CN109913607B - 一种超低碳钢的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体公开一种超低碳钢的冶炼方法，包括以下工艺步骤：步骤a、将铁水脱硫预处理后，进行转炉冶炼；步骤b、对转炉出钢的钢水进行吹氩搅拌，吹氩搅拌结束后进行LF炉精炼；步骤c、经过LF炉精炼后的钢水进入RH炉精炼。本发明通过采用LF‑RH双联工艺，缩短了超低碳钢冶炼时间，有效降低转炉出钢温度，减少对炉衬的侵蚀，有利于减少RH氧枪操作，降低氧枪使用频率，提高氧枪寿命，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种超低碳钢的冶炼方法。
背景技术
在超低碳钢冶炼过程中，很难控制转炉出钢后钢水C＜0.030％，通常都会超出0.03％，为保障生产效率，在预期的时间内完成脱碳，必须采用RH炉强制脱碳技术，强制脱碳技术的关键在于吹氧时机和吹氧量的控制，研究表明，吹氧早不仅易损伤联通管底的耐火材料，而且也延缓了真空室压力的降低，导致脱碳速度减慢；而吹氧迟不仅不能及时排出CO，而且也因钢水缺氧无法进行脱碳反应，导致脱碳速度减慢，吹氧量的控制也会直接影响脱碳效果，吹氧量不足起不到作用，吹氧量过多对钢水洁净度不利，必须根据钢水初始碳、氧、温度以及目标钢水的碳、温度的准确计算来确定；另一方面，采用RH炉强制脱碳技术，RH真空循环脱气炉是炉外精炼的重要手段，其具脱碳、脱氧、脱气以及均匀钢液成份与温度、促进钢液夹杂上浮洁净钢液的作用，主要过程为：将装有钢液的钢包移动至RH处理位，浸渍管插入钢液中；真空泵在预真空模式下进行抽真空，使真空槽的槽内与槽外形成压差，钢液就从浸渍管上升到与压差相平衡的高度，与此同时，从上升管下部三分之一处吹入驱动气体(Ar或N2)，气体由于受热膨胀和压力降低，从而驱动钢液上升，使其像喷泉一样向真空槽喷出，形成连续循环过程完成钢液的脱碳、脱氧、脱气以及均匀钢液成份与温度，促进钢液夹杂上浮洁净钢液的作用，但RH-KTB强制脱碳技术要求转炉出钢的温度较高，极大增加了对炉衬的侵蚀，降低转炉的使用寿命，增加冶炼成本；脱碳过程中需利用氧枪不断吹入氧气，使氧枪操作频繁，增加了氧枪损伤率，进一步提高了冶炼成本。即使经过RH炉脱碳后的钢液满足超低碳钢的要求，但是最后进行连铸浇筑的时候，任然会导致碳含量的增加，使最终得到的超低碳钢无法满足市场要求。以上情况，造成超低碳钢的冶炼过程复杂、冶炼成本高，且冶炼出钢的合格率较低。
发明内容
针对现有超低碳钢冶炼方法复杂、冶炼成本高、对设备损伤大等问题，本发明提供一种超低碳钢的冶炼方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种超低碳钢的冶炼方法，包括以下工艺步骤：
步骤a、将铁水脱硫预处理后，进行转炉冶炼，使转炉出钢的终点温度为1630-1650℃，转炉出钢的钢水中C的质量含量为0.03-0.04％、O含量为700-900ppm；
步骤b、转炉出钢的钢水进入吹氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌结束后，钢水进入LF炉中进行Mn元素补偿和温度补偿，使钢水中Mn元素含量达到钢水质量的0.35-0.45％，钢水温度补偿至1660-1670℃；
步骤c、经过LF炉精炼后的钢水进入RH炉真空槽内，在吹氩驱动过程中进行脱碳、脱氧、脱气、合金化及纯脱气循环。
相对于现有技术，本发明提供的超低碳钢的冶炼方法，采用LF-RH联合冶炼工艺，省去了转炉出钢后钢水合金化的过程，使转炉出钢的钢水直接经过LF炉的精练，再进入RH炉，降低因转炉出钢钢水直接进入RH炉对转炉出钢温度的要求、减少因出钢温度过高对炉衬的侵蚀。对转炉出钢钢水的碳含量进行严格控制，利于实现RH真空炉中的碳氧平衡，达到自然脱碳的效果，且脱碳效率高、时间短；对转炉出钢钢水的温度及氧含量进行严格控制，有利于减少吹氧加铝升温及吹氧脱碳操作，降低氧枪使用频率，提高氧枪寿命，降低生产成本，同时避免了因RH炉精炼过程中吹氧时机和吹氧量控制不当造成的脱碳效率低和钢水的洁净度差等问题，有效降低生产成本，得到高品质的超低碳钢钢种。
优选地，所述步骤a中的铁水脱硫处理后，硫的质量含量≤0.003％。
