CN104946852B - 重轨钢高效脱硫的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重轨钢高效脱硫的方法，现在转炉内将铁水初炼成钢水，出钢过程中向钢水中加入石灰和萤石，出钢结束后向钢水中加入第一批熔渣发泡剂，并进行吹氩搅拌，然后钢水转入LF炉精炼，加入第二批熔渣发泡剂进行加热化渣，加热完成后向钢水添加富含SiO₂的渣料调整渣系碱度，LF炉精炼完成后，钢水转入RH炉进行真空处理，真空处理完成后，对钢水进行软吹氩处理即完成高效脱硫。本发明生产的重轨钢脱硫效率明显提升，降低钢轨成品硫含量，硫含量不超过0.006％，还可以提高钢轨A类夹杂评级水平，钢轨A类夹杂1.0～1.5级，B、C、D、Ds类夹杂评级加和为1.0级，且没有超过0.5级的夹杂。

Description

重轨钢高效脱硫的方法

技术领域

本发明的实施方式涉及钢铁冶金领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种重轨钢高效脱硫的方法。

背景技术

钢轨是铁路轨道的主要组成部件，在铁路运输过程中，对机车提供有效支撑及引导，需承受来自车轮的巨大垂向压力。基于我国基础建设发展需求，铁路运输正以迅猛的速度发展，并不断趋于高速化、重载化。这无疑对钢轨质量提出了更加严苛的要求，其中对有害元素S的要求为：SS、SS(R)、LA(60)、LA(68)要求S≤0.020％，其他牌号要求S≤0.025％。

因为硫元素在钢中以FeS的形式存在，而FeS和Fe易形成较低熔点(985℃)的共晶体，钢材在1100℃～1200℃热加工时，低熔点共晶体融化导致开裂——热脆，危害钢材热加工性能。为改善硫元素的“热脆”影响，通常在钢中加入一定的锰元素，与硫结合成塑性夹杂，但是对于大变形的钢轨来说，塑性MnS夹杂大变形后对钢轨A类夹杂评级十分不利。因此对钢轨钢进行高效脱硫一直是冶金工作者研究的技术。例如CN104313245A公开了一种重轨钢精炼快速脱硫的方法，在转炉出钢过程中,将石灰加入钢包内,每吨钢液中石灰的加入量为3～4kg；并在出钢过程形成“渣洗”时,LF炉钢中硫≤0.020％；在温度为1510～1530℃条件下进行化渣,并在升温过程中加入脱氧剂进行造渣和渣面脱氧；直至熔渣中MnO+FeO≤0.5％；保温直至转炉内熔渣的碱度为2.0～3.0时,向熔渣渣面补加按每吨钢液加入0.5～1kg的电石和0.5～1kg的萤石,并继续加热升温至1620℃；升温结束后,调整氩气流量至400L/min,吹氩时间15～30min,即实现钢水快速脱硫。该发明虽然详细说明了如何在精炼过程快速脱硫，但是，就重轨钢脱硫过程的一些其它关键技术还没涉及到。CN102443670A公开了一种重轨钢硫含量控制方法，通过控制转炉出钢硫重量、改善LF炉和VD炉造渣方式、调节铸机浇铸参数等措施,有效控制各工序脱硫速率,从而实现将重轨钢硫重量稳定控制在0.08％～0.20％范围内的目的，该发明可实现LF炉和VD炉的大幅度脱硫，可有效控制过程脱硫,解决由于VD炉大幅度脱硫形成的硫化物夹杂无法充分排出的问题,避免重轨钢硫化物超标缺陷,使中间包成品硫重量由实施前的0.0052％提高至0.0124％,S＞0.008％的比例由实施前的42.6％提高到99.1％,显著提高重轨钢的质量合格率。CN102443670A对各工序脱硫控制进行了介绍，而对于重轨钢高效脱硫的其它关键技术还未涉及到。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种重轨钢高效脱硫的方法，降低重轨钢成品硫含量的生产方法，采用本方法生产的重轨钢脱硫效率明显提升，降低钢轨成品硫含量，还可以提高钢轨A类夹杂评级水平。

