CN110468257B - 一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法，它包括：1、转炉出钢过程钢包不吹氩气，不加任何脱氧剂及造渣料；2、在出钢完成后向钢包中加入比重介于顶渣和钢水之间的强脱氧铁合金，强脱氧铁合金的加入量根据钢包中实际钢水量而定；3、在加入强脱氧铁合金后向钢包中加入石灰熔剂，石灰加入量根据钢包中实际钢水量而定；4、RH结束循环破空时，在钢水恰好下降出真空室前，向真空室内钢水中加入强脱氧合金，强脱氧合金加入量根据实际钢水量而定；5、RH脱碳、脱氧及合金化的操作方法同钢厂现行常规方法相同。应用本发明能显著改变钢包顶渣氧化性，钢水洁净度指标均有不同程度改善，且改质过程不污染现场环境，能满足环保要求。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，涉及一种钢包顶渣改质方法，尤其涉及一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法。
背景技术
“转炉-RH-连铸”工艺路径的低碳、超低碳钢一般均为较高铝含量的铝镇静钢，钢水中酸溶铝含量偏高，如果钢包顶渣氧化性较强，在浇铸过程中尤其是浇注后期，钢包渣中氧将不断与钢水中酸溶铝进行反应，生成不利于钢水质量的Al2O3夹杂物，导致钢水洁净度有所降低。大量实验和工业生产结果均证实了钢包顶渣中氧化铁含量与中间包钢水铝损失、全氧含量、钢坯的全氧含量和钢材的表观和内部缺陷水平直接相联。为此，降低钢包顶渣氧化性已成为制约炼钢厂超低碳钢质量提升的重要课题。
与此同时，随着环保要求的不断提高，现有的通过加改质剂对钢包渣进行改质的工艺由于改质剂加入期间及加入后产生大量烟尘的缺点已不能适应国家愈发严格的环保要求。
为解决钢包顶渣氧化性强的问题，业界已发明了很多对钢包顶渣进行脱氧的方法。例如：
中国专利(申请公布号：CN 105755200 A)公布了“钢包顶渣改制方法”，该发明通过在转炉出钢过程中按照比例加入白灰、脱氧剂和萤石，在出钢完毕、RH破空后、连铸钢包开浇后中间包注流区分别加入50～100kg、50～250kg、50～100kg质量百分数比的成分组成：Al：30～35％，Al2O3：6～10％，CaO：50～60％，CaF2：4～6％的脱氧剂。该专利能够在不提高脱氧剂使用量的前提下降低了钢包顶渣氧化性，但缺点在于改质后钢包顶渣TFe波动较大，介于3.9％-6.7％之间，易造成钢水质量不稳定。
中国专利(申请公布号：CN 108588342 A)公布了“一种RH炉钢包顶渣高效环流改质冶炼方法”，该发明通过：1)RH炉脱氧合金化后调整真空槽真空度至20～30kpa，2)从合金料仓加入200～300kg质量百分数比成分组成Al粒25～30％、颗粒石灰10～15％、预熔渣55～60％改质剂；3)打开钢包底吹氩吹氩3～4min，压力调整在0.2～0.4Mpa、流量为30～50NL/min，保证钢包顶渣微动而不裸露钢水；4)关闭钢包底吹氩，调整真空度控制在67pa以下，纯环流8-10min后复压出站。这个专利方法能使炉渣全铁控制在2％以内，但不足之处在于步骤3：RH处理过程需打开真空槽上升管侧钢包底吹氩，并调整压力、流量，以保证钢包炉渣微动而不裸露钢水，这对钢包透气砖的透气效果提出了很高要求，实际生产中，不同钢包透气砖的透气性相差很大，需要不断调整氩气流量及压力方能实现“钢包炉渣微动而不裸露钢水“这一目标，在调整过程中容易造成钢水/炉渣大翻而造成设备及安全事故，存在很大的重大安全隐患，工业大生产中难以实施。
科技论文《超低碳钢顶渣改质技术研究》(北京，第九届中国钢铁年会论文集：2013年10月22日)：通过采用转炉出钢结束后迅速向钢包渣表面加入改质剂、RH工序钢包顶渣改质、中间包顶渣改质的三步顶渣改质工艺等技术措施，可将超低碳钢RH出站钢包顶渣中TFe含量降低至5％以下，MnO含量降低至3％以下。这种方法能够稳定控制钢包顶渣氧化性，但缺点在于转炉出钢结束后向钢包渣表面加入改质剂会产生大量烟尘，污染环境。
