CN106755744B - 一种超低碳钢rh精炼炉脱硫方法 - Google Patents

一种超低碳钢rh精炼炉脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，所述方法包括以下步骤：1)RH进站后，测温定氧，根据钢水温度和钢水中氧含量决定是否需要吹氧升温和吹氧强制脱碳，然后制定相应工艺进行钢水升温和钢水深脱碳；2)真空深脱碳结束后，从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧，加铝脱氧2～3min后进一步下降RH浸渍管，将RH浸渍管插入钢水深度增加200～300mm，然后从真空室料仓投入脱硫剂2～5kg/吨钢；3)在从真空室料仓投入脱硫剂的同时，通过RH上升管的CaO粉体喷管向钢水中喷吹CaO粉体；4)在从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧的同时，向钢包顶渣中投入铝粉0.2～0.6kg/吨钢。

Description

一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种适用于超低碳钢的RH精炼炉脱硫方法。
背景技术
在各种炉外精炼设备中，RH真空精炼已成为冶炼高质量品种钢的最重要手段之一，从其精炼功能来看，除了真空脱气的基本功能外，还可有效的用来脱碳和脱氧。在低碳和超低碳钢生产中，转炉出钢采用弱脱氧，在RH精炼炉进行氧脱碳或碳脱氧。但是，弱脱氧钢水由于钢中溶解氧含量高，炉渣氧化性较强，因此在RH工序前炉渣基本没有脱硫能力，这对部分超低硫钢的生产带来问题。尽管可以采用铁水预处理深脱硫以及转炉控硫技术，但相当多的钢铁企业受制于原材料条件的限制，铁水预处理渣扒除不尽引起的转炉回硫的影响，钢中硫含量仍可能处于较高的水平。
现有技术中的RH真空脱硫方式主要包括RH喷粉脱硫和RH真空室投入法脱硫。对于RH喷粉脱硫来讲，其脱硫率在70％～90％，可以使钢液中的硫的含量降到20×10-6以下，但是现有技术的RH喷粉脱硫过程要添加各种辅助设备(具体需要另设顶吹喷枪或另设浸入式喷枪)，这些辅助设备结构复杂并难以维护，使得脱硫成本高，该工艺应用并不广泛。
对于RH真空室投入法脱硫来讲，其脱硫率在30％～40％，并可以使钢液中的硫的含量少于40×10-6，但该工艺脱硫过程中，存在如下不足或制约，导致脱硫效果难以进一步提高：
(1)脱硫剂需达到一定的碱度才能达到脱硫效果，但碱度提高后脱硫剂熔点会提高，使的脱硫剂溶化速度变慢，不利于脱硫反应的动力学条件，提高脱硫剂碱度和降低脱硫剂熔点是互相矛盾的两个方面。
(2)RH深脱气和深脱碳阶段为达到减少喷溅量和均匀脱气、脱碳的目的，真空室内钢水液面高度一般控制在200mm左右，脱硫剂从真空室顶部的料仓投入后，由于钢水液面较低，真空室内钢水流速快，脱硫剂非常容易被快速流动的钢水从下降管卷入钢包中，脱硫渣一旦进入钢包中后将在钢包内上浮，与氧化性钢包顶渣接触，其脱硫能力受到抑制，脱硫率也随之降低。
(3)低碳和超低碳钢生产中，转炉出钢采用弱脱氧，在RH进行氧脱碳或碳脱氧，所以钢包顶渣中FeO含量较高，FeO含量约大于10％，由于FeO含量较高，RH脱硫结束搬出RH精炼炉后容易发生钢液回硫现象。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，该方法的脱硫率≥43％，后续连铸过程中钢水无回硫现象，浇注过程稳定，无水口絮流现象，铸坯中夹杂物含量较少，全氧含量为24ppm。
一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，所述方法包括以下步骤：