为实现上述目标，本发明所设计的脱硫方法所要提供的一种重轨钢高效脱硫生产流程为：转炉冶炼→LF炉精炼→RH真空→连铸。本发明技术适应于铸坯断面尺寸大于或等于280mm×380mm的连铸机生产重轨钢，下面详细叙述本发明技术：

一种重轨钢高效脱硫的方法，它包括以下步骤：

(1)转炉冶炼

在转炉内将铁水初炼成钢水，出钢过程中向钢水中加入石灰和萤石，石灰的添加量是每吨钢水加4.5～5kg，萤石的添加量是石灰添加量的1/5；出钢结束后，向钢水中加入第一批熔渣发泡剂，其添加量是每吨钢水加0.75～0.84kg，并对钢水进行吹氩搅拌，促进钢渣反应；

(2)LF炉精炼

钢水到达LF炉后，向钢水中加入第二批熔渣发泡剂，其添加量是每吨钢水加1.50～1.65kg，进行加热化渣，此过程中可根据化渣情况配加50～100kg的萤石，加热15～18min后，向钢水中添加富含SiO₂的渣料调整渣系碱度，其添加量按纯SiO₂计算为每吨钢水添加1.7～1.8kg；

(3)RH真空处理

LF炉精炼完成后，钢水转入RH炉进行真空处理，真空处理完成后，对钢水进行5～6min的软吹氩处理即完成高效脱硫。

在转炉冶炼时，加入石灰和萤石可以保证良好的渣态，此过程充分利用了出钢过程中，钢液良好的温度条件及动力学环境条件，快速熔化石灰，渣系碱度提前进入到脱硫阶段；出钢后添加第一批熔渣发泡剂和吹氩搅拌，有效的促进了钢渣反应，钢液提前进入脱硫阶段，提高了生产过程时间利用效率。LF炉精炼过程有效利用渣系的脱硫能力，完成脱硫任务后，调整渣系碱度实现渣系对夹杂的有效吸附，实现高效脱硫、净化钢液的目的。脱硫渣料的分配添加充分提高了渣系脱硫效率，提升了生产时间利用率，此外，在有效脱硫后，为夹杂去除提供必要渣态的条件下，采用RH真空处理后，对钢液进行软吹氩处理，进一步有效的提高钢液的纯净度。

进一步的技术方案是：上述重轨钢高效脱硫的方法中，所述软吹氩处理的气流量是45～60NL/min,持续时间是5～7min。

更进一步的技术方案是：上述重轨钢高效脱硫的方法中，所述第一批熔渣发泡剂和所述第二批熔渣发泡剂均是采用每公斤发气量≥45L的熔渣发泡剂。如LFP-2熔渣发泡剂，每公斤的发气量≥45L，有利于促进钢渣反应。

更进一步的技术方案是：上述重轨钢高效脱硫的方法中，所述吹氩搅拌的条件是底吹氩量为起始阶段100～150NL/min,持续时间为4～5min，后期阶段为45～60NL/min，持续时间为5min。

更进一步的技术方案是：上述重轨钢高效脱硫的方法中，所述铁水初炼得到的钢水的C含量为0.06％～0.07％。C含量指钢水中C的质量含量。

更进一步的技术方案是：上述重轨钢高效脱硫的方法中，所述真空处理的控制条件是RH插入深度450mm～750mm，氩气流量1300NL/min～1500NL/min,真空度≤3mbar的处理时间≥10min,纯处理时间≥15min。RH插入深度是RH炉的浸渍管插入钢水的深度。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明生产的重轨钢脱硫效率明显提升，降低钢轨成品硫含量，硫含量不超过0.006％，常达到0.004％，还可以提高钢轨A类夹杂评级水平，钢轨A类夹杂1.0～1.5级，B、C、D、Ds类夹杂评级加和为1.0级，且没有超过0.5级的夹杂。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

