CN107841597B - 一种采用lf精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法 - Google Patents

一种采用lf精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，采用电炉‑LF‑VD‑连铸工艺，步骤1、电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入硅合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；步骤2、LF进站后，向炉内加入石灰、电石、硅铁、无铝精炼渣造高碱度还原性精炼渣；步骤3、造低碱度还原渣；调整钢液中各成分含量；步骤4、LF精炼出站，依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢。本发明方法简单可靠，可操作性强，便于实现，整个流程生产成本降低，脱硫效率高，钢水洁净度水平高，很好的解决了无铁水预处理脱硫工序生产高品质硅脱氧低硫高碳钢脱硫困难的问题，从而提升产品质量和增大钢铁企业的经济效益。

Description

一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金钢水精炼技术领域，尤其涉及一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法。
背景技术
随着我国各高精尖行业的发展，例如航空航天、高速铁路、汽车工业等，对所需高碳钢的质量要求也越来越高，如弹簧钢、硬线钢、帘线钢等高碳钢。以汽车工业所用弹簧钢为例，目前高档轿车所用弹簧钢在一定程度上还完全依赖进口，国内弹簧钢产量虽大，但质量不能满足高要求，还需进一步对国内弹簧钢生产工艺进行优化。
高碳钢因其用途的不同，其脱氧方式主要采用铝脱氧和硅脱氧。不同的脱氧方式所使用的精炼渣成分不同，精炼渣在冶炼中起到重要的作用，合适的精炼渣具有助于钢液脱硫和脱氧、保护炉体内衬并吸收钢中的夹杂物的作用，同时不同的精炼渣还会对钢中夹杂物的种类、性质、大小等产生重要的影响。对于硅脱氧钢，通常使用碱度较低的精炼渣进行冶炼，以减少钢中球状夹杂。
目前，对于硅脱氧高碳钢生产，如弹簧钢，当钢中要求较低的硫含量时，一般采用铁水预处理工序脱硫，LF工序没有脱硫压力，LF造碱度一般为0.9-1.2的低碱度还原性渣来对钢中夹杂物塑性化处理，达到改善钢中夹杂物形态及提高钢水洁净度和钢材性能的目的。然而，在我国有相当钢铁企业由于设计投产早以及品种需求等原因，尚无铁水预处理脱硫工序。对于像弹簧钢、帘线钢等硅脱氧高碳钢生产，当钢中要求较低的硫含量时，由于传统流程LF精炼造低碱度还原渣，其在LF精炼过程中脱硫条件不足，造成生产中脱硫压力大，钢中硫含量控制波动大，钢材质量不稳定，给生产带来较大困难。因此，如何从工艺优化上解决脱硫设备先天不足的问题对企业生产起着至关重要作用。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，用以解决现有生产硅脱氧低硫高碳钢无铁水预处理工序，造成生产中脱硫压力大及LF精炼过程中脱硫条件不足，钢中硫含量控制波动大，钢材质量不稳定的问题；而本发明LF精炼过程中采用除硫效率高、夹杂物变性和塑性化良好的双渣冶炼工艺。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，采用电炉 -LF-VD-连铸冶炼工艺流程，