1)RH进站后，测温定氧，根据钢水温度和钢水中氧含量决定是否需要吹氧升温和吹氧强制脱碳，然后制定相应工艺进行钢水升温和钢水深脱碳；
2)真空深脱碳结束后，从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧，加铝粒脱氧2～3min后进一步下降RH浸渍管，将RH浸渍管插入钢水深度增加200～300mm，相应的真空室内钢水液面高度会增加200～300mm，真空室内钢水总液面高度会达到400～500mm，然后从真空室料仓投入脱硫剂2～5kg/吨钢；
3)在RH上升管中布置至少一个CaO粉体喷管，CaO粉体喷管位于提升气体流量喷管的下方50～200mm处，喷管直径10～30mm，在从真空室料仓投入脱硫剂的同时，通过RH上升管的CaO粉体喷管向钢水中喷吹CaO粉体，CaO粉体粒径为0～10mm，喷吹速度为0.2～0.4kg/min吨钢，喷吹时间为8～10分钟，CaO粉体从上升管喷入钢水中后，随钢液进入真空室；
4)在从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧的同时，向钢包顶渣中投入铝粉0.2～0.6kg/吨钢。
根据本发明的一个优选实施例，具体措施如下：
1)超低碳钢生产工艺流程为：铁水预处理脱硫→LD(钢包)→挡渣出钢→钢包炉渣改制→RH(真空精炼)脱碳、脱硫→连铸；
2)在上述工艺流程中，RH进站后，测温定氧，根据钢水温度和钢水中氧含量决定是否需要吹氧升温和吹氧强制脱碳，然后制定相应工艺进行钢水升温和钢水深脱碳；
3)真空深脱碳结束后，从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧，加铝脱氧2～3min后进一步下降RH浸渍管，将RH浸渍管插入钢水深度增加200～300mm，相应的真空室内钢水液面高度会增加200～300mm，真空室内钢水总液面高度会达到400～500mm，然后从真空室料仓投入脱硫剂，由于真空室内钢水液面高度较高，脱硫剂很难被钢水卷入钢包中，脱硫剂在真空室内的停留时间被大大延长，可以持续的产生脱硫效果。脱硫剂为预熔型脱硫剂，预熔脱硫剂粒度为5～40mm，脱硫剂成份按其质量百分数为：CaO：47～53％；Al2O3：32～38％；MgO：3～7％；Al：5～10％；SiO2≤2.5％；S≤0.04％；P≤0.06％；TiO2≤1.0％；C≤0.06％；脱硫剂加入量为2～5kg/吨钢；
4)在RH上升管中布置至少一个CaO粉体喷管，CaO粉体喷管位于提升气体流量喷管的下方50～200mm处，喷管直径10～30mm,在从真空室料仓投入脱硫剂的同时，通过RH上升管的CaO粉体喷管向钢水中喷吹CaO粉体，CaO粉体粒径为0～10mm，喷吹速度为0.2～0.4kg/min.吨钢，喷吹时间为8～10分钟，CaO粉体从上升管喷入钢水中后，随钢液进入真空室；
CaO粉体随钢液上升过程中,部分CaO粉体与钢液中的[S]和[Al]发生如下①式反应，能起到一定的脱硫效果；
3[S]+2[Al]+3CaO＝3CaS+Al2O3 ①
CaO粉体随钢液上升过程，CaO粉体受热升温，把CaO粉体预热至接近熔点温度范围，CaO粉体进入真空室后上浮到脱硫剂渣层中后，能快速熔化，起到提高脱硫剂碱度的作用；
5)在从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧的同时，向钢包顶渣中投入铝粉0.2～0.6kg/吨钢，用于脱炉渣中FeO，铝粉为铝粒磨成的粉末，粒度为1～5mm，由于铝粉扩散性好、密度较低，可以漂浮并扩散在渣面上，与炉渣中FeO反应的动力学条件好，有利于快速脱除炉渣中FeO，铝粉采用2kg小编织袋包装，方便投掷，并且投掷面积大，脱氧均匀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)钢水深脱氧后进一步下降RH浸渍管，使得真空室内钢水液面高度增加，从而使得脱硫剂很难被卷入钢水中，脱硫剂在真空室内的停留时间被大大延长，从而在真空室内形成脱硫渣层，钢包顶部的氧化性炉渣不会对真空室内的脱硫反应过程造成影响。