某钢铁厂在公称容量120吨(实际出钢量在120～140吨范围内)转炉流程上采用本发明技术生产U75V钢，生产工艺为120吨转炉初炼钢水→120吨LF炉精炼钢水→6机6流方坯连铸机浇铸成280mm×380mm铸坯。

首先在转炉内加入134吨铁水，利用转炉吹氧脱C的功能，将铁水初炼成钢水，钢水成分初炼到0.07％的C出钢到钢包中，此时实际出钢量为128吨(转炉冶炼过程中约5％的原料被烧损)。出钢过程中向钢液中加入605kg石灰和118kg萤石。

出完钢后加入第一批熔渣发泡剂100kg，对钢液进行吹氩搅拌处理，吹氩搅拌的条件是底吹氩量为起始阶段100NL/min，持续时间为5min，后期阶段为60NL/min，持续时间为5min。

钢水到达LF炉后加入第二批熔渣发泡剂201kg开始电加热，进行化渣处理，此过程化渣较好，加热16min后，加入含纯SiO₂230kg的渣料，对渣系碱度进行调整处理。

LF炉今年完成后，钢水进行RH真空处理，RH插入深度750mm，氩气流量1500NL/min，真空度≤3mbar的处理时间≥10min，纯处理时间≥15min。RH真空进站完成钢液真空处理后，对钢液进行了5min20s的软吹氩处理，气流量是45NL/min，持续时间是7min。

最后在6机6流方坯连铸机上浇铸成280mm×380mm铸坯，连铸时中间包温度为1490℃，在连铸机中包取样分析钢水S含量，结果为0.004％。取对应钢轨进行夹杂分析发现，钢轨A类夹杂1.5级，B、C、D、Ds类夹杂评级加和为1.0级，且没有超过0.5级的夹杂。

实施例2

某钢铁厂在公称容量120吨(实际出钢量在120～140吨范围内)转炉流程上采用本发明技术生产U71Mn钢，生产工艺为120吨转炉初炼钢水→120吨LF炉精炼钢水→6机6流方坯连铸机浇铸成280mm×380mm铸坯。

首先在转炉内加入137吨铁水，利用转炉吹氧脱C的功能，将铁水初炼成钢水，钢水成分初炼到0.06％的C出钢到钢包中，此时实际出钢量为131吨(转炉冶炼过程中约5％的原料被烧损)。出钢过程中向钢液中加入601kg石灰和121kg萤石。

出完钢后加入第一批熔渣发泡剂106kg,对钢液进行吹氩搅拌处理。吹氩搅拌的条件是底吹氩量为起始阶段120NL/min,持续时间为4min，后期阶段为60NL/min，持续时间为5min。

钢水到达LF炉后加入第二批熔渣发泡剂200kg开始电加热，进行化渣处理，此过程化渣较好，加热18min后，加入含纯SiO₂227kg的渣料，对渣系碱度进行调整处理。

LF炉今年完成后，钢水进行RH真空处理，RH插入深度450mm，氩气流量1300NL/min，真空度≤3mbar的处理时间≥10min，纯处理时间≥15min。RH真空进站完成钢液真空处理后，对钢液进行了6min的软吹氩处理，气流量是50NL/min，持续时间是6min。

最后在6机6流方坯连铸机上浇铸成280mm×380mm铸坯，连铸时中间包温度为1495℃，在连铸机中包取样分析钢水S含量，结果为0.004％。取对应钢轨进行夹杂分析发现，钢轨A类夹杂1.0级，B、C、D、Ds类夹杂评级加和为1.0级，且没有超过0.5级的夹杂。

实施例3

某钢铁厂在公称容量120吨(实际出钢量在120～140吨范围内)转炉流程上采用本发明技术生产U78CrV钢，生产工艺为120吨转炉初炼钢水→120吨LF炉精炼钢水→6机6流方坯连铸机浇铸成280mm×380mm铸坯。