步骤1、在所述电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入硅合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；
步骤2、钢液在LF进站后，向炉内加入石灰、电石、硅铁、无铝精炼渣造高碱度还原性精炼渣；
步骤3、确定钢液中硫含量控制在目标值以下后，扒掉一部分渣后向炉内加入硅铁、碳化硅或直接向炉内加入硅铁、碳化硅造低碱度还原性精炼渣；调整钢液中各成分含量在所要求的高碳钢成分范围内；
步骤4、LF精炼出站，然后依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢。
本发明有益效果如下：本发明在电炉出钢过程中对钢水脱氧合金化及炉渣改质处理后，LF精炼前期造高碱度还原性精炼渣，可以起到对钢液高效脱硫的目的；随后在LF精炼后期造低碱度还原性精炼渣，起到对钢中夹杂物变性及塑性化控制的作用；从而克服流程上无铁水预处理脱硫工序的缺陷，实现高品质硅脱氧低硫高碳钢的生产。
进一步的，所述步骤1中，所述碳粉的加入量根据以下公式进行加入：
WC＝10([％C]1-[％C]2)/(ηC·wC) 公式I
式中：WC为碳粉加入量，kg/t钢；[％C]1为目标碳含量质量分数，取数值；[％C]2为电炉终点碳含量质量分数，取数值；ηC为碳粉收得率，％；wC为碳粉中碳的质量分数，％。
进一步的，所述步骤1中，所述脱氧合金化处理是指向钢中加入硅合金和锰合金，所述硅合金为低铝硅铁或高纯硅中的一种或两种，所述锰合金为锰铁或金属锰中的一种或两种；所述碳粉的加入与所述脱氧合金化处理在出钢量1/3内完成。
采用上述进一步方案的有益效果是：本发明向钢中加入硅合金和锰合金，是为了提供足够的元素硅和元素锰；硅合金和锰合金是在出钢过程中随钢流加入，目的是为了脱除钢中溶解氧，即脱氧；并使钢液成分 (锰和硅含量)达到目标成分，即合金化；对于硅合金这里可以使用低铝硅铁或高纯硅，但为了降低成本，在实施例中使用的是低铝硅铁；同样，对于锰合金可以选择中碳锰铁、低碳锰铁、微碳锰铁或金属锰等，但为了降低生产成本，在实施例中使用的是中碳锰铁；一般出钢过程仅有4-6min，要求碳粉加入和脱氧合金化处理在出钢期完成，即出钢量1/3 内完成，主要目的：1)利用前期出钢强大的搅拌动能，有利于脱氧合金化处理；2)前期脱氧合金化处理，生成的夹杂物，在后期炉渣改质过程中可以得到一定去除，改善钢水洁净度。
进一步的，所述步骤1中，所述石灰、电石和无铝精炼渣在出钢量为2/3～4/5内完成；所述出钢过程采用强搅拌并严格控制下渣量；所述强搅拌指每100t钢中底吹流量为400NL/min～1000NL/min。
采用上述进一步方案的有益效果是：电炉出钢时炉渣一般是氧化性渣，然后后续精炼需要还原性气氛来去除钢中夹杂物，因此需要在电炉出钢过程中避免电炉渣进入钢包，但有时不可避免有部分电炉渣随钢液进入钢包(即下渣)，这时为了尽早形成还原精炼渣，需要对炉渣进行改质处理，即加入石灰、电石、无铝精炼渣进行改质处理；出钢过程中，钢液流动具有较大动能，在出钢过程进行改质处理，可以加速炉渣改质效果，同时将改质放在出钢后半程(脱氧合金化后)，还起到一定去除夹杂物的效果，因此，要求炉渣改质在出钢量为2/3～4/5内完成；本发明严格控制下渣量是为了减少下渣，以快速形成还原性渣。
进一步的，所述无铝精炼渣的化学成分以质量百分比计包括CaO： 30％～50％，SiO2：35％～50％，MgO：6％～12％，CaF2：0～5％，T.Fe ≤0.5％。
进一步的，所述步骤2中，所述钢液在LF进站后，根据所述钢液的脱氧情况确定低铝硅铁的添加量；向炉内加入石灰、电石、无铝精炼渣后，确认高碱度还原性精炼渣的化渣情况，若高碱度还原性精炼渣的流动性不好，则向高碱度还原性精炼渣中加入萤石，萤石的添加量是高碱度还原性精炼渣质量的1％～5％。
