CN105714021B - 一种镇静钢脱氧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镇静钢脱氧方法，属于钢包精炼技术领域，其特征在于包括以下工艺步骤：渣洗；精炼；电化渣；脱氧，脱氧剂为碳化硅和电石，所述脱氧剂加入顺序为先加入70%碳化硅，后加入电石，再加入30%碳化硅；加速钢渣界面反应；软吹。与现有技术相比较具有产品脱氧效果好：大幅降低脱氧成本；产品质量稳定的特点。

Description

一种镇静钢脱氧方法

技术领域

本发明为发明专利申请《一种低成本碳化硅脱氧方法》（申请号：201410539640X）的分案申请，涉及LF精炼技术领域，特别是一种适用于镇静钢脱氧的低成本精炼技术。

背景技术

根据冶炼时脱氧程度不同，钢分为沸腾钢、半镇静钢和镇静钢。而连铸时，需为完全脱氧的镇静钢，现有技术中，冶炼非低硅铝镇静钢时采用CaO-CaF₂精炼渣系，该渣系随着CaO增加，炉渣粘度上升，炉渣碱度高，而无SiO₂系渣料中和炉渣碱度。

该种工艺在应用中存在以下缺陷：①CaF₂的主要作用是改善渣的流动性，降低渣的熔点，增大脱硫产物的扩散速度，改善脱硫动力学条件，从而调节炉渣粘度，但不能调节碱度，现有技术中加入量较大，对炉衬、钢包渣线侵蚀严重；同时这种渣系粘度较小，不利于埋弧操作，导致电弧对包衬的辐射侵蚀；此外CaF₂还会与渣中其它组元反应，生成含氟气体对污染环境；②精炼脱氧采用单一电石（CaC₂）的扩散脱氧方式，随着渣量增大，电石用量明显增加，而电石价格居高不下，压榨了钢企利润空间，严重影响企业经济效益；③镇静钢脱氧时，精炼终点渣呈白渣后，喂入金属钙线对脱氧产物变性处理，增加额外成本；④单一电石做LF脱氧剂，抽检铸坯夹杂物级别≥3.0级平均为4.3次/月，表明夹杂物数量较多，钢中夹杂以硫化夹杂和氧化夹杂为主，少部分硫化夹杂和氧化夹杂在偏析区域聚集，大部分硫化夹杂和氧化夹杂是由于脱氧制度不合理，钢液内夹杂物未能充分变性去除，导致铸坯夹杂物级别≥3.0较多，影响终端产品质量，增大了企业经济损失。

因此，精炼生产急需一种新的脱氧技术，减少钢液内夹杂物源，使铸坯夹杂物数量达到最低值的同时，降低LF脱氧剂成本。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种镇静钢脱氧方法，用低成本脱氧剂代替部分高成本脱氧剂，在达到同样的脱氧效果下降低精炼工序脱氧成本，并且能够有效的控制钢中夹杂，稳定产品质量。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种镇静钢脱氧方法，其特征在于：工艺步骤：

（1）在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4~2.6kg；

（2）将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1520~1580℃，吨钢石灰加入量4.0~6.0kg，吨钢萤石加入量1.0~1.5kg，加料时间2~3min，加石灰时大流量吹氩搅拌，保护性气体流量为200~300NL/min；

（3）送电化渣操作，保护性气体流量130~150 NL/min；

（4）待在钢水表面形成液渣层，再进行脱氧，脱氧剂为碳化硅和电石，吨钢碳化硅加入量0.25~0.65kg，吨钢电石加入量0.5~1.0kg；所述脱氧剂加入顺序为先加入70%碳化硅，后加入电石，再加入30%碳化硅

（5）调整保护性气体流量为200~240NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3~5min；

（6）调整保护性气体至软吹状态，软吹时间8~10min，保护性气体流量130~150NL/min。

上述的步骤（4）中碳化硅与电石加入量配比为1:1.08~2.5。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

1、产品脱氧效果好：应用本发明工艺可以有效降低渣碱度，从而使TFe含量降低，Ls增高，渣指数由单一电石制备方法的0.42~0.45降低至0.31~0.34，并且渣的还原性、流动性优于单一电石制备方法；

2、可以大幅降低脱氧成本：单纯电石脱氧工艺成本为吨钢萤石成本4.9元，吨钢电石成本3.83元，合计影响吨钢成本8.73元，精炼脱氧成本高，影响企业效益；本发明工艺成本为吨钢4.06~6.41元，降本增效显著；

3、能够有效的控制钢中夹杂，稳定产品质量，提高钢水纯净度和铸坯质量，进而能有效控制钢种夹杂处于塑性区域，减少套眼次数和生产事故。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。