优选地，所述步骤a中转炉冶炼过程采用挡渣标和滑板进行挡渣，且转炉全程底吹氩气，采用挡渣标和滑板进行挡渣，来避免下渣回磷，另一方面进行挡渣操作可减少RH炉的吹氧加铝升温及吹氧脱碳操作，减少铝的加入量，提高钢的韧性，缩短冶炼时间，降低冶炼成本。
优选地，所述步骤a中转炉过程全程底吹氩气，底吹氩气流量控制在300-400Nm3/h。
优选地，所述步骤a中装有转炉出钢钢水的钢包内的剩余空间高度为300-500mm，利于钢水在RH炉中进行脱气和脱碳操作，使钢水中排出的部分气体快速进入钢包内的剩余空间并排出。
优选地，所述步骤b中在吹氩站吹氩搅拌时间为3-6min，吹氩流量为30-100NL/min。
优选地，所述步骤c中进入RH炉之前将向钢包中加入铝制钢包渣改质剂，加入量为150-200kg。
优选地，所述铝质钢包渣改质剂中的成分及各成分的质量含量为：：Al：50-55％、Al2O3：15-20％、CaO：5-15％、MgO：<5％、SiO2<3％、P<0.5％S<0.5％，铝质钢包渣改质剂的加入可对钢包渣进行改质变性，降低钢包渣中的氧含量，进一步控制RH炉中的碳氧平衡。
优选地，所述步骤c中RH炉中的脱碳、脱氧和脱气过程为：利用真空泵保持真空槽内的真空度≤67pa，从真空槽上升管下部1/3处吹入驱动气体氩气，氩气循环流量控制在90-100Nm3/h，通过真空槽内的碳氧反应监控设备监测真空槽内的碳氧反应进程，当碳氧反应速度稳定后增大氩气循环流量至120-130Nm3/h，持续时间≥18min，脱除钢水中的碳、氧、碳氧反应生成的CO和CO2以及钢水冶炼过程中含有的少量的H2和N2；将氩气循环流量下降至90-100Nm3/h，添加铝，循环3-5min，使钢液中酸溶铝含量达到300-500ppm，进一步脱氧。
其中，在真空度≤67pa情况下，对氩气循环流量的控制，可以加速碳氧反应进程，碳氧反应进程加快，则钢液中的CO浓度增大，CO浓度的增大会实现对钢液的充分搅拌，增加钢液与氧的接触反应界面，加速碳氧反应进程，大大缩短整个RH炉精练过程。
优选地，所述步骤c中RH炉中的合金化过程为：脱碳、脱氧和脱气过程完成后，调整钢水成分中Ti的质量含量达到0.040-0.06％、B的质量含量到达0.0005-0.0015％，完成合金化过程；所述纯脱气过程为：由氩气驱动继续进行纯脱气循环6-12min，完成纯脱气过程，除去钢液中的游离气体；静置15-20min，得到超低碳钢钢液，最终得到的超低碳钢的各成分及质量百分比为：C≤0.002％、Si≤0.03％、Mn：0.35-0.45％、P：0.03-0.05％、S≤0.01％、ALs：0.030-0.050％、Ti：0.040-0.060％、N≤0.0050％、B≤0.0005-0.0015％、Cu≤0.05％、Cr≤0.05％、Ni≤0.05％、Mo≤0.020％、V≤0.004％。
相对于现有技术，本发明提供的超低碳钢的冶炼方法，可实现对碳的充分脱除，使最终得到的超低碳钢中的碳的质量含量可达到0.002％以下，完全满足市场要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种超低碳钢的冶炼方法，包括以下工艺步骤：
步骤a、将铁水脱硫处理，脱硫后的铁水中硫含量≤0.003％；脱硫处理后，进行转炉冶炼，转炉冶炼过程采用挡渣标和滑板进行挡渣，避免下渣回磷，且转炉全程底吹氩气，底吹氩流量控制在300Nm3/h，转炉出钢钢水中C的质量含量为0.03％、O含量控制在700ppm；转炉终点温度为1630℃；转炉出钢后钢包的剩余空间的高度为300mm；出钢时间为5min，转炉出钢的钢水中C的质量含量为0.03％、O含量为700ppm。
步骤b、转炉出钢的钢水进入吹氩站进行吹氩搅拌3min，吹氩流量为30NL/min，吹氩搅拌结束后钢水进入LF炉中进行Mn元素补偿和温度补偿，使钢水中Mn的含量补偿至0.35％，温度补偿至1660℃，向钢包中加入150kg的铝制钢包渣改质剂降低钢包渣氧化性，其中钢包渣改质剂中的成分及各成分的质量含量为：：Al：50％、Al2O3：20％、CaO：5％、MgO：4％、SiO2：2％、P：0.4％S：0.4％。