本发明LF进站后要根据脱氧情况来进行后续操作，这里分两层含义来判断脱氧情况，第一，根据钢中硅含量判断钢水脱氧合金化效果，因为当钢中硅含量达到预定目标值后，钢液中溶解氧会很低，脱氧效果好；第二，根据炉渣情况判断炉渣脱氧效果(即还原渣)，一般需要补加石灰、电石和无铝精炼渣使还原渣达到理想结果。本发明视进站精炼渣脱氧及造渣情况，向渣中加入一定量的石灰、电石和无铝精炼渣，以便快速形成高碱度还原性精炼渣；本发明加入萤石的目的是进行化渣，因为萤石能够降低高碱度渣的熔点。
进一步的，所述高碱度还原性精炼渣的碱度范围在2.0～3.2之间。
进一步的，所述步骤3中，所述硅铁的加入量范围是0.3～0.8kg/t钢，所述碳化硅的加入量范围是1～3kg/t钢；所述低碱度还原性精炼渣的碱度范围在0.9～1.2之间。
进一步的，所述高碳硅脱氧钢为弹簧钢、硬线钢或帘线钢。
进一步的，所述55CrSiA弹簧钢在所述步骤1中，各组分的添加量为：所述硅合金的加入量为12～18kg/t钢，所述锰合金的加入量为3～8 kg/t钢，所述碳粉的加入量为2～5kg/t钢，所述无铝精炼渣的加入量为2～ 5kg/t钢，所述石灰的加入量为3～8kg/t钢，所述电石的加入量为0.3～ 0.8kg/t钢。
优选地，所述硅合金为低铝硅铁；所述锰合金为中碳锰铁。
本发明中加入碳粉能够提高碳含量，使钢液成分达到要求碳含量；硅合金和锰合金：一个作用是脱氧，一个是合金化；无铝精炼渣和石灰：使电炉渣终渣改质，转变为还原性精炼渣。
进一步的，所述55CrSiA弹簧钢在所述步骤2中，所述石灰的加入量为0～6kg/t钢，所述电石的加入量为0～0.3kg/t钢，所述碳化硅的加入量为0.4～0.8kg/t钢；所述高碱度还原性精炼渣的成分以质量百分比计包括CaO：45％～60％，SiO2：15％～25％，Al2O3：1％～5％，MgO：8％～ 12％，CaF2：0～5％，T.Fe≤0.5％；白渣精炼时间≥10min，前期精炼时间≥20min。
进一步的，所述55CrSiA弹簧钢在所述步骤3中，所述硅铁的加入量范围是0.3～0.8kg/t钢，所述碳化硅的加入量范围是1～3kg/t钢；所述低碱度还原性精炼渣的成分以质量百分比计包括CaO：37％～45％，SiO2： 35％～41％，Al2O3：1％～5％，MgO：9％～11％，CaF2：0～5％，T.Fe≤ 0.5％。
本发明的有益效果为：
1)本发明一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，是在传统冶炼硅脱氧低硫高碳钢生产中无铁水预处理脱硫工序大背景下提出的，克服了无铁水预处理脱硫工序生产硅脱氧低硫高碳钢在设备上的限制，LF精炼过程中前期高碱度还原渣脱硫效率高，脱氧及夹杂物去除能力强；后期低碱度还原渣对夹杂物变性及塑性化控制效果好，钢水洁净度水平明显提升；
2)本发明方法简单可靠，可操作性强，便于实现，整个流程生产成本降低，脱硫效率高，钢水洁净度水平高，很好的解决了无铁水预处理脱硫工序生产高品质硅脱氧低硫高碳钢脱硫困难的问题，从而提升产品质量和增大钢铁企业的经济效益；
3)本发明方法的硅脱氧低硫高碳钢LF精炼前期脱硫效果明显，克服了无铁水预处理脱硫工序不能生产低硫钢的缺陷，LF精炼脱硫后硫含量能控制在0.01％以下，满足一般硅脱氧低硫高碳钢种要求；且该方法简单可靠，脱硫效率高，夹杂物去除率高，同时后续夹杂物变性及塑性化控制较好。从而提高钢水质量，节约生产成分，增大钢铁企业的经济效益；也对高品质硅脱氧低硫高碳钢生产有着重要的借鉴和指导意义。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书中所特别指出的结构来实现和获得。