2)在从真空室料仓投入脱硫剂的同时，通过RH上升管的CaO粉体喷管向钢水中喷吹CaO粉体，CaO粉体在上浮过程中能起到一定的脱硫效果还能快速熔化。相比与从料仓加入CaO，向钢水中喷吹的CaO粉体不会被抽真空系统抽走。CaO粉体粒度小，有利于快速熔化。
3)目前普遍采用的提升气体流量喷管直径约2mm,为了喷吹CaO粉体过程中的稳定性，防止粉体堵塞管道等故障产生，所以本发明在RH上升管中布置喷吹CaO粉体的专用喷管，而没通过提升气体流量喷管喷吹CaO粉体，能达到稳定高效喷吹CaO粉体的效果，并且CaO粉体直径范围较大，能减少CaO粉体的制造成本。
4)在从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧的同时，向钢包顶渣中投入铝粉脱炉渣中FeO，铝粉扩散性好、密度较低，漂浮并扩散在渣面上，与炉渣中FeO反应的动力学条件好，有利于快速脱除炉渣中FeO，并且小袋装的铝粉方便投掷，并且投掷面积大，脱氧均匀。
附图说明
图1为本发明提供的RH精炼炉脱硫过程装置示意图；
图2为本发明RH精炼炉脱硫过程的工艺流程示意图；
附图标记：1、储气罐；2、气阀；3、第一压力表；4、第一流量计；5、气流分配器；6、第二流量计；7、第二压力表；8、第三压力表；9、储料仓；10、流化室；11、下料阀；12、CaO粉体喷管；13、脱硫渣层；14、真空室内的钢水；15、钢包顶渣层；16、钢包；17、钢包内的钢水；18、真空室料仓；19、合金料仓。
具体实施方式
下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明中所采用到RH精炼炉脱硫过程装置，其主要包括储气罐1、气2、第一压力表3、第一流量4、气流分配器5、第二流量6、第二压力表7、第三压力8、储料仓9、流化10、下料阀11，上述部件按常规连接方式连接并最后与CaO粉体喷管12相连接；所述装置还包括钢包16、真空室料仓18和合金料仓19；钢包16内有钢包内的钢水15，钢包内的钢水15上面是钢包顶渣层，真空室内有真空室内的钢水14，真空室内的钢水上有脱硫渣层。
实施例1
如图2所示，一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，所述方法包括以下步骤：
1)制定超低碳钢的生产工艺流程为：铁水预处理脱硫→LD(钢包)→挡渣出钢→钢包炉渣改制→RH(真空精炼)脱碳、脱硫→连铸；
2)转炉出钢钢水量约120吨，转炉放钢过程随钢流加入颗粒石灰400kg，转炉放钢后在渣面均匀加入专用改质剂300kg/炉(以转炉吹炼终点氧800ppm为基数，每增加100ppm，增加改质剂30kg、颗粒石灰100kg/炉)，转炉出钢后RH进站后，测温定氧，根据钢水温度和钢水中氧含量决定是否需要吹氧升温和吹氧强制脱碳，然后制定相应工艺进行钢水升温和钢水深脱碳；
3)真空深脱碳达到目标要求后，从真空室料仓18向钢水中投入铝粒强制脱氧，铝含量依据内控上限进行控制，加铝脱氧2min后进一步下降RH浸渍管，将RH浸渍管插入钢水深度增加200mm，相应的真空室内钢水液面高度会增加200mm，真空室内钢水总液面高度会达到400～500mm，然后从合金料仓19向真空室内投入脱硫剂，脱硫剂分两批缓慢加入的方式加入，两批料之间间隔1.5min，脱硫剂加入量为5kg/吨钢；
由于真空室内钢水液面高度较高，脱硫剂很难被钢水卷入钢包中，脱硫剂在真空室内的停留时间被大大延长，可以持续的出、脱硫效果，真空室内形成稳定的脱硫渣层13。
