CN105483308A - 一种防止中碳钢浇注絮流的脱氧方法 - Google Patents

Abstract

一种防止中碳钢浇注絮流的脱氧方法，转炉控制终点C≥0.10％，出钢过程只加入锰类、硅类合金及增碳剂；合金化后炉后吹氩2～3min，钢中氧控制在30～60ppm。精炼工艺路线按钢种成品S与H的要求，走单一LF精炼或LF+RH双联工位处理：在LF精炼位处理时，采用CaC₂代替铝脱氧；如要求钢中的[H]≤2ppm，则须进入RH进行真空脱气，真空处理的真空度＜0.2kPa，真空处理时间≥15min。对于真空处理过程中的脱氧，利用钢水中的碳代替铝脱除钢水中的氧。碳含量为0.25～0.60％的中碳钢，其RH处理平衡氧含量为2～3ppm，钢水脱氧程度和纯铝脱氧相同。本发明可提高钢水洁净度，减少Al₂O₃夹杂，在防止絮流产生的同时，减少脱氧合金消耗，降低冶炼成本。

Description

一种防止中碳钢浇注絮流的脱氧方法

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，特别涉及一种可防止中碳钢浇注絮流的低成本脱氧方法。

背景技术

目前，转炉冶炼中碳钢(C0.25～0.60％)大都采用增碳法来满足出钢温度及终点[P]的要求，终点碳基本都控制在0.10％以下。为保证转炉碳成分的稳定控制和钢渣改质效果，采用转炉出钢过程锰、硅、铝复合脱氧的工艺，出钢后加入改性剂2kg/吨钢，氩站吹氩3分钟后吊至精炼位进行精炼处理。如果中碳钢的成品硫含量小于0.010％，需要在LF炉或其它具有脱硫功能的精炼位脱硫处理，如果中碳钢明确要求钢水中[H]含量不大于2ppm，则需要进行真空脱气处理。上述工艺存在的主要问题是：

1)出钢过程中加入铝，使得原本可以起到脱氧作用的硅，仅起合金化的作用，绝大部分的氧被铝脱除，产生大量的Al₂O₃进入钢中。

2)在连铸浇注过程中经常发生絮流换浸入式水口、絮流掉棒的现象。因此为改善絮流现象，需要在精炼喂入硅钙线，不仅增加了吨钢成本，而且钢水浇注过程中的絮流情况仅仅是稍有改善，并没有得到根本性的解决。

发明内容

本发明提供一种可防止中碳钢浇注絮流的脱氧方法，其目的旨在通过转炉出钢硅、锰合金无铝脱氧，精炼无铝脱氧等方法降低中碳钢的脱氧成本，减少中碳钢的Al₂O₃夹杂，达到防止中碳钢浇注过程中产生絮流的目的。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种防止中碳钢浇注絮流的脱氧方法，其特征在于：

1、转炉在充分脱磷的情况下，控制终点C≥0.10％，出钢过程中不加入含铝脱氧合金，只加入锰类、硅类合金以及增碳剂；合金化后炉后吹氩2～3min，钢中[O]控制在30～60ppm。

2、精炼无铝脱氧：

工艺路线按对钢种成品S与H的要求，走单一LF精炼工位或者具有脱硫与脱氢要求的精炼LF+RH双联工位处理：

a、如果中碳钢种要求成品S含量≤0.010％，转炉出钢后钢水硫含量不满足要求，则需要进入LF精炼进行脱硫处理，不论钢水需不需要脱硫，为了尽可能减少钢水中Al₂O₃夹杂，采用既能够脱钢、渣中氧，又可以脱硫的CaC₂(电石)代替有强脱氧作用的铝线段脱硫。CaC₂代替Al的比例为1.8：1。

用铝脱氧钢水脱硫反应为:

3(CaO)+2[Al]+3[S]＝(Al₂O₃)+3(CaS)

用CaC₂脱硫的反应式为:

(CaC₂)+2[O]＝(CaO)+2CO↑

(CaO)+[S]＝(CaS)+[O]

(CaC₂)+[S]＝(CaS)+2C

由上述反应可知，使用电石脱氧，生成的是气体CO，从而避免了引起絮流的Al₂O₃夹杂物大量生成。

b、如果中碳钢种要求钢中的[H]含量≤2ppm，则进行真空脱气，要求真空处理的真空度小于0.2kPa，真空处理时间不小于15min。这是因为，钢水温度在1600℃时，当真空室的真空度在0.5kPa时，[H]的饱和溶解度为1.7ppm，当真空室的真空度在0.1kPa时，[H]的饱和溶解度为0.78ppm。根据生产实际统计，真空度不大于0.2kPa时，处理时间不小于15min时，钢水中的氢不大于1.2ppm。

c、真空精炼处理时，利用钢水中的碳脱除钢水中的氧代替常规工艺的铝脱氧，使其产生碳氧反应，即：[c]+[o]＝co，因为C-O反应产物为CO和CO₂，不污染钢水。这是因为：在真空条件下，p_CO降低，平衡向生成CO的方向移动，真空条件下碳的脱氧能力随真空度的提高而提高，对于碳含量在0.25～0.60％的中碳钢，当真空室的真空度为0.1kPa，其RH处理平衡氧含量为2～3ppm。

本发明的有益效果为：

1、中包钢水氧电解检验表明，中包的全氧中绝大部位是三氧化二铝中的氧，本发明通过无铝经济性脱氧，钢中的T[O]不大于10ppm，因此，钢水洁净度得到极大的提高，从而避免了Al₂O₃夹杂过多，从而产生絮流的可能性。

