CN108517390A - 提高vd脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高VD脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法，所述精炼渣系为CaO‑Al2O3‑SiO2‑MgO为主成分的四元渣系，精炼渣系的曼内斯曼指数MI=0.20～0.24。本精炼渣系在相同的工艺条件下（底吹氩气流量、真空保持时间和渣量等），能够提高VD真空脱氢效率，比原渣系高10%～20%。本精炼渣系通过控制渣系的曼内斯曼指数和二元碱度，能够提高VD真空脱氢效率，在满足质量要求的前提下缩短高真空保持时间，降低生产成本。本方法采用合适的渣系，能够高效脱氢，使得产品质量稳定；保证质量要求的前提下缩短VD高真空保持时间，降低了生产成本。

Description

提高VD脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，尤其是一种提高VD脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法。
背景技术
在高品质中厚板生产制造过程，控制钢中气体含量，特别是氢含量，真空脱气是必要的工序。VD作为一种较为常用的炉外精炼设备，因其较低的投资成本和良好的脱气效果，在中厚板生产企业得到了广泛的使用。
VD真空精炼过程中，当前主要将钢包底吹氩气压力和流量、高真空保持时间等作为重要的工艺控制要点，通过增大底吹氩气流量和延长高真空保持时间来保证真空脱氢效果。虽然这样能够满足质量要求，但是增大底吹氩气流量往往会造成高温钢渣翻腾剧烈，严重的情况会造成溢渣，烧断氩气带，影响生产组织的顺行。另外，延长真空保持时间固然能够保证脱气效果，但是生产时间的延长必然会增加生产成本。因此，仅靠现有的工艺措施并不能真正解决质量和生产组织及生产成本的矛盾问题。
众所周知，炼钢的重要环节就是造渣，即在炼钢环节要依据钢种的性能和夹杂物控制要求来造不同的精炼渣系，以满足在吸附夹杂物和脱硫等方面的要求。现有技术对于精炼渣系的研究往往集中于精炼脱硫、夹杂物控制等方面，但是对精炼渣系对VD过程的脱氢效果并没有深入的研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的提高VD脱氢效率的精炼渣系；本发明还提供了一种提高VD脱氢效率的精炼方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述精炼渣系为CaO-Al2O3-SiO2-MgO为主成分的四元渣系，精炼渣系的曼内斯曼指数MI=0.20～0.24。
本发明所述精炼渣系的二元碱度w(CaO)/w(SiO2)=4.0～5.0；所述精炼渣系的成分中，w(Al2O3)为18%～25%。
本发明所述精炼渣系适用于非低硅高品质铝镇静钢的冶炼。
本发明方法包括LF精炼和VD精炼工序，所述LF精炼工序采用上述的精炼渣系，所述各工序工艺为：（1）LF精炼工序：采用石灰、电石、硅铁粉和铝制品作为造渣料；精炼前期加入铝制品量和部分石灰；精炼中期加入剩余的石灰、电石和硅铁粉；白渣形成后控制钢包底吹氩气流量在40～60L/min；
（2）VD精炼工序：钢包底吹氩气流量控制在50～200L/min，高真空保持时间为12～15min。
本发明方法所述LF精炼工序中，精炼前期石灰加入量为3.5～4kg/t，铝制品加入量1.0～1.50kg/t；精炼中期的石灰加入量3～3.5kg/t，同时使用电石和硅铁粉进行熔渣的扩散脱氧，电石的加入量为1.0～1.5kg/t，硅铁粉的加入量为0～0.5kg/t。
本发明方法所述VD精炼工序中，VD预抽真空时钢包底吹氩气流量控制在50～80L/min；达到高真空＜50Pa时，钢包底吹氩气流量控制在100～150L/min；破真空前3～5min，钢包底吹氩气流量为50～80L/min。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过理论结合实际，开发了一种能够提高VD真空脱氢效率的精炼渣系，在相同的工艺条件下（底吹氩气流量、真空保持时间和渣量等），能够提高VD真空脱氢效率，比原渣系高10%～20%。本发明通过控制渣系的曼内斯曼指数和二元碱度，能够提高VD真空脱氢效率，在满足质量要求的前提下缩短高真空保持时间，降低生产成本。