科技论文《包钢无取向硅钢顶渣改质技术研究》(包钢科技：2017年第5期)：冶炼无取向硅钢时，出钢结束后迅速向钢包渣表面加入改质剂，RH精炼处理结束后利用专用容器添加顶渣改质剂，或者在RH处理刚结束，即上升管和下降管刚离开钢包液面时，向钢包内钢水、炉渣活跃区域投放改质剂。这种方法能够稳定控制钢包顶渣氧化性，但缺点在于转炉出钢结束后向钢包渣表面加入改质剂会产生大量烟尘，污染环境。
科技论文《210tBOF-RH一板坯CC流程钢包顶渣改质处理对超低碳钢夹杂物的影响》(特殊钢：2015年第6期)：冶炼超低碳钢时采用向吹氩站的钢包顶渣上均匀抛洒0.57kg/吨钢改质剂，以降低钢包顶渣氧化氧，RH破空时炉渣FeO平均降低至19.12％。这种方法不能够对钢包顶渣进行有效改质，炉渣氧化性仍很强，且在加入改质剂会产生大量烟尘，污染环境。
上述专利及科技论文所提及的改质方法，或存在重大安全隐患，或严重污染环境，或改质效果不佳。因此，开发一种适用于超低碳钢的无污染物排放的改质方法具体非常重要的意义。
发明内容
针对背景技术中所提及的钢包顶渣改质方法所存在的重大安全隐患、严重污染环境以及改质效果不佳的技术问题，本发明的目的是提供一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法，该改质方法能显著改变钢包顶渣氧化性，钢水洁净度指标均有不同程度改善，且改质过程不污染现场环境，能满足环保要求。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
本发明一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法，它的特点是：
(1)、转炉出钢过程钢包不吹氩气，不加任何脱氧剂及造渣料；
(2)、在出钢完成后向钢包中加入比重介于顶渣和钢水之间的强脱氧铁合金，强脱氧铁合金的加入量根据钢包中实际钢水量而定；
(3)、在加入强脱氧铁合金后向钢包中加入石灰熔剂，石灰加入量根据钢包中实际钢水量而定；
(4)、RH结束循环破空时，在钢水恰好下降出真空室前，向真空室内钢水中加入强脱氧合金，和/或破空后向钢包渣面中心加入强脱氧合金，强脱氧合金加入量根据实际钢水量而定；
(5)、RH脱碳、脱氧及合金化的操作方法同钢厂现行常规方法相同。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述在出钢完成后向钢包中加入的比重介于顶渣和钢水之间的强脱氧铁合金，该强脱氧铁合金的比重为3.0-6.8g/cm3，加入量为2-8kg/吨钢，该强脱氧铁合金中金属Al的含量为30～100％或/及金属Si含量0～30％。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述在加入强脱氧铁合金后向钢包中加入的石灰熔剂，该石灰加入量1-5kg/吨钢，石灰中CaO为：80～95％。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述RH结束循环破空时，在钢水恰好下降出真空室前，向真空室内钢水中加入的强脱氧合金的加入量为0.02-0.1kg/吨钢，和/或破空后向钢包渣面中心加入强脱氧合金的加入量为0.02-0.2kg/吨钢。
作为本发明技术方案的进一步改进，所述强脱氧铁合金为铝铁，所述强脱氧合金为铝粒。
与现有的技术相比，本发明所述的一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法具有以下几方面的创新：
(1)、全过程钢包底吹不吹氩气，出钢过程不加入任何物料；
(2)、在出钢完成后加入比重介于顶渣和钢水之间的强脱氧铁合金，从钢水内部对顶渣进行脱氧改质；
(3)、出钢完成后加入石灰熔剂，以避免钢水中的氧转移进入顶渣中，增加顶渣脱氧改质的负荷，同时可以从中和的角度降低改质渣化后的顶渣氧化铁浓度；
(4)、RH结束循环破空时，在钢水恰好下降出真空室前，向真空室内钢水中和/或向钢包顶渣面加入一定量的强脱氧合金，进一步强化从钢水内部对顶渣进行脱氧改质，并对后期钢水中的铝损做一定的补偿。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下积极效果：
(1)、改质过程及改质以后全程无烟尘，不污染环境，能够有效满足环保要求；