具体实施方式
下面来具体描述本发明的优选实施例，本发明的实施例用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法基于以下思路：采用电炉-LF-VD-连铸工艺流程生产硅脱氧低硫高碳钢，在电炉出钢过程中对钢水脱氧合金化及炉渣改质处理后，LF精炼前期造高碱度还原渣，可以起到对钢液高效脱硫的目的；随后在LF精炼后期造低碱度还原渣，起到对钢中夹杂物变性及塑性化控制的作用，从而克服流程上无铁水预处理脱硫工序的缺陷，实现高品质硅脱氧低硫高碳钢的生产。
本发明生产方法与现有硅脱氧低硫高碳钢生产工艺不同及优势之处在于：
1)硅脱氧低硫高碳钢要求硫含量低时，生产一般采用铁水预处理脱硫，在LF精炼采用低碱度还原渣对夹杂物进行塑性化处理，LF精炼没有脱硫压力；本发明方法中针对流程中无铁水预处理脱硫工序，LF精炼过程采用双渣工艺，即前期造高碱度还原渣对钢液进行脱硫处理，后期造低碱度还原渣对夹杂物进行塑性化处理；
2)LF前期造高碱度还原渣脱硫效率高，同时伴随着较高的脱氧及去夹杂物的功能，因此，后期造低碱度还原渣对夹杂物变性及塑性化处理后，钢水洁净度水平明显提升；
3)整个流程生产成本降低，脱硫效率高，钢水洁净度水平高，且方法操作简单，便于实现，很好的解决了无铁水预处理脱硫工序生产高品质硅脱氧低硫高碳钢脱硫困难的问题。
本发明的一个具体实施例，公开了一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，采用电炉-LF-VD-连铸冶炼工艺流程，
(1)电炉出钢过程中，先配入一定碳粉，然后采用低铝硅铁或高纯硅、锰铁或金属锰进行脱氧合金化；并加入一定量石灰、电石、无铝精炼渣作为渣料对炉渣进行改质处理，出钢过程采用强搅拌，出钢时严格控制下渣量；
(2)LF进站后，视脱氧情况加入低铝硅铁进行脱氧，加入石灰、电石、无铝精炼渣，前期造高碱度渣进行钢液脱硫处理，视化渣情况加入一定量萤石；
(3)根据成分结果，待钢中硫含量脱至目标值后，视精炼渣量，扒掉一部分渣或直接加入硅铁、碳化硅造低碱度还原渣，从而对钢中夹杂物进行变性及塑性化处理，同时视化渣情况加入一定量萤石；
(4)经LF精炼双渣工艺后，钢水经过生产流程后续处理，实现高品质硅脱氧低硫高碳钢的生产。
所述步骤硅脱氧低硫高碳钢为55SiCrA弹簧钢时，所述步骤(1)具体操作如下：电炉出钢过程中配入一定量低氮碳粉，采用低铝硅铁中碳锰铁进行脱氧合金化，并在出钢量1/3内完成；然后加入石灰、电石、无铝精炼渣，在出钢量2/3～4/5时加完，出钢过程采用强搅拌，出钢时严格控制下渣量；其中低铝硅铁加入量12～18kg/t，中碳锰铁加入量3～ 8kg/t，低氮碳粉加入量2～5kg/t，无铝精炼渣加入量2～5kg/t，石灰加入量3～8kg/t，电石加入量0.3～0.8kg/t；
所述步骤(2)具体操作如下：LF进站后，通电加热，根据钢液成分及渣面情况，确定是否加入低铝硅铁进行脱氧及其加入量，加入石灰、电石、碳化硅造前期高碱度还原性精炼渣对钢液进行脱硫处理，并视精炼渣化渣情况考虑是否加入萤石。其中前期高碱度还原性精炼渣白渣精炼时间≥10min，前期精炼时间≥20min。所述石灰加入量0～6kg/t，电石加入量0～0.3kg/t，碳化硅加入量0.4～0.8kg/t；前期高碱度精炼渣目标成分CaO：45～60％，SiO2：15～25％，Al2O3：1～5％，MgO：8～12％， CaF2：0～5％，T.Fe≤0.5％，R：2.3～3.2。
