准，且杂质含量进一步降低：

钢水氩后取样分析结果：[N]27ppm；[H]1.49ppm；[O]7ppm。

每炉[N]、[H]、[O]的波动均控制在2％以内。

坯样夹杂物分析ABCD类夹杂均小于0.5级。

如上所属，本发明的炼钢方法，通过对以上各工序节点的参数、成分用量、工艺操作和方法的严格控制，从而取得了诸多有益效果：该工艺过程控制稳定、洁净钢的纯度稳定且进一步得到提高、杂质更少、铝用量和硅钙线的用量大大减小(用铝量仅为常规冶炼工艺的1/6，硅钙线用量吨钢减少了2米)，大大降低了生产成本。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims

1.一种炼钢方法，其特征在于，包括以下步骤：

1、电炉装料，包括：

(1)确定装入量；

2、电炉氧化熔炼，包括：

(1)冶炼供电；

(2)吹氧；

(3)熔化末期炉料熔化80％时，开始造泡沫渣；

4、LF炉精炼，包括：

(2)喂线强脱氧：喂铝线深脱氧处理，喂铝线按重量百分比0.010-0.020％控制，喂硅钙线变质及强化脱氧处理，控制铸坯成品钙按重量百分比0.0015-0.0025％；

6、上台连铸，开浇过程长水口全封闭，氩气保护浇注，恒速拉坯；

其中，步骤3具体为：

(1)将烘好的钢包坐出钢包车，并接好氩气管，开到电炉出钢位置，钢包温度≥600℃；

(2)出钢时，炉体在水平位，打开出钢口托板，此时钢水应自动流出，如不自动出钢，采用氧气引流；

(3)打开出钢口后，钢包开始通氩气，流量200L/min左右；

(4)钢水出钢量达1/3时，进行钢包中合金化、并加入LF精炼顶渣渣料，吨钢渣料用量为10kg；控制精炼渣量为钢水量重量比的1.1-1.6％；

(5)预脱氧采用锰铁和电石进行脱氧，吨钢电石用量0.5kg，出钢到1/3时开始加合金，出钢2/3前全部加完，吨钢锰铁用量应按照钢种含量要求的下限设定；

(8)出钢后，钢包继续吹氩，吹氩流量50-60L/min。

2.如权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于：在步骤1的(1)中，装入量的计算公式如下：

3.如权利要求1或2所述的炼钢方法，其特征在于：在步骤1的(2)中，第一次投料向料篮底吨钢加入30kg石灰。

4.如权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于：在步骤1的(2)中，第二次投料吨钢加入15kg石灰。

5.如权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于：在步骤2的(2)中，氧气的吨钢吹入量为15-20Nm³/t。

6.如权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于：在步骤4的(1)中，保持白渣时间大于15分钟。