CN106282489B - 一种提高钢水洁净度的二次精炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，钢水转炉出钢进入钢包后，对钢水进行吹气搅拌，吹气量为1NL/min·t‑5NL/min·t，首先对气体中的水分含量进行检测，然后对气体进行加湿处理，使得气体中的水分含量在10％‑50％之间，吹气时间为15min‑50min，吹气后对钢水中氢含量进行检测，保证钢水氢含量在0.0005％‑0.0025％之间；钢水进行真空处理，处理时间15min‑30min，此后测温、定氧、定氢、出钢。

Description

一种提高钢水洁净度的二次精炼方法

技术领域

本发明属于钢水二次精炼技术领域，特别涉及一种提高钢水洁净度的二次精炼方法。

背景技术

洁净钢是指钢中的非金属夹杂的数量、大小、分布对钢材的性能没有影响，提高钢材的洁净度水平也主要是针对钢中有害夹杂物而言的，主要的工作是降低夹杂物的数量和尺寸，改善夹杂物的分布，以降低夹杂物的危害。在炼钢-连铸生产过程中，钢水夹杂物的去除主要在二次精炼、中间包和结晶器中。

二次精炼被认为是发挥钢水净化功能最重要的工序，目前，以RH、LF、VD、CAS-OB为代表的钢水二次精炼装置广泛应用于钢铁生产中，在钢水脱碳、脱硫、脱氧、合金化、温度调整、净化钢液、调整生产节奏等方面发挥着重大作用，对于高品质钢材的生产，通常还会采取LF-RH、LF-VD、RH-LF等组合形式。在中间包冶金过程中，提高钢水洁净度的工作一方面是提高钢水在中间包内的停留时间，这主要通过改进中间包内部结构(如优化挡墙、坝位置、采用气幕挡墙等)来实现，另一方面是采用中间包钢水过滤器。在结晶器中主要通过优化结晶器内钢水流动行为、提高保护渣吸附夹杂能力来净化钢液。

无论是钢包、中间包、结晶器，夹杂物去除的机理主要包括斯托克斯上浮去除、湍流碰撞去除和气泡携带去除三种方式。斯托克斯上浮主要针对大颗粒夹杂物，而对于小于50μm的小颗粒夹杂几乎没有作用。湍流碰撞可以使小颗粒夹杂物聚合成为大颗粒夹杂得到去除，是RH、CAS-OB工序净化钢液的主要形式，但由于钢水湍动能较大，对于LF、VD等工艺很容易引起钢水卷渣，有可能引进大型外来夹杂物。对于LF、VD等工艺，气泡携带去除夹杂是其主要净化钢水的形式，但目前钢包吹氩过程产生的气泡直径为5-15mm，而直径为1mm的气泡与直径为20μm夹杂物的碰撞概率仅为0.5％，因此，对于气泡携带去除夹杂物，如何生成小气泡是关键。

日本NKK公司开发了一种通过钢包脱气去除夹杂物的新方法，称为NK-PERM法，该工艺首先将可熔气体(如N₂、H₂)强行溶解到钢水中，然后进行真空精炼，在降压过程中过饱和气体在悬浮的微细夹杂物表面形成气泡，气泡携带夹杂物上浮到液面与钢水分离，通过250t RH工业试验，该工艺获得良好的冶金效果，细小夹杂物的去除效率明显提高，处理后钢液全氧为0.0007％-0.0009％。CN101603115A公开了一种利用氢气对钢水进行脱氧的方法，其技术方案是：在转炉吹氧脱碳结束时或钢包精炼时或RH生产超低碳钢吹氧脱碳结束时，将H₂或Ar-H₂的混合气体吹入钢液中脱氧，混合气体流量为40～3000m³/h，压力为0.5～2.0MPa，吹入钢液的时间为5～30min，在Ar－H₂的混合气体中，Ar的体积含量为10～80％，H₂的体积含量为20～90％。公开号为CN102146502A和CN102560002A的公开了利用RH喷粉工艺去除钢水中夹杂物的技术，粉剂种类主要是碳酸盐，利用碳酸盐在钢水中分解产生的CO₂气泡携带钢水中的夹杂物上浮去除。公开号为CN102019387A介绍了在中间包冶金用长水口上部的壁上开孔吹气，利用钢液动能打碎大气泡形成小气泡进而去除夹杂物的技术。

综上，在钢水二次精炼过程中，气泡携带夹杂去除是主要的方式，而对于此过程来说，如何生成小气泡是关键，现有技术中，RH喷粉和中间包吹气技术稳定性较差，工艺复杂，难度较大。RH喷吹氢气安全性较差，氢气是低密度气体，在空气中所占比例在13％-59％时会形成爆炸性混合气体，一旦发生氢气泄漏，氢气会迅速扩散并极易引发火灾和爆炸事故。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种更加安全、稳定、便捷的提高钢水洁净度的二次精炼方法，即在钢包吹氩过程中对底吹气体进行加湿处理，提高气体露点，利用水在高温下分解出的氢气使钢水增氢，然后在后续的真空处理装置中利用真空处理析出的细小氢气泡有效去除钢水中的细小夹杂物，提高钢水的洁净度。