步骤c、经过LF炉精炼后的钢水进入RH炉的真空槽内，利用真空泵保持真空槽真空度≤67pa，从真空槽上升管下部1/3处吹入驱动气体氩气，氩气循环流量为90Nm3/h，通过真空槽内的碳氧反应监控设备监测真空槽内的碳氧反应进程，当碳氧反应速度稳定后增大氩气循环流量至120Nm3/h，持续时间为18min，脱除钢水中的碳、氧、碳氧反应生成的CO和CO2以及钢水冶炼过程中含有的少量的H2和N2；将氩气循环流量下降至90Nm3/h，添加铝脱氧，循环3min，使钢液中酸溶铝含量达到300ppm，完成脱碳、脱氧和脱气过程；调整钢水成分中Ti的质量含量达到0.04％、B的质量含量到达0.0005％，完成合金化过程；钢水在RH炉中由氩气驱动继续进行纯脱气循环6min，完成纯脱气过程，静置15min，得到LH200Y-T超低碳钢钢种。
得到的超低碳钢钢种中各成分的质量百分比为：C：0.0015％，Si：0.026％，Mn：0.35％，P：0.03％，S：0.008％Ti：0.04％，B：0.0005％，ALs：0.03％，N：0.0039。
实施例2
一种超低碳钢的冶炼方法，包括以下工艺步骤：
步骤a、将铁水脱硫处理，脱硫后的铁水中硫含量≤0.003％；脱硫处理后，进行转炉冶炼，转炉冶炼过程采用挡渣标和滑板进行挡渣，避免下渣回磷，且转炉全程底吹氩气，底吹氩流量控制在350Nm3/h，转炉出钢钢水中C的质量含量为0.035％、O含量为800ppm；转炉终点温度为1640℃；转炉出钢后钢包的剩余空间的高度为400mm；出钢时间为6min，转炉出钢的钢水中C的质量含量为0.04％、O含量为800ppm。
步骤b、转炉出钢的钢水进入吹氩站进行吹氩搅拌5min，吹氩流量为60NL/min，吹氩搅拌结束后钢水进入LF炉中进行Mn元素补偿和温度补偿，使钢水中Mn的含量补偿至0.40％，温度补偿至1670℃，向钢包中加入180kg的铝制钢包渣改质剂降低钢包渣的氧化性，其中钢包渣改质剂中的成分及各成分的质量含量为：：Al：50％、Al2O3：20％、CaO：5％、MgO：4％、SiO2：2％、P：0.4％S：0.4％。
步骤c、经过LF炉精炼后的钢水进入RH炉的真空槽内，利用真空泵保持真空槽真空度≤67pa，从真空槽上升管下部1/3处吹入驱动气体氩气，氩气循环流量控制在95Nm3/h，通过真空槽内的碳氧反应监控设备监测真空槽内的碳氧反应进程，当碳氧反应速度稳定后增大氩气循环流量至125Nm3/h，持续时间为20min，脱除钢水中的碳、氧、碳氧反应生成的CO和CO2以及钢水冶炼过程中含有的少量的H2和N2；将氩气循环流量下降至90Nm3/h，添加铝脱氧，循环4min，钢液中酸溶铝含量达到400ppm，完成脱碳、脱氧和脱气过程，调整钢水成分中Ti的质量含量达到0.05％、B的质量含量到达0.0010％，，完成合金化过程；钢水在RH炉中由氩气驱动继续进行纯脱气循环9min，完成纯脱气过程，静置18min，得到LH200Y-T超低碳钢钢种。
得到的超低碳钢钢种中各成分的质量百分比为：C：0.0017％，Si：0.022％，Mn：0.40％，P：0.04％，S：0.0:06％Ti：0.05％，B：0.001％，ALs：0.04％，N：0.0042。
实施例3
一种超低碳钢的冶炼方法，包括以下工艺步骤：
步骤a、将铁水脱硫处理，脱硫后的铁水中硫含量≤0.003％；脱硫处理后，进行转炉冶炼，转炉冶炼过程采用挡渣标和滑板进行挡渣，避免下渣回磷，且转炉全程底吹氩气，底吹氩流量控制在400Nm3/h，转炉出钢钢水中C的质量含量为0.04％以内、O含量为900ppm；转炉终点温度为1650℃；转炉出钢后钢包的剩余空间的高度为500mm；出钢时间为8min，转炉出钢的钢水中C的质量含量为0.04％、O含量为900ppm。
步骤b、转炉出钢的钢水进入吹氩站进行吹氩搅拌6min，吹氩流量为100NL/min，吹氩搅拌结束后钢水进入LF炉中进行Mn元素补偿和温度补偿，使钢水中Mn的含量补偿至0.45％，温度补偿至1670℃，向钢包中加入200kg的铝制钢包渣改质剂降低钢包渣的氧化性，其中钢包渣改质剂中的成分及各成分的质量含量为：：Al：50％、Al2O3：20％、CaO：5％、MgO：4％、SiO2：2％、P：0.4％S：0.4％。
