CN107058681A - 提高vd精炼过程铝元素收得率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高VD精炼过程铝元素收得率的方法，其工艺为：所述VD精炼过程采用二元碱度≥5.0的精炼渣，精炼渣的渣量为15～18kg/t钢；VD精炼前钢液内Al含量为0.020wt%～0.030wt%。本方法采用了高碱度精炼渣系，较低的精炼渣量，以及控制合适的Al含量范围等措施；采用BOF→脱氧、合金化→LF精炼→VD精炼→喂铝线→连铸，和传统工艺相比，本方法可降低VD精炼过程中铝含量损失量约50%左右，降低了生产成本；同时还可以提高钢液的洁净度及钢材质量的稳定性。

Description

提高VD精炼过程铝元素收得率的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，尤其是一种提高VD精炼过程铝元素收得率的方法。
背景技术
目前，钢铁行业进入了供大于求的市场环境，为了不断满足下游客户的需求，国内钢材质量的稳定性仍需要进一步提高。标准化操作和精细化操作虽然是质量稳定的重要手段，但是创新型的生产工艺和方法则是产品质量保证的重要前提。
VD真空精炼炉已广泛应用于现代化钢铁企业中，其主要作用是脱除钢液中的氢、氮等气体杂质，是生产优、特钢材的主要精炼设备之一。VD在真空精炼过程中，为促进钢液内溶解的气体元素快速脱离钢液，必须提供良好的动力学条件，因此使用的底吹氩气强度较大。这就使得钢液与精炼渣搅拌充分，钢渣反应效果明显。渣中氧化性组分，如FeO、SiO2等，和钢液中还原性成分，如Al等，会发生氧化还原反应，造成精炼过程中钢液的Al含量损失较为严重。钢液中损失的Al元素，最终形成了Al2O3进入精炼渣中，或存在于钢液之中，成为夹杂物，不仅造成了脱氧剂Al耗的增加，同时也污染了钢液，使产品质量稳定性降低。
目前仍有较多钢铁企业未关注到Al损过大的不合理性，依然按照传统的方法进行冶炼生产，即: BOF→脱氧、合金化→LF精炼→喂铝线→VD精炼→喂铝线→连铸。VD精炼前控制铝含量较高，有的企业高达0.070%～0.080%，经VD精炼后，铝含量为0.010%～0.020%，铝的收得率仅为12.5%～28%，不足30%。因此，传统VD精炼过程中铝的损失极大，造成了铝合金的浪费，也使得生产成本升高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高VD精炼过程铝元素收得率的方法，以有效地减少铝合金的浪费。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述VD精炼过程采用二元碱度≥5.0的精炼渣，精炼渣的渣量为15～18kg/t钢；VD精炼前钢液内Al含量为0.020wt%～0.030wt%。
本发明所述精炼渣的二元碱度为5.0～7.0。
本发明所述精炼渣系中w(FeO)+w(MnO)＜1wt%。
本发明所述VD精炼过程真空度＜40Pa，真空保持时间为12～15min。
本发明所述冶炼钢种的硅含量≤0.35wt%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明采用了高碱度精炼渣系，较低的精炼渣量，以及控制合适的Al含量范围等措施；采用BOF→脱氧、合金化→LF精炼→VD精炼→喂铝线→连铸，和传统工艺相比，本发明可降低VD精炼过程中铝含量损失量约50%左右，降低了生产成本；同时还可以提高钢液的洁净度及钢材质量的稳定性。
本发明有效地降低了生产成本：Al作为炼钢过程中的主要脱氧剂，其在钢中与[O]处于平衡状态，过多的Al并不能将[O]全部去除。而钢铁生产在满足产品性能要求的前提下，应进一步降低生产，以往仅是靠控制石灰消耗等方式来控制成本，而忽视了冶炼过程中的Al损，造成了浪费，增加了生产成本。本方法正是为了降低VD精炼过程中的铝损而开发，可降低铝损约50%。
本发明有效地提高了钢液洁净度：冶炼过程中，钢液中铝的损失主要是以Al2O3的形式进入渣中或钢液中。进入钢液中的Al2O3势必会污染钢液，而本发明可以减少精炼过程中的铝损，使得进入钢中的Al2O3夹杂降低，提高钢液的洁净度。
具体实施方式
本提高VD精炼过程铝元素收得率的方法采用下述步骤：BOF→脱氧、合金化→LF精炼→VD精炼→喂铝线→连铸，各步骤的工艺如下所述：