脱硫剂为预熔型脱硫剂，预熔脱硫剂粒度为5～40mm，脱硫剂成份按其质量百分比为：CaO：47％；Al2O3：32％；MgO：3％；Al:10％；SiO2≤2.5％；S≤0.04％；P≤0.06％；TiO2≤1.0％；C≤0.06％。
4)在RH上升管中布置至少一个CaO粉体喷管12，CaO粉体喷管12位于提升气体流量喷管的下方50mm处，喷管直径10mm，在从真空室料仓投入脱硫剂的同时，通过第一气路对流化室10内的CaO粉剂进行流化，待流化室10中的压力大于第二气路压力时，打开下料阀11，通过下料阀11控制粉剂流量，并通过控制第二气路的气体流量和压力，保证CaO粉气流安全稳定的进入RH上升管中布置的CaO粉体喷管通过RH上升管的CaO粉体喷管向钢水中喷吹CaO粉体，CaO粉体粒径为0～4mm，喷吹速度为0.4kg/min吨钢，喷吹时间为8分钟，CaO粉体从上升管喷入钢水中后，随钢液进入真空室；
CaO粉体随钢液上升至真空室的过程中，部分CaO粉体与钢液中的[S]和[Al]发生如下①式反应，能起到一定的脱硫效果。
3[S]+2[Al]+3CaO＝3CaS+Al2O3 ①
CaO粉体随钢液上升过程，CaO粉体受热升温，把CaO粉体预热至接近熔点温度范围，CaO粉体进入真空室后上浮到脱硫剂渣层中后，能快速熔化，起到提高脱硫剂碱度的作用。
5)在从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧的同时，向钢包顶渣中投入铝粉0.2kg/吨钢，用于脱钢包顶渣15中FeO，铝粉为铝粒磨成的粉末，粒度为1～5mm，由于铝粉扩散性好、密度较低，可以漂浮并扩散在渣面上，与炉渣中FeO反应的动力学条件好，有利于快速脱除炉渣中FeO，铝粉采用2kg小编织袋包装，方便投掷，并且投掷面积大，脱氧均匀。
钢水搬出RH精炼时，经检测，钢水中S含量由脱硫前的0.006％脱至0.003％，脱硫率为50％，钢包顶渣中FeO含量为3.5％，连铸过程中钢水无回硫现象，浇注过程稳定，无水口絮流现象，铸坯中夹杂物含量较少，全氧含量为24ppm。
实施例2
如图2所示，一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，所述方法包括以下步骤：
1)制定超低碳钢的生产工艺流程为：铁水预处理脱硫→LD(钢包)→挡渣出钢→钢包炉渣改制→RH(真空精炼)脱碳、脱硫→连铸；
2)转炉出钢钢水量约120吨，转炉放钢过程随钢流加入颗粒石灰400kg，转炉放钢后在渣面均匀加入专用改质剂300kg/炉(以转炉吹炼终点氧800ppm为基数，每增加100ppm，增加改质剂30kg、颗粒石灰100kg/炉)，转炉出钢后RH进站后，测温定氧，根据钢水温度和钢水中氧含量决定是否需要吹氧升温和吹氧强制脱碳，然后制定相应工艺进行钢水升温和钢水深脱碳；
3)真空深脱碳达到目标要求后，从真空室料仓18向钢水中投入铝粒强制脱氧，铝含量依据内控上限进行控制，加铝脱氧3min后进一步下降RH浸渍管，将RH浸渍管插入钢水深度增加300mm，相应的真空室内钢水液面高度会增加300mm，真空室内钢水总液面高度会达到400～500mm，然后从合金料仓19向真空室内投入脱硫剂，脱硫剂分两批缓慢加入的方式加入，两批料之间间隔1.5min，脱硫剂加入量为2kg/吨钢；
由于真空室内钢水液面高度较高，脱硫剂很难被钢水卷入钢包中，脱硫剂在真空室内的停留时间被大大延长，可以持续的出、脱硫效果，真空室内形成稳定的脱硫渣层13。
脱硫剂为预熔型脱硫剂，预熔脱硫剂粒度为5～40mm，脱硫剂成份其质量百分数为：CaO：53％；Al2O3：32％；MgO：5％；Al：5％；SiO2≤2.5％；S≤0.04％；P≤0.06％；TiO2≤1.0％；C≤0.06％；