所述步骤(3)具体操作如下：待前期高碱度还原性精炼渣脱硫至目标值后，根据精炼渣量情况，扒掉一部分渣或直接加入硅铁、碳化硅造低碱度还原渣，并保证后续VD精炼有足够净空，即渣面距包顶高度600～ 1000mm，通过低碱度还原渣对钢中夹杂物进行变性及塑性化控制，提高钢液洁净度水平。LF精炼后期低碱度还原精炼渣精炼时间≥20min，LF 精炼后期低碱度精炼渣目标成分CaO：37～45％，SiO2：35～41％，Al2O3： 1～5％，MgO：9～11％，CaF2：0～5％，T.Fe≤0.5％，R：0.9～1.2。
所述步骤(4)中经过LF精炼双渣工艺处理后的钢水，经过后续VD 真空、连铸工艺处理，实现高品质硅脱氧低硫高碳钢的生产。
本发明的另一个具体实施例，一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，采用电炉-LF-VD-连铸冶炼工艺流程，
步骤1、在所述电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入铝合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；
步骤2、所述钢液在LF进站后，向炉内加入石灰、电石、无铝精炼渣造高碱度还原性精炼渣；
步骤3、确定钢液中硫含量控制在目标值以下后，在炉内造低碱度还原渣；扒掉一部分渣后向炉内加入硅铁、碳化硅或直接向炉内加入硅铁、碳化硅造低碱度还原渣；调整钢液中各成分含量在所要求的高碳钢成分范围内；
步骤4、LF精炼出站，然后依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢。
本发明有益效果如下：本发明在电炉出钢过程中对钢水脱氧合金化及炉渣改质处理后，LF精炼前期造高碱度还原渣，可以起到对钢液高效脱硫的目的；随后在LF精炼后期造低碱度还原渣，起到对钢中夹杂物变性及塑性化控制的作用；从而克服流程上无铁水预处理脱硫工序的缺陷，实现高品质硅脱氧低硫高碳钢的生产。
值得注意的，所述步骤1中，所述碳粉的加入量根据以下公式进行加入：
WC＝10([％C]1-[％C]2)/(ηC·wC) 公式I
其中：WC为碳粉加入量，kg/t钢；[％C]1为目标碳含量质量分数，取数值；[％C]2为电炉终点碳含量质量分数，取数值；ηC为碳粉收得率，％；wC为碳粉中碳的质量分数，％。
值得注意的，所述步骤1中，所述脱氧合金化处理是指向钢中加入硅合金和锰合金，所述硅合金为低铝硅铁或高纯硅中的一种或两种，所述锰合金为锰铁或金属锰中的一种或两种；所述碳粉的加入与所述脱氧合金化处理在出钢量1/3内完成；本发明向钢中加入硅合金和锰合金，是为了提供足够的元素硅和元素锰；硅合金和锰合金是在出钢过程中随钢流加入，目的是为了脱除钢中溶解氧，并使钢液成分(锰和硅含量)达到目标成分，即合金化；对于硅合金这里可以使用低铝硅铁或高纯硅，但为了降低成本，在实施例中使用的是低铝硅铁；同样，对于锰合金可以选择中碳锰铁、低碳锰铁、微碳锰铁或金属锰等，但为了降低生产成本，在实施例中使用的是中碳锰铁；一般出钢过程仅有4-6min，要求碳粉加入和脱氧合金化处理在出钢期完成，即出钢量1/3内完成，主要目的： 1)利用前期出钢强大的搅拌动能，有利于脱氧合金化处理；2)前期脱氧合金化处理，生成的夹杂物，在后期炉渣改质过程中可以得到一定去除，改善钢水洁净度。
值得注意的，所述步骤1中，所述石灰、电石和无铝精炼渣在出钢量为2/3～4/5内完成；所述出钢过程采用强搅拌并严格控制下渣量；所述强搅拌指每100t钢中底吹流量为400NL/min～1000NL/min；电炉出钢时炉渣一般是氧化性渣，然后后续精炼需要还原性气氛来去除钢中夹杂物，因此需要在电炉出钢过程中避免电炉渣进入钢包，但有时不可避免有部分电炉渣随钢液进入钢包(即下渣)，这时为了尽早形成还原精炼渣，需要对炉渣进行改质处理，即加入石灰、电石、无铝精炼渣进行改质处理；出钢过程中，钢液流动具有较大动能，在出钢过程进行改质处理，可以加速炉渣改质效果，同时将改质放在出钢后半程(脱氧合金化后)，还起到一定去除夹杂物的效果，因此，要求炉渣改质在出钢量为2/3～4/5 内完成；本发明严格控制下渣量是为了减少下渣，以快速形成还原性渣。