（1）脱氧、合金化：在出钢后进行脱氧和合金化操作，保证VD前钢液内[Al]含量范围为：0.020wt%～0.030wt%。
（2）LF精炼：在LF精炼工序进行造渣，采用的辅料为石灰，铝矾土等。保证精炼渣的二元碱度w(CaO)/w(SiO2)≥5.0，最好为5.0～7.0；同时保证精炼渣中w(FeO+MnO)＜1wt%；在满足脱硫的需求前提下，减小精炼渣渣量，控制范围为15～18kg/t钢。
（3）VD精炼：精炼前取样；精炼真空度＜40Pa，真空精炼时间为12～15min，全程进行底吹氩；破空后测温、取样，根据实际情况进行补喂铝线。
（4）冶炼钢种的硅含量≤0.35wt%。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：本提高VD精炼过程铝元素收得率的方法的具体工艺如下所述；其中，钢种为Q345B，钢液质量为100t。
（1）转炉出钢后，进行Si-Al复合脱氧，再进行铝深脱氧，之后进行合金化，钢中铝含量为0.025wt%。
（2）在LF进行造渣，使用石灰，铝矾土等辅料，快速形成白渣，取渣样，使用荧光光谱分析设备检测得到渣样中w(FeO+MnO)=0.64wt%，二元碱度为5.17，吨钢精炼渣量为18kg。
（3）VD精炼过程前取样，然后坐包，抽真空至33Pa，保持真空时间12min，保证全流程吹氩；破空后进行测温、取样，根据实际情况进行补喂铝线。VD前后钢液成分如表1所示，VD前后渣样如表2所示。
表1：VD前后钢液主要成分/wt%
元素 C Si Mn P S Al
VD前 0.16 0.25 1.35 0.017 0.005 0.025
VD后 0.16 0.25 1.35 0.017 0.002 0.015
表2：VD前后精炼渣主要成分/wt%
化学成分 CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO MnO
VD前 51.37 9.94 25.68 6.35 0.38 0.26
VD后 50.73 9.46 26.89 6.24 0.10 0.05
由表1、表2可见，铝的收得率为60%，仅有少量Al2O3进入到精炼渣中。
实施例2：本提高VD精炼过程铝元素收得率的方法的具体工艺如下所述；其中，钢种为Q345GJC，钢液质量为100t。
（1）转炉出钢后，进行Si-Al复合脱氧，再进行铝深脱氧，之后进行合金化，钢中铝含量为0.029wt%。
（2）在LF进行造渣，使用石灰，铝矾土等辅料，快速形成白渣，取渣样，使用荧光光谱分析设备检测得到渣样中w(FeO+MnO)=0.52wt%，二元碱度为5.54，吨钢精炼渣量为15kg。
（3）VD精炼过程前取样，然后坐包，抽真空至35Pa，保持真空时间15min，保证全流程吹氩；破空后进行测温、取样，根据实际情况进行补喂铝线。VD前后钢液成分如表3所示，VD前后渣样如表4所示。
表3：VD前后钢液主要成分/wt%
元素 C Si Mn P S Al
VD前 0.15 0.33 1.44 0.016 0.001 0.029
VD后 0.15 0.33 1.43 0.016 0.001 0.016
表4：VD前后精炼渣主要成分/wt%
化学成分 CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO MnO
VD前 57.37 10.36 19.77 7.08 0.39 0.13
VD后 50.09 10.94 25.56 8.29 0.17 0.09
由表3、表4可见，铝的收得率为55.2%，仅有少量Al2O3进入到精炼渣中。
实施例3：本提高VD精炼过程铝元素收得率的方法的具体工艺如下所述；其中，钢种为Q345E，钢液质量为100t。
（1）转炉出钢后，进行Si-Al复合脱氧，再进行铝深脱氧，之后进行合金化，钢中铝含量为0.020wt%。
（2）在LF进行造渣，使用石灰，铝矾土等辅料，快速形成白渣，取渣样，使用荧光光谱分析设备检测得到渣样中w(FeO+MnO)=0.72wt%，二元碱度为5.0，吨钢精炼渣量为17kg。
（3）VD精炼过程前取样，然后坐包，抽真空至37Pa，保持真空时间14min，保证全流程吹氩；破空后进行测温、取样，根据实际情况进行补喂铝线。VD前后钢液成分如表5所示，VD前后渣样如表6所示。
表5：VD前后钢液主要成分/wt%
元素 C Si Mn P S Nb Al