4)在RH上升管中布置一个CaO粉体喷管12，CaO粉体喷管12位于提升气体流量喷管的下方200mm处，喷管直径30mm，在从真空室料仓投入脱硫剂的同时，通过第一气路对流化室10内的CaO粉剂进行流化，待流化室10中的压力大于第二气路压力时，打开下料阀11，通过下料阀11控制粉剂流量，并通过控制第二气路的气体流量和压力，保证CaO粉气流安全稳定的进入RH上升管中布置的CaO粉体喷管12，并通过RH上升管的CaO粉体喷管12向钢水中喷吹CaO粉体，CaO粉体粒径为0～10mm，喷吹速度为0.2kg/min吨钢，喷吹时间为10分钟，CaO粉体从上升管喷入钢水中后，随钢液进入真空室；
CaO粉体随钢液上升至真空室的过程中，部分CaO粉体与钢液中的[S]和[Al]发生如下①式反应，能起到一定的脱硫效果。
3[S]+2[Al]+3CaO＝3CaS+Al2O3 ①
CaO粉体随钢液上升过程，CaO粉体受热升温，把CaO粉体预热至接近熔点温度范围，CaO粉体进入真空室后上浮到脱硫剂渣层中后，能快速熔化，起到提高脱硫剂碱度的作用。
5)在从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧的同时，向钢包顶渣中投入铝粉0.6kg/吨钢，用于脱钢包顶渣15中FeO，铝粉为铝粒磨成的粉末，粒度为1～5mm，由于铝粉扩散性好、密度较低，可以漂浮并扩散在渣面上，与炉渣中FeO反应的动力学条件好，有利于快速脱除炉渣中FeO，铝粉采用2kg小编织袋包装，方便投掷，并且投掷面积大，脱氧均匀。
钢水搬出RH精炼时，经检测，钢水中S含量由脱硫前的0.007％脱至0.004％，脱硫率为43％，钢包顶渣中FeO含量为3％，连铸过程中钢水无回硫现象，浇注过程稳定，无水口絮流现象，铸坯中夹杂物含量较少，全氧含量为20ppm。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，所述方法包括以下步骤：
1)真空深脱碳结束后，从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧，加铝粒脱氧2～3min后进一步下降RH浸渍管，将RH浸渍管插入钢水深度增加200～300mm，相应的真空室内钢水液面高度会增加200～300mm，真空室内钢水总液面高度会达到400～500mm，然后从真空室料仓投入脱硫剂2～5kg/吨钢；
2)在RH上升管中布置至少一个CaO粉体喷管，CaO粉体喷管位于提升气体流量喷管的下方50～200mm处，喷管直径10～30mm，在从真空室料仓投入脱硫剂的同时，通过RH上升管的CaO粉体喷管向钢水中喷吹CaO粉体，CaO粉体粒径为0～10mm，喷吹速度为0.2～0.4kg/min吨钢，喷吹时间为8～10分钟，CaO粉体从上升管喷入钢水中后，随钢液进入真空室；
3)在从真空室料仓向钢水中投入铝粒强制脱氧的同时，向钢包顶渣中投入铝粉0.2～0.6kg/吨钢。
2.根据权利要求1所述的一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，其特征在于，所述脱硫剂为预熔型脱硫剂，预熔脱硫剂粒度为5～40mm，脱硫剂成份按其质量百分数为：CaO：47～53％；Al2O3：32～38％；MgO：3～7％；Al：5～10％；SiO2≤2.5％；S≤0.04％；P≤0.06％；TiO2≤1.0％；C≤0.06％。
3.根据权利要求1所述的一种超低碳钢RH精炼炉脱硫方法，其特征在于，铝粉为铝粒磨成的粉末，粒度为1～5mm，铝粉采用2kg袋包装，方便投掷，并且投掷面积大，脱氧均匀。
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