(2)、本发明技术方案实施例RH破空钢包渣TFe平均为3.18％，较对比例平均5.92％降低了2.75个百分点，降低了30％以上；
(3)、本发明技术方案实施例RH破空钢包渣MnO平均为1.98％，较对比例平均3.13％降低了1.15个百分点，降低了30％以上；
(4)、本发明技术方案实施例中包全氧平均为17.5ppm，较对比例平均18.5ppm降低了1ppm；
(5)、本发明技术方案实施例铝损(RH出站-中包)平均为34ppm，较对比例平均60ppm降低了26ppm，降低了40％以上；
(6)、本发明技术方案实施例中包夹杂铝(Alt-Als)平均为8ppm，较对比例平均11ppm降低了3ppm，降低了25％以上。
因此，本发明所述的一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法能显著改变钢包顶渣氧化性，钢水洁净度指标均有不同程度改善，且改质过程不污染现场环境，能满足环保要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
图1是本发明主要控制内容的示意图；
图2是本发明中强脱氧铁合金在钢水中从下至上对钢包顶渣改质的示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和2，以300吨转炉及300吨RH炉冶炼低碳钢、超低碳钢为例对本发明的技术方案和效果进行详细介绍：
实施例Ⅰ：钢种：IF钢DC06；实际钢水量：310吨
(1)、转炉出钢过程钢包不吹氩气，不加任何脱氧剂及造渣料；
(2)、在出钢完成后向钢包中加入比重为5.75g/cm3的铝铁934kg。铝铁加入期间及加入后没有明显烟尘排放；
(3)、出钢结束加入铝铁后，向钢包中加入石灰1408kg。石灰加入期间及加入后没有明显烟尘排放；
(4)、RH结束循环破空时，在钢水恰好下降出真空室前，向真空室内钢水中加入20kg铝粒，破空后向钢包渣面投入铝粒35kg。铝粒加入期间及加入后没有明显烟尘排放；
(5)、RH脱碳、脱氧及合金化的操作方法同钢厂现行方法相同。
实施例Ⅰ炉次主要评价指标如下表：
实施例Ⅱ：钢种：IF钢DC03；实际钢水量：307吨
(1)、转炉出钢过程钢包不吹氩气，不加任何脱氧剂及造渣料；
(2)、在出钢完成后向钢包中加入比重为5.75g/cm3的铝铁1207kg。铝铁加入期间及加入后没有明显烟尘排放；
(3)、出钢结束加入铝铁后，向钢包中加入石灰1185kg。石灰加入期间及加入后没有明显烟尘排放；
(4)、RH结束循环破空时，在钢水恰好下降出真空室前，向真空室内钢水中加入20kg铝粒。铝粒加入期间及加入后没有明显烟尘排放；
(5)、RH脱碳、脱氧及合金化的操作方法同钢厂现行方法相同。
实施例Ⅱ炉次主要评价指标如下表：
对比例Ⅰ：钢种：IF钢DC06；实际钢水量：314吨
(1)、转炉出钢过程加入石灰800kg，加入石灰后开钢包底吹氩气；
(2)、加入石灰后向钢包包中加入改质剂495kg。改质剂加入期间及加入后产生大量烟尘，持续时间约4.5分钟，严重污染现场环境；
对比例Ⅰ炉次主要评价指标如下表：
对比例Ⅱ：钢种：IF钢DC03；实际钢水量：304吨
(1)、转炉出钢过程加入石灰1000kg，加入石灰后开钢包底吹氩气；
(2)、加入石灰后向钢包包中加入改质剂467kg。改质剂加入期间及加入后产生大量烟尘，持续时间约4.1分钟，严重污染现场环境；
对比例Ⅱ炉次主要评价指标如下表：
依据本发明所述的方法，具体实施例具有如下积极效果：
(1)、改质过程及改质以后全程无烟尘，不污染环境；
(2)、本发明技术方案实施例RH破空钢包渣TFe平均为3.18％，较对比例平均5.92％降低了2.75个百分点，降低了30％以上；
(3)、本发明技术方案实施例RH破空钢包渣MnO平均为1.98％，较对比例平均3.13％降低了1.15个百分点，降低了30％以上；
(4)、本发明技术方案实施例中包全氧平均为17.5ppm，较对比例平均18.5ppm降低了1ppm；
(5)、本发明技术方案实施例铝损(RH出站-中包)平均为34ppm，较对比例平均60ppm降低了26ppm，降低了40％以上；
(6)、本发明技术方案实施例中包夹杂铝(Alt-Als)平均为8ppm，较对比例平均11ppm降低了3ppm，降低了25％以