本发明方法具有下述特点：（1）高效脱氢，质量稳定：“氢”在钢中是有害元素，特别是在中厚板生产过程中要严格控制钢液中的氢含量。一般认为将钢液氢含量控制在2ppm以内就可以满足质量要求，对于特殊质量要求的可以进一步将钢液氢含量控制在1.5ppm以内。本发明方法采用合适的渣系，能够高效脱氢，使得产品质量稳定。
（2）缩短VD高真空保持时间，降低生产成本：本发明方法能够高效脱氢，在保证质量要求的前提下可以缩短高真空保持时间3～5min。减少高真空保持时间意味着减少了钢液的温度损失、蒸汽消耗，即降低了生产成本。
具体实施方式
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脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法具体如下所述。
（1）DH36钢种精炼过程，钢液质量为100t。在LF进行精炼造渣，精炼前期使用石灰量为350kg，使用铝制品-铝线的量为100kg；精炼中期继续使用石灰300kg，使用电石150kg；白渣形成后，钢包底吹氩气流量控制在40L/min，精炼结束取渣样，并使用荧光分析法分析渣样成分，主要成分见表1。
表1：精炼渣样主要成分，wt%
类别 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO FeO
含量 57.41 13.13 18.00 9.06 0.28 0.76
所述精炼渣系的曼内斯曼指数MI为0.24，二元碱度为4.4。
（2）VD真空精炼前使用贺利氏定氢仪测量钢液中氢含量为6.7ppm，预抽真空时底吹氩气流量为50L/min；高真空（＜50Pa）时底吹氩气流量为150L/min，高真空保持时间为12min；破真空前3min，钢包底吹氩气流量为50L/min。VD破空后，再次使用贺利氏定氢仪测量得到钢液氢含量为1.4ppm。
（3）所述脱氢效率为单位时间内的脱氢率，其表达式见式（1）为：
式中：w[H]F—为真空脱气前的钢液氢含量，ppm；
w[H]L—为真空脱气后的钢液氢含量，ppm；
t—真空保持时间，min。
经式（1）计算，上述VD过程脱氢效率为6.59%/min。
实施例2：本提高VD脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法具体如下所述。
（1）Q345R钢种精炼过程，钢液质量为100t。在LF进行精炼造渣，精炼前期使用石灰量为400kg，使用铝制品-铝线的量为150kg；精炼中期继续使用石灰350kg，使用电石100kg，使用硅铁粉50kg；白渣形成后，钢包底吹氩气流量控制在60L/min，精炼结束取渣样，并使用荧光分析法分析渣样成分，主要成分见表2。
表2：精炼渣样主要成分，wt%
类别 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO FeO
含量 56.44 11.51 25.00 6.24 0.21 0.45
所述精炼渣系的曼内斯曼指数MI为0.20，二元碱度为4.9。
（2）VD真空精炼前使用贺利氏定氢仪测量钢液氢含量为7.0ppm，预抽真空时底吹氩气流量为80L/min；高真空时底吹氩气流量为100L/min，高真空保持时间为13min；破真空前3min，底吹氩气流量为80L/min。破空后，使用定氢仪测量得到钢液氢含量为1.5ppm。经式（1）计算，上述VD过程脱氢效率为6.04%/min。
实施例3：本提高VD脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法具体如下所述。
（1）Q460C钢种精炼过程，钢液质量为100t。在LF进行精炼造渣，精炼前期使用石灰量为380kg，喂铝线量为120kg；精炼中期继续使用石灰320kg，使用电石120kg；白渣形成后，钢包底吹氩气流量控制在50L/min，精炼结束取渣样，并使用荧光分析法分析渣样成分，主要成分见表3。
表3：精炼渣样主要成分，wt%
类别 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO FeO
含量 56.87 12.01 21.52 7.24 0.22 0.71
所述精炼渣系的曼内斯曼指数MI为0.22，二元碱度为4.7。