2、现有技术在连铸浇注5～6罐(约350min)后，塞棒开度开始呈上涨趋势，絮流现象开始明显，到浇注750min左右，塞棒开度可以达到95～100mm。而本发明在浇注过程中，塞棒开度始终呈下降趋势，因而对改善絮流现象效果明显。

3、脱氧合金消耗降低3kg/吨钢左右，含硅类合金消耗增加0.3kg/吨钢，合金总成本降低约19元/吨。

附图说明

图1是不同真空室压力条件下C-O平衡关系图；

图2是中包全氧与铸坯内的夹杂物含量关系图；

图3是实施例与常规工艺钢水浇注过程塞棒曲线图。

具体实施方式

以260吨转炉生产中碳钢为例。其钢种成分wt％为：

C	Si	Mn	P	S	H
						0.45-0.55	0.15-0.40	0.65-0.80	≤0.020	≤0.008	≤0.0002

实施例1:

1、转炉终点碳0.105％，终点氧值315ppm，出钢1/4时开始加入合金，合金加入量为：高碳锰铁2.5吨，硅铁1.1吨，增碳剂1吨。出完钢钢水到达炉后吹氩站，钢水吹氩3min,钢水称量重量264吨。钢水成分，碳0.38％，硅0.24％，锰0.64％。氧值38ppm。

2、LF精炼工序，根据氧值加入电石(CaC₂)80kg，吹氩搅拌6min。然后造白渣进行顶渣改质。顶渣改质后，取样，钢水成分：Al：0.002％，钢中氧含量6ppm。钢水的硫含量：0.003％。

3、RH工序：进站后钢水进行深真空脱气，处理10min后取样，钢水成分：H：1.0ppm，钢中氧含量2ppm。

4、连铸浇注过程塞棒开度一直稳定在75mm左右。

实施例2:

1、转炉终点碳0.075％，终点氧值375ppm，出钢1/4时开始加入合金，合金加入量为：高碳锰铁2.5吨，硅铁1.1吨，增碳剂1吨。出完钢钢水到达炉后吹氩站，钢水吹2min,钢水称量重量264吨。钢水成分，碳0.38％，硅0.26％，锰0.64％。氧值38ppm。

2、LF精炼工序，根据氧值加入电石(CaC₂)80kg，吹氩搅拌5～10min。然后造白渣进行顶渣改质。顶渣改质后，取样，钢水成分：Al：0.002％，钢中氧含量6ppm。钢水的硫含量：0.003％。

3、RH工序：进站后钢水进行深真空脱气，处理10min后取样，钢水成分：H：1.0ppm，钢中氧含量2ppm。

4、连铸浇注过程塞棒开度一直稳定在75mm左右。

图1是不同真空室压力条件下C-O平衡关系图，由图1可以看出，在P_RH在0.1kPa的水平、钢中碳含量在0.06％以下时，平衡氧含量很快就达到接近0的水平，中碳钢碳含量在0.25～0.60％，RH处理平衡氧含量平均在2-3ppm，钢水脱氧程度和纯铝脱氧相同。

由图2可见，中包全氧与铸坯内的夹杂物含量的关系，中包的全氧中绝大部位是三氧化二铝中的氧，通过本发明无铝经济性脱氧，钢中的T[O]不大于10ppm，因此，钢水洁净度得到了非常大的提高，避免了Al₂O₃夹杂过多，从而防止了产生絮流的可能性。

图3是实施例与常规工艺钢水浇注过程塞棒曲线图，其中矩形块曲线为常规工艺钢水浇注过程塞棒曲线，圆形块曲线为本发明实施例钢水浇注过程塞棒曲线。从中可以看出，常规工艺下，浇注5-6罐(约350min)塞棒开度开始呈上涨趋势，絮流现象开始明显，到浇铸750min左右塞棒开度可以达到95-100mm，而本发明方法则在钢水浇注过程中塞棒开度呈下降趋势，因而本发明脱氧工艺对改善絮流现象效果明显。

Claims (1)

1.一种防止中碳钢浇注絮流的脱氧方法，其特征在于：

(1)转炉在充分脱磷的情况下，控制终点C≥0.10％，出钢过程中不加入含铝脱氧合金，只加入锰类、硅类合金以及增碳剂；合金化后炉后吹氩2～3min，钢中[O]控制在30～60ppm；

(2)精炼无铝脱氧：

工艺路线按对钢种成品S与H的要求，走单一LF精炼工位或者具有脱硫与脱氢要求的精炼LF+RH双联工位处理：

a、如果中碳钢种要求成品S含量≤0.010％，转炉出钢后钢水硫含量不满足要求，则一律用CaC₂代替Al进行脱硫，CaC₂代替Al的比例为1.8：1，以减少引起絮流的Al₂O₃夹杂；

b、如果中碳钢种要求钢中的[H]含量≤2ppm，则进行真空脱气，控制真空室的真空度小于0.2kPa，真空处理时间不小于15min；

c、真空精炼处理时，利用钢水中的碳脱除钢水中的氧代替常规工艺的铝脱氧，使其产生碳氧反应，即：[c]+[o]＝co，在真空条件下，p_CO降低，平衡向生成CO的方向移动，真空条件下碳的脱氧能力随真空度的提高而提高，对于碳含量在0.25～0.60％的中碳钢，当真空室的真空度为0.1kPa，其RH处理平衡氧含量为2～3ppm。