一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，其操作步骤为：

(1)钢水转炉出钢进入钢包后，对钢水进行吹气搅拌，吹气量为1NL/min·t-5NL/min·t，首先对气体中的水分含量进行检测，然后对气体进行加湿处理，使得气体中的水分含量在10％-50％之间，吹气时间为15min-50min，吹气后对钢水中氢含量进行检测，保证钢水氢含量在0.0005％-0.0025％之间。

(2)钢水进行真空处理，处理时间15min-30min，此后测温、定氧、定氢、出钢。

以上含量均指质量百分含量。

钢水搅拌气体是Ar、N₂或CO₂；

钢水进行气体搅拌的位置是钢包吹氩站、LF工位、CAS-OB工位或RH工位。

气体搅拌方式选择顶吹、底吹或侧吹。

检测气体中水分含量的装置是露点仪或水分测定仪。

对气体进行加湿处理的装置为工业气体加湿器。

对钢水进行真空处理的装置是RH、VD。

其工艺的基本原理是：通过对钢水搅拌气体进行加湿处理，提高气体中的水分含量，在高温下气体中的水进入钢液后分解出氧气和氢气，实现钢液增氢和增氧的目的。在后续真空处理过程中，溶解于钢液中的氧可与钢水中的碳发生反应生成CO气体去除，溶解于钢水中的氢则会在真空过程中在悬浮的微细夹杂物表面析出细小氢气泡，气泡携带夹杂物上浮到液面与钢水分离，因此可以有效地去除钢水中的细小夹杂物，提高钢水洁净度。

在钢包吹氩过程中对底吹气体进行加湿处理，提高气体露点，利用水在高温下分解出的氢气使钢水增氢，然后在后续的真空处理装置中利用真空处理析出的细小氢气泡有效去除钢水中的细小夹杂物，提高钢水的洁净度。

具体实施方式

下面通过一些实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

钢种：低碳铝镇静钢

工艺路线：转炉－氩站－RH－连铸。

具体步骤：

钢水重量253t，转炉出钢后，钢水挂罐温度1635℃，在氩站进行底吹氩处理。利用工业加湿器对氩气进行加湿处理，加湿后利用露点仪检测氩气中水分含量为50％，底吹氩时间为5min，底吹氩气流量为3NL/min·t。

钢水进行RH处理，提升气体为氩气，在RH处理初始阶段对提升气体进行加湿处理，提升气体流量为120Nm3/h，处理10min后检测钢水氢含量为0.0020％，此时停止加湿处理，将提升气体改为常规氩气，整个RH处理时间为25min。

钢包进入浇铸平台，钢水经中间包进入结晶器后浇铸成铸坯。

与原工艺相比，只是对气体进行加湿处理，具体效果如下表。

表1 工艺效果

	原工艺	本技术
			中包全氧，×10-4	27	20

实施例2：

钢种：管线钢

工艺路线：转炉－LF－RH－连铸

具体步骤：

钢水重量105t，转炉出钢后搬入LF处理站，钢水LF进站温度为1575℃，在LF过程中对钢水进行底吹氩气搅拌处理。利用工业加湿器对氩气进行加湿处理，加湿后利用水分测定仪检测氩气中水分含量为45％，底吹加湿氩气时间为25min，底吹流量为5NL/min·t，其余时间底吹未加湿氩气，整个过程处理时间为70min。钢水搬出LF处理站时检测钢水氢含量为0.0025％。

钢水进行VD处理，保压真空度为67Pa，保压时间22分钟。

钢包进入浇铸平台，钢水经中间包进入结晶器后浇铸成铸坯。

与原工艺相比，只是对气体进行加湿处理，具体效果如下表。

表2 工艺效果

	原工艺	本技术
			中包全氧，×10-4	20	13

Claims (7)

1.一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，其特征在于具体步骤为：

钢水转炉出钢进入钢包后，对钢水进行吹气搅拌，吹气量为1NL/min·t-5NL/min·t，首先对气体中的水分含量进行检测，然后对气体进行加湿处理，使得气体中的水分含量在10％-50％之间，吹气时间为15min-50min，吹气后对钢水中氢含量进行检测，保证钢水氢含量在0.0005％-0.0025％之间；钢水进行真空处理，处理时间15min-30min，此后测温、定氧、定氢、出钢，以上含量均指质量百分含量。

2.根据权利要求1所述的一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，其特征在于：所述的钢水搅拌气体是Ar、N₂或CO₂。

3.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的钢水进行气体搅拌的位置是钢包吹氩站、LF工位、CAS-OB工位或RH工位。

4.根据权利要求1所述的一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，其特征在于：所述的气体搅拌方式选择顶吹、底吹或侧吹。

5.根据权利要求1所述的一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，其特征在于：所述的检测气体中水分含量的装置是水分测定仪。

6.根据权利要求1所述的一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，其特征在于：所述的对气体进行加湿处理的装置为工业气体加湿器。

7.根据权利要求1所述的一种提高钢水洁净度的二次精炼方法，其特征在于：所述的对钢水进行真空处理的装置是RH或VD。