对照组

对Q235B钢，工艺步骤如下：

A、在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4kg；

B、将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1580℃，吨钢石灰加入量5kg，吨钢萤石加入量2.8kg，加料时间5min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为200NL/min；

C、送电化渣操作，变压器二次电压保持336V，氩气流量150 NL/min；

D、待渣化好、化透后进行脱氧，脱氧剂为电石，吨钢电石加入量1.2kg，取渣样为黄白渣；

E、调整氩气流量为200NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3min，取渣样为白渣；

F、调整氩气至软吹状态，软吹时间8min，氩气流量130NL/min。

对照组为改良前发明人独自摸索的工艺步骤，LF炉依靠电石对炉渣进行扩散脱氧形成高碱度炉渣，利用氩气搅拌加速钢渣界面反应，同时电弧加热高碱度炉渣使其形成高碱度白渣，达到降低钢中氧、硫的目的。该种方法虽然可以保持较高的产品质量，但是存在以下问题：①CaF₂的主要作用是改善渣的流动性，降低渣的熔点，增大脱硫产物的扩散速度，改善脱硫动力学条件，从而调节炉渣粘度，但不能调节碱度，加入量较大时，对炉衬、钢包渣线侵蚀严重；同时这种渣系粘度较小，不利于埋弧操作，导致电弧对包衬的辐射侵蚀；此外CaF₂还会与渣中其它组元反应，生成含氟气体对污染环境；②精炼脱氧采用单一电石（CaC₂）的扩散脱氧方式，随着渣量增大，电石用量明显增加，而电石价格居高不下，压榨了钢企利润空间，严重影响企业经济效益；③单一电石做LF脱氧剂，抽检铸坯夹杂物级别≥3.0级平均为4.3次/月，表明夹杂物数量较多，钢中夹杂以硫化夹杂和氧化夹杂为主，少部分硫化夹杂和氧化夹杂在偏析区域聚集，大部分硫化夹杂和氧化夹杂是由于脱氧制度不合理，钢液内夹杂物未能充分变性去除，导致铸坯夹杂物级别≥3.0较多，影响终端产品质量，增大了企业经济损失。

实施例1

对Q235B钢，工艺步骤：

（1）在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4kg；其中石灰的作用为：①造渣作用；②减少烧损，熔体覆盖在钢液表面防止过度氧化。通过本步骤的渣洗，可以提高钢水的质量；

（2）将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1560℃，吨钢石灰加入量4.0kg，吨钢萤石加入量1.0kg，加料时间2min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为200NL/min；该步骤中加入石灰的过程造渣，必须有较大的吹氩压力才能保证所加入的石灰在钢包表面完全铺开，保证造渣料不在加料孔边堆积，为造出白渣提供有利条件；

（3）送电化渣操作，变压器二次电压保持336V，氩气流量150 NL/min；在氩气氛下电渣重熔，可降低钢中的全氧含量；

（4）待在钢水表面形成液渣层，再进行脱氧，脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石，吨钢碳化硅加入量0.65kg，吨钢电石加入量0.7kg，取渣样为黄白渣；在电渣重熔后向渣池添加脱氧剂，降低钢液中溶解的氧，即把钢液中溶解的FeO转变成其他难溶于钢液的SiO₂，然后将上述脱氧产物排除到钢液外。本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为1.35kg，脱氧剂用量少。碳化硅与电石加入量配比为1:1.08进行复合脱氧，生成SiO₂和CO气泡。SiO₂能促进化渣，降低炉渣粘度和碱度，萤石用量明显减少；CO气泡使炉渣弱发泡，再投入少量电石充当强发泡剂，使通电过程精炼渣有良好埋弧效果和保温效果，增大了钢渣接触面，强化了钢渣界面反应进行脱硫，同时提高了炉渣吸附夹杂能力和减少了钢液吸气，从而快速形成白渣。因碳化硅脱氧反应速率较电石慢，因此采用先行投入碳化硅，后投入电石的方式以保证脱氧效果。且由于利用SiC与FeO的反应生成SiO2，降低了炉渣碱度、粘度，减少电石用量的同时，也减少了萤石用量；

（5）调整氩气流量为200NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3min，取渣样为白渣，精炼终点渣TFe（全铁）为1.18； LF炉依靠电石对炉渣进行扩散脱氧形成高碱度炉渣，利用氩气搅拌加速钢渣界面反应，同时电弧加热高碱度炉渣使其形成高碱度白渣，达到降低钢中氧、硫的目的；

（6）调整氩气至软吹状态，软吹时间8min，氩气流量130NL/min。通过弱的氩气搅拌强度，促使钢水中的夹杂物上浮。吹氩过大易卷渣、吸气，既不能有效保证快速化渣，也不能避免夹杂物的卷入。在软吹过程适当增大软吹流量，增大小颗粒夹杂物碰撞机率使其变大更易上浮，有效降低钢液内夹杂物数量，提高了产品质量。