值得注意的，所述无铝精炼渣的化学成分以质量百分比计包括CaO： 30％～50％，SiO2：35％～50％，MgO：6％～12％，CaF2：0～5％，T.Fe ≤0.5％。
值得注意的，所述步骤2中，所述钢液在LF进站后，根据所述钢液的脱氧情况确定低铝硅铁的添加量；向炉内加入石灰、电石、无铝精炼渣后，确认高碱度还原性精炼渣的化渣情况，若高碱度还原性精炼渣的流动性不好，则向高碱度还原性精炼渣中加入萤石，萤石的添加量是高碱度还原性精炼渣质量的1％～5％；本发明LF进站后要根据脱氧情况来进行后续操作，这里分两层含义来判断脱氧情况，第一，根据钢中硅含量判断钢水脱氧合金化效果，因为当钢中硅含量达到预定目标值后，钢液中溶解氧会很低，脱氧效果好；第二，根据炉渣情况判断炉渣脱氧效果(即还原渣)，一般需要补加石灰、电石和无铝精炼渣使还原渣达到理想结果。本发明视进站精炼渣脱氧及造渣情况，向渣中加入一定量的石灰、电石和无铝精炼渣，以便快速形成高碱度还原性精炼渣；本发明加入萤石的目的是进行化渣，因为萤石能够降低高碱度渣的熔点。
值得注意的，所述高碱度还原性精炼渣的碱度范围在2.0～3.2之间。
值得注意的，所述步骤3中，所述硅铁的加入量范围是0.3～0.8kg/t 钢，所述碳化硅的加入量范围是1～3kg/t钢；所述低碱度还原性精炼渣的碱度范围在0.9～1.2之间。
本发明的另一个具体实施例，生产55SiCrA弹簧钢，具体如下：
实施例1
针对某厂电炉-LF-VD-CC工艺流程生产55SiCrA弹簧钢采用本方法进行处理，具体实施过程如下：
(1)电炉终点碳含量为0.14％，出钢过程随钢流先配入4kg/t低氮碳粉，加入16kg/t低铝硅铁和5kg/t中碳锰铁进行脱氧合金化，并在出钢量1/3内完成；然后分别加入3kg/t石灰、5kg/t无铝精炼渣、0.5kg/t电石作为渣料进行炉渣改质，在出钢量2/3～4/5时加完，出钢过程采用强搅拌，出钢时严格控制下渣量；强搅拌指每100t钢中底吹流量为400 NL/min～1000NL/min；
(2)LF进站后，通电加热，视脱氧情况加入2kg/t低铝硅铁进行脱氧，加入3kg/t石灰、0.2kg/t电石、0.6kg/t碳化硅造前期高碱度还原性渣，保证尽快形成白渣，并根据化渣情况加入0.2kg/t萤石，前期高碱度还原性精炼渣白渣精炼时间≥10min，前期渣总精炼时间≥20min，前期高碱度还原性精炼渣具体成分见表1；
(3)取样分析钢液成分，待钢中硫含量脱至目标值后，扒掉一部分前期高碱度还原性精炼渣，扒渣量约为总渣量的1/3，加入0.5kg/t硅铁、 1.5kg/t碳化硅造低碱度还原性渣，保证后续VD精炼有足够净空，即渣面距包顶高度900mm，LF精炼后期低碱度还原性精炼渣精炼时间≥ 20min，后期低碱度还原性精炼渣具体成分见表2，通过低碱度渣对钢中夹杂物进行变性及塑性化控制，提高钢液洁净度水平；
(4)LF精炼结束，55SiCrA弹簧钢LF精炼出站化学成分要求见表 3；经过LF精炼双渣工艺处理后的钢水，经过后续VD真空、连铸工艺处理，实现高品质硅脱氧弹簧钢的生产，利用本发明方法与原始工艺即 LF单渣法具体指标对比见表4。
表1LF精炼前期高碱度还原性渣成分(质量分数，％)
Figure RE-GDA0001542983000000131