步骤c、经过LF炉精炼后的钢水进入RH炉的真空槽内，利用真空泵保持真空槽真空度≤67pa，从真空槽上升管下部1/3处吹入驱动气体氩气，氩气循环流量控制在100Nm3/h，通过真空槽内的碳氧反应监控设备监测真空槽内的碳氧反应进程，当碳氧反应速度稳定后增大氩气循环流量至130Nm3/h，持续时间为25min脱除钢水中的碳、氧、碳氧反应生成的CO和CO2以及钢水冶炼过程中含有的少量的H2和N2；将氩气循环流量下降至90Nm3/h，添加铝脱氧，循环5min，使钢液中酸溶铝含量达到500ppm，完成脱碳、脱氧和脱气过程，调整钢水成分中Ti的质量含量达到0.06％、B的质量含量达到0.0015％，完成合金化过程；钢水在RH炉中由氩气驱动继续进行纯脱气循环12min，完成纯脱气过程，静置20min，得到LH200Y-T超低碳钢钢种。
得到的超低碳钢钢种中各成分的质量百分比为：C：0.0012％，Si：0.027％，Mn：0.45％，P：0.05％，S：0.006％Ti：0.06％，B：0.0015％，ALs：0.05％，N：0.0043。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超低碳钢的冶炼方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
步骤a、将铁水脱硫预处理后，进行转炉冶炼，使转炉出钢的终点温度为1630-1650℃，转炉出钢的钢水中C的质量含量为0.03-0.04％、O含量为700-900ppm；
步骤b、转炉出钢的钢水进入吹氩站进行吹氩搅拌，吹氩搅拌结束后，钢水进入LF炉中进行Mn元素补偿和温度补偿，使钢水中Mn元素含量达到钢水质量的0.35-0.45％，钢水温度补偿至1660-1670℃；
步骤c、经过LF炉精炼后的钢水进入RH炉真空槽，在吹氩驱动过程中进行脱碳、脱氧、脱气、合金化及纯脱气循环；所述脱碳、脱氧和脱气过程为：保持真空槽内的真空度≤67pa，向真空槽吹入驱动气体氩气，氩气循环流量控制在90-100Nm3/h，通过真空槽内的碳氧反应监控设备监测真空槽内的碳氧反应进程，当碳氧反应速度稳定后增大氩气循环流量至120-130Nm3/h，持续时间≥18min；然后将氩气循环流量下降至90-100Nm3/h，添加铝，循环3-5min，使钢液中酸溶铝含量达到300-500ppm。
2.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤a中的铁水脱硫处理后，硫的质量含量≤0.003％。
3.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤a中转炉冶炼过程采用挡渣标和滑板进行挡渣，避免下渣。
4.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤a中转炉过程全程底吹氩气，底吹氩气流量控制在300-400Nm3/h。
5.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤a中装有转炉出钢钢水的钢包内的剩余空间高度为300-500mm。
6.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤b中在吹氩站吹氩搅拌时间为3-6min，吹氩流量为30-100NL/min。
7.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤c中进入RH炉之前向钢包中加入铝制钢包渣改质剂，加入量为150-200kg。
8.如权利要求7所述的冶炼方法，其特征在于：所述铝制钢包渣改质剂中的成分及各成分的质量含量为：Al：50-55％、Al2O3：15-20％、CaO：5-15％、MgO<5％、SiO2<3％、P<0.5％、S<0.5％。
9.如权利要求1所述的冶炼方法，其特征在于：所述步骤c中RH炉中的合金化过程为：脱碳、脱氧和脱气过程完成后，调整钢水成分中Ti的质量含量达到0.040-0.06％、B的质量含量到达0.0005-0.0015％，完成合金化过程；所述纯脱气过程为：由氩气驱动继续进行纯脱气循环6-12min，完成纯脱气过程；静置15-20min，得到超低碳钢钢液。
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