上述生产步骤中的氩气也可以为其他保护性气体，所述的保护性气体具体可以为惰性气体，如氦气。

实施例2

对Q345B钢，工艺步骤：

（1）在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.6kg；

（2）将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1580℃，吨钢石灰加入量6.0kg，吨钢萤石加入量1.5kg，加料时间3min加石灰时间1.5min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为300NL/min；

（3）送电化渣操作，变压器二次电压保持278V，氩气流量130NL/min；

（4）待渣化好、化透进行脱氧，脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石，吨钢碳化硅加入量0.4kg，吨钢电石加入量1.0kg，取渣样为黄白渣；本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为1.4kg，碳化硅与电石加入量配比为1:2.5进行复合脱氧；

（5）调整氩气流量为220NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电5min，取渣样为白渣，渣中TFe为0.68；

（6）调整氩气至软吹状态，软吹时间10min，氩气流量150NL/min。

实施例3

对A36B钢，工艺步骤：

（1）在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.5kg；

（2）将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1520℃，吨钢石灰加入量5.0kg，吨钢萤石加入量1.2kg，加料时间3min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为240NL/min；

（3）送电化渣操作，变压器二次电压保持313V，氩气流量140 NL/min；

（4）待渣化好、化透进行脱氧，脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石，吨钢碳化硅加入量0.25kg，吨钢电石加入量0.5kg，取渣样为黄白渣；本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为0.75kg，碳化硅与电石加入量配比为1:2进行复合脱氧；

（5）调整氩气流量为240NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电4min，取渣样为白渣，渣中TFe为0.87；

（6）调整氩气至软吹状态，软吹时间9min，氩气流量140NL/min。

实施例4

对Q235B钢，工艺步骤：

（1）在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4kg；

（2）将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1560℃，吨钢石灰加入量4.0kg，吨钢萤石加入量1.0kg，加料时间2min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为200NL/min；

（3）送电化渣操作，变压器二次电压保持336V，氩气流量150 NL/min；

（4）待渣化好、化透进行脱氧，脱氧剂为吨钢碳化硅加入量0.65kg，吨钢电石加入量0.7kg；加入顺序为先加入70%碳化硅后加入电石，随后再加入30%碳化硅，取渣样为黄白渣；本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为1.35kg，碳化硅与电石加入量配比为1:1.08进行复合脱氧；

（5）调整氩气流量为200NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3min，取渣样为白渣，渣中TFe为0.73；

（6）调整氩气至软吹状态，软吹时间8min，氩气流量130NL/min。

实施例4的参数和加入量与实施例1相同，但是脱氧剂加入顺序进行了改良，加入顺序为：70%碳化硅→电石→30%碳化硅，该种加入顺序的工艺设计意义在于：碳化硅脱氧反应速率较电石慢，但在电石充当强发泡剂的情况下，有助于促进SiC与FeO的反应。结果证实：同样的加入量（成本）下，可以获得更好的精良效果。

上述五组精炼结果如下：

1、精炼效果比较：见下表。

。

根据以上精炼终点渣成分，渣碱度在4.3-5.5之间时，TFe含量越低，Ls越高，越利于钢中硫向渣传质；曼内斯曼指数MI指出渣指数0.25～0.35为宜，实施例1~4精炼渣指数处于曼内斯曼指数范围。通过精炼终点渣对比，实施例1-4的精炼终点渣的还原性、流动性、Ls均优于对照例。

2、成本核算结果对比：见下表。

可以明显看出，实施例1~4的生产成本明显低于对照例。

3、钢品纯度比较：见下表。

可以明显看出，实施例1~4的钢品成分明显优于对照例。

需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种镇静钢脱氧方法，其特征在于：工艺步骤为：

（1）在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4~2.6kg；

（2）将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1520~1580℃，吨钢石灰加入量4.0~6.0kg，吨钢萤石加入量1.0~1.5kg，加料时间2~3min，加石灰时大流量吹氩搅拌，保护性气体流量为200~300NL/min；

（3）送电化渣操作，保护性气体流量130~150 NL/min；

（4）待在钢水表面形成液渣层，再进行脱氧，脱氧剂为碳化硅和电石，吨钢碳化硅加入量0.25~0.65kg，吨钢电石加入量0.5~1.0kg；所述脱氧剂加入顺序为先加入70%碳化硅，后加入电石，再加入30%碳化硅；

（5）调整保护性气体流量为200~240NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3~5min；

（6）调整保护性气体至软吹状态，软吹时间8~10min，保护性气体流量130~150NL/min。