表2LF精炼后期低碱度还原性渣成分(质量分数，％)
Figure RE-GDA0001542983000000132
表3LF精炼后钢水成分控制要求(质量分数，％)
Figure RE-GDA0001542983000000133
表4某厂55SiCrA弹簧钢原始工艺和本发明方法铸坯中相关指标
Figure RE-GDA0001542983000000134
注：夹杂物塑性化比例是指统计视场中夹杂物在低熔点区中数量与总夹杂物数量的比值(每个样统计200个夹杂物)。
实施例2
针对某厂电炉-LF-VD-CC工艺流程生产55SiCrA弹簧钢采用本方法进行处理。具体实施过程如下：
(1)电炉终点碳含量为0.16％，出钢过程随钢流先配入3.8kg/t低氮碳粉，加入17kg/t低铝硅铁和5.5kg/t中碳锰铁进行脱氧合金化，并在出钢量1/3内完成；然后分别加入3.5kg/t石灰、5kg/t无铝精炼渣、0.4kg/t 电石作为渣料进行炉渣改质，在出钢量2/3～4/5时加完，出钢过程采用强搅拌，出钢时严格控制下渣量；强搅拌指每100t钢中底吹流量为400 NL/min～1000NL/min；
(2)LF进站后，通电加热，视脱氧情况加入1.5kg/t低铝硅铁进行脱氧，加入2.8kg/t石灰、0.3kg/t电石、0.7kg/t碳化硅造前期高碱度还原性渣，保证尽快形成白渣，并根据化渣情况加入0kg/t萤石，前期高碱度还原性精炼渣白渣精炼时间≥10min，前期渣总精炼时间≥20min，前期高碱度还原性精炼渣具体成分见表5；
(3)取样分析钢液成分，待钢中硫含量脱至目标值后，扒掉一部分前期高碱度还原性精炼渣，扒渣量约为总渣量的1/3，加入0.6kg/t硅铁、 1.6kg/t碳化硅造低碱度还原性渣，保证后续VD精炼有足够净空，即渣面距包顶高度880mm，LF精炼后期低碱度还原性精炼渣精炼时间≥ 20min，后期低碱度还原性精炼渣具体成分见表6，通过低碱度渣对钢中夹杂物进行变性及塑性化控制，提高钢液洁净度水平；
(4)LF精炼结束，55SiCrA弹簧钢LF精炼出站化学成分要求见表 7；经过LF精炼双渣工艺处理后的钢水，经过后续VD真空、连铸工艺处理，实现高品质硅脱氧弹簧钢的生产。利用本发明方法与原始工艺即 LF单渣法具体指标对比见表8。
表5LF精炼前期高碱度还原性渣成分(质量分数，％)
Figure RE-GDA0001542983000000151
表6LF精炼后期低碱度还原性渣成分(质量分数，％)
Figure RE-GDA0001542983000000152
表7LF精炼后钢水成分控制要求(质量分数，％)
Figure RE-GDA0001542983000000153
表8某厂55SiCrA弹簧钢原始工艺和本发明方法铸坯中相关指标
Figure RE-GDA0001542983000000154
注：夹杂物塑性化比例是指统计视场中夹杂物在低熔点区中数量与总夹杂物数量的比值(每个样统计200个夹杂物)。
实施例3
针对硬线钢或帘线钢的制备，也适用本实施例中的LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫硬线钢或帘线钢，因为硬线钢或帘线钢的化学成分不同，因此在脱氧合金化处理、改质处理、造高碱度还原性精炼渣及造低碱度还原性精炼渣的过程中，各成分的加入量并不相同。
值得注意的，除了上述钢种外，本发明不仅限于上述实施例中的高碳钢，也同样适用于其他类型的高碳钢。
综上所述，本发明提供了一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，本发明在硅脱氧低硫高碳钢LF精炼前期脱硫效果明显，克服了无铁水预处理脱硫工序不能生产低硫钢的缺陷，LF精炼脱硫后硫含量能控制在0.01％以下，满足一般硅脱氧低硫高碳钢种要求；且该方法简单可靠，脱硫效率高，夹杂物去除率高，同时后续夹杂物变性及塑性化控制较好，从而提高钢水质量，节约生产成分，增大钢铁企业的经济效益；也对高品质硅脱氧低硫高碳钢生产有着重要的借鉴和指导意义；同时，通过本发明方法可以高效脱硫，优化精炼效果，改善夹杂物控制水平，提高钢水洁净度，从而对提高钢材品质，增大钢铁企业品牌和经济效益，都有着至关重要的作用，因此，本发明对高品质硅脱氧低硫高碳钢水冶炼有着重要的借鉴和指导意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种采用LF精炼双渣法生产硅脱氧低硫高碳钢的方法，其特征在于，采用电炉-LF-VD-连铸冶炼工艺流程，所述高碳钢为55SiCrA弹簧钢；
步骤1、在所述电炉出钢过程中，先配入碳粉，随后加入硅合金、锰合金进行脱氧合金化处理，然后加入石灰、电石、无铝精炼渣对炉渣进行改质处理；
所述步骤1中，所述硅合金为低铝硅铁或高纯硅中的一种或两种，所述锰合金为锰铁或金属锰中的一种或两种；所述碳粉的加入与所述脱氧合金化处理在出钢量1/3内完成；所述石灰、电石和无铝精炼渣在出钢量为2/3～4/5内完成；所述出钢过程采用强搅拌并严格控制下渣量；所述强搅拌指每100t钢中底吹流量为400NL/min～1000NL/min；
所述55SiCrA弹簧钢在所述步骤1中，各组分的添加量为：所述硅合金的加入量为12～18kg/t钢，所述锰合金的加入量为3～8kg/t钢，所述碳粉的加入量为2～5kg/t钢，所述无铝精炼渣的加入量为2～5kg/t钢，所述石灰的加入量为3～8kg/t钢，所述电石的加入量为0.3～0.8kg/t钢；
步骤2、钢液在LF进站后，向炉内加入石灰、电石、碳化硅、无铝精炼渣造高碱度还原性精炼渣；所述高碱度还原性精炼渣的碱度范围在2.0～3.2之间；
所述步骤2中，所述钢液在LF进站后，根据所述钢液的脱氧情况确定硅铁的添加量；向炉内加入石灰、电石、碳化硅、无铝精炼渣后，确认高碱度还原性精炼渣的化渣情况，若高碱度还原性精炼渣的流动性不好，则向高碱度还原性精炼渣中加入萤石，萤石的添加量是高碱度还原性精炼渣质量的1％～5％；
所述55SiCrA弹簧钢在所述步骤2中，所述石灰的加入量为0～6kg/t钢，所述电石的加入量为0～0.3kg/t钢，所述碳化硅的加入量为0.4～0.8kg/t钢；所述高碱度还原性精炼渣的成分以质量百分比计包括CaO：45％～60％，SiO2：15％～25％，Al2O3：1％～5％，MgO：8％～12％，CaF2：0～5％，T.Fe≤0.5％；白渣精炼时间≥10min，前期精炼时间≥20min；
步骤3、确定钢液中硫含量控制在目标值以下后，扒掉一部分渣后向炉内加入硅铁、碳化硅或直接向炉内加入硅铁、碳化硅造低碱度还原性精炼渣；调整钢液中各成分含量在所要求的高碳钢成分范围内；所述低碱度还原性精炼渣的碱度范围在0.9～1.2之间；
在所述步骤3中，所述硅铁的加入量范围是0.3～0.8kg/t钢，所述碳化硅的加入量范围是1～3kg/t钢；所述低碱度还原性精炼渣的成分以质量百分比计包括CaO：37％～45％，SiO2：35％～41％，Al2O3：1％～5％，MgO：9％～11％，CaF2：0～5％，T.Fe≤0.5％；
步骤4、LF精炼出站，然后依次进行VD、连铸工艺，得到硅脱氧低硫高碳钢；
所述无铝精炼渣的化学成分以质量百分比计包括CaO：30％～50％，SiO2：35％～50％，MgO：6％～12％，CaF2：0～5％，T.Fe≤0.5％。
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