首先在转炉内加入128吨铁水+5吨钢轨切头，利用转炉吹氧脱C的功能，将铁水初炼成钢水，钢水成分初炼到0.06％的C出钢到钢包中，此时实际出钢量为129吨(转炉冶炼过程中约5％的原料被烧损)。出钢过程中向钢液中加入612kg石灰和123kg萤石。

出完钢后加入第一批熔渣发泡剂100kg，对钢液进行吹氩搅拌处理，吹氩搅拌的条件是底吹氩量为起始阶段150NL/min,持续时间为4min，后期阶段为45NL/min，持续时间为5min。

钢水到达LF炉后加入第二批熔渣发泡剂205kg开始电加热，进行化渣处理，此过程化渣较好，加热15min后，加入含纯SiO₂226kg的渣料，对渣系碱度进行调整处理。

LF炉今年完成后，钢水进行RH真空处理，RH插入深度550mm，氩气流量1450NL/min，真空度≤3mbar的处理时间≥10min，纯处理时间≥15min。RH真空进站完成钢液真空处理后，对钢液进行了5min30s的软吹氩处理，气流量是50NL/min，持续时间是7min。

最后在6机6流方坯连铸机上浇铸成280mm×380mm铸坯，连铸时中间包温度为1490℃，在连铸机中包取样分析钢水S含量，结果为0.006％。取对应钢轨进行夹杂分析发现，钢轨A类夹杂1.5级，B、C、D、Ds类夹杂评级加和为1.0级，且没有超过0.5级的夹杂。

上述实施例说明采用本发明技术生产的重轨钢，钢液中的S控制在0.004％～0.006％范围内，脱硫效率为41％～57％，脱硫效率达到了较高水平。另外，A类夹杂控制在1.0～1.5级，B、C、D、Ds类夹杂评级加和为1.0级，且没有超过0.5级的夹杂，钢液纯净度也得到了充分保障。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种重轨钢高效脱硫的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)转炉冶炼

在转炉内将铁水初炼成钢水，出钢过程中向钢水中加入石灰和萤石，石灰的添加量是每吨钢水加4.5～5kg，萤石的添加量是石灰添加量的19.5％～20.1％；出钢结束后，向钢水中加入第一批熔渣发泡剂，其添加量是每吨钢水加0.75～0.84kg，并对钢水进行吹氩搅拌，促进钢渣反应；

(2)LF炉精炼

钢水到达LF炉后，向钢水中加入第二批熔渣发泡剂，其添加量是每吨钢水加1.50～1.65kg，进行加热化渣，加热15～18min后，向钢水中添加富含SiO2的渣料调整渣系碱度，其添加量按纯SiO2计算为每吨钢水添加1.7～1.8kg；

(3)RH真空处理

LF炉精炼完成后，钢水转入RH炉进行真空处理，真空处理完成后，对钢水进行5～6min的软吹氩处理即完成高效脱硫；

所述软吹氩处理的气流量是45～60NL/min,持续时间是5～7min；

所述第一批熔渣发泡剂和所述第二批熔渣发泡剂均是采用每公斤发气量≥45L的熔渣发泡剂。

2.根据权利要求1所述的重轨钢高效脱硫的方法，其特征在于所述吹氩搅拌的条件是底吹氩量为起始阶段100～150NL/min,持续时间为4～5min，后期阶段为45～60NL/min，持续时间为5min。

3.根据权利要求1所述的重轨钢高效脱硫的方法，其特征在于所述铁水初炼得到的钢水的C含量为0.06％～0.07％。

4.根据权利要求1所述的重轨钢高效脱硫的方法，其特征在于所述真空处理的控制条件是RH插入深度450mm～750mm，氩气流量1300NL/min～1500NL/min,真空度≤3mbar的处理时间≥10min,纯处理时间≥15min。