VD前 0.12 0.28 1.54 0.018 0.004 0.025 0.020
VD后 0.12 0.27 1.54 0.018 0.002 0.025 0.014
表6：VD前后精炼渣主要成分/wt%
化学成分 CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO MnO
VD前 53.15 10.60 25.21 7.12 0.48 0.24
VD后 51.92 10.74 26.43 7.14 0.26 0.11
由表5、表6可见，铝的收得率为70%，仅有少量Al2O3进入到精炼渣中。
实施例4：本提高VD精炼过程铝元素收得率的方法的具体工艺如下所述；其中，钢种为Q390C，钢液质量为100t。
（1）转炉出钢后，进行Si-Al复合脱氧，再进行铝深脱氧，之后进行合金化，钢中铝含量为0.030wt%。
（2）在LF进行造渣，使用石灰，铝矾土等辅料，快速形成白渣，取渣样，使用荧光光谱分析设备检测得到渣样中w(FeO+MnO)=0.78wt%，二元碱度为5.29，吨钢精炼渣量为18kg。
（3）VD精炼过程前取样，然后坐包，抽真空至39Pa，保持真空时间15min，保证全流程吹氩；破空后进行测温、取样，根据实际情况进行补喂铝线。VD前后钢液成分如表7所示，VD前后渣样如表8所示。
表7：VD前后钢液主要成分/wt%
元素 C Si Mn P S Nb Al
VD前 0.15 0.37 1.43 0.019 0.003 0.017 0.030
VD后 0.15 0.37 1.42 0.019 0.001 0.017 0.018
表8：VD前后精炼渣主要成分/wt%
化学成分 CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO MnO
VD前 53.32 10.07 24.61 8.04 0.51 0.27
VD后 50.54 9.92 27.40 8.38 0.26 0.18
由表7、表8可见，铝的收得率为60%，仅有少量Al2O3进入到精炼渣中。
实施例5：本提高VD精炼过程铝元素收得率的方法的具体工艺如下所述；其中，钢种为Q345B，钢液质量为100t。
（1）转炉出钢后，进行Si-Al复合脱氧，再进行铝深脱氧，之后进行合金化，钢中铝含量为0.022wt%。
（2）在LF进行造渣，使用石灰，铝矾土等辅料，快速形成白渣，取渣样，使用荧光光谱分析设备检测得到渣样中w(FeO+MnO)=0.98wt%，二元碱度为7.0，吨钢精炼渣量为16kg。
（3）VD精炼过程前取样，然后坐包，抽真空至30Pa，保持真空时间13min，保证全流程吹氩；破空后进行测温、取样，根据实际情况进行补喂铝线。VD前后钢液成分如表9所示，VD前后渣样如表10所示。
表9：VD前后钢液主要成分/wt%
元素 C Si Mn P S Al
VD前 0.17 0.24 1.34 0.017 0.004 0.028
VD后 0.17 0.23 1.32 0.017 0.002 0.014
表10：VD前后精炼渣主要成分/wt%
化学成分 CaO SiO2 Al2O3 MgO FeO MnO
VD前 60.45 8.94 22.76 6.87 0.85 0.13
VD后 58.58 8.17 25.89 6.97 0.32 0.07
由表9、表10可见，铝的收得率为50%，仅有少量Al2O3进入到精炼渣中。

Claims (5)

1.一种提高VD精炼过程铝元素收得率的方法，其特征在于：所述VD精炼过程采用二元碱度≥5.0的精炼渣，精炼渣的渣量为15～18kg/t钢；VD精炼前钢液内Al含量为0.020wt%～0.030wt%。
2.根据权利要求1所述的提高VD精炼过程铝元素收得率的方法，其特征在于：所述精炼渣的二元碱度为5.0～7.0。
3.根据权利要求1所述的提高VD精炼过程铝元素收得率的方法，其特征在于：所述精炼渣系中w(FeO)+w(MnO)＜1wt%。
4.根据权利要求1所述的提高VD精炼过程铝元素收得率的方法，其特征在于：所述VD精炼过程真空度＜40Pa，真空保持时间为12～15min。
5.根据权利要求1－4任意一项所述的提高VD精炼过程铝元素收得率的方法，其特征在于：所述冶炼钢种的硅含量≤0.35wt%。
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