（2）VD精炼过程前使用贺利氏定氢仪测量钢液氢含量为6.9ppm，预抽真空时底吹氩气流量为70L/min；高真空时底吹氩气流量为120L/min，高真空保持时间为15min；破真空前4min，底吹氩气流量为60L/min。破空后，使用定氢仪测量得到钢液氢含量为1.2ppm。经式（1）计算，上述VD过程脱氢效率为5.51%/min。
实施例4：本提高VD脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法具体如下所述。
（1）Q370qD钢种精炼过程，钢液质量为100t。在LF进行精炼造渣，精炼前期使用石灰量为380kg，使用铝线量为140kg；精炼中期继续使用石灰320kg，使用电石110kg；白渣形成后，钢包底吹氩气流量控制在40L/min，精炼结束取渣样，并使用荧光分析法分析渣样成分，主要成分见表4。
表4：精炼渣样主要成分，wt%
类别 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO FeO
含量 54.83 11.20 23.31 8.01 0.27 0.60
所述精炼渣系的曼内斯曼指数MI为0.21，二元碱度为5.0。
（2）VD精炼过程前使用贺利氏定氢仪测量钢液氢含量为7.1ppm，预抽真空时底吹氩气流量为50L/min；高真空时底吹氩气流量为150L/min，高真空保持时间为14min；破真空前5min，底吹氩气流量为50L/min。破空后，使用定氢仪测量得到钢液氢含量为1.4ppm。经式（1）计算，上述VD过程脱氢效率为5.73%/min。
实施例5：本提高VD脱氢效率的精炼渣系以及精炼方法具体如下所述。
（1）Q460C钢种精炼过程，钢液质量为100t。在LF进行精炼造渣，精炼前期使用石灰量为370kg，喂铝线量为130kg；精炼中期继续使用石灰330kg，使用电石130kg，使用硅铁粉25kg；白渣形成后，钢包底吹氩气流量控制在50L/min，精炼结束取渣样，并使用荧光分析法分析渣样成分，主要成分见表3。
表3：精炼渣样主要成分，wt%
类别 CaO SiO2 Al2O3 MgO MnO FeO
含量 55.68 13.92 20.26 6.92 0.25 0.68
所述精炼渣系的曼内斯曼指数MI为0.20，二元碱度为4.0。
（2）VD精炼过程前使用贺利氏定氢仪测量钢液氢含量为6.8ppm，预抽真空时底吹氩气流量为60L/min；高真空时底吹氩气流量为130L/min，高真空保持时间为13min；破真空前4min，底吹氩气流量为70L/min。破空后，使用定氢仪测量得到钢液氢含量为1.2ppm。经式（1）计算，上述VD过程脱氢效率为6.33%/min。

Claims (6)

1.一种提高VD脱氢效率的精炼渣系，其特征在于：所述精炼渣系为CaO-Al2O3-SiO2-MgO为主成分的四元渣系，精炼渣系的曼内斯曼指数MI=0.20～0.24。
2.根据权利要求1所述的提高VD脱氢效率的精炼渣系，其特征在于：所述精炼渣系的二元碱度w(CaO)/w(SiO2)=4.0～5.0；所述精炼渣系的成分中，w(Al2O3)为18%～25%。
3.根据权利要求1或2所述的提高VD脱氢效率的精炼渣系，其特征在于：所述精炼渣系适用于非低硅高品质铝镇静钢的冶炼。
4.一种提高VD脱氢效率的精炼方法，其包括LF精炼和VD精炼工序，所述LF精炼工序采用权利要求1或2所述的精炼渣系，其特征在于，所述各工序工艺为：（1）LF精炼工序：采用石灰、电石、硅铁粉和铝制品作为造渣料；精炼前期加入铝制品量和部分石灰；精炼中期加入剩余的石灰、电石和硅铁粉；白渣形成后控制钢包底吹氩气流量在40～60L/min；
（2）VD精炼工序：钢包底吹氩气流量控制在50～200L/min，高真空保持时间为12～15min。
5.根据权利要求4所述的提高VD脱氢效率的精炼方法，其特征在于：所述LF精炼工序中，精炼前期石灰加入量为3.5～4kg/t，铝制品加入量1.0～1.50kg/t；精炼中期的石灰加入量3～3.5kg/t，同时使用电石和硅铁粉进行熔渣的扩散脱氧，电石的加入量为1.0～1.5kg/t，硅铁粉的加入量为0～0.5kg/t。
6.根据权利要求4或5所述的提高VD脱氢效率的精炼方法，其特征在于：所述VD精炼工序中，VD预抽真空时钢包底吹氩气流量控制在50～80L/min；达到高真空＜50Pa时，钢包底吹氩气流量控制在100～150L/min；破真空前3～5min，钢包底吹氩气流量为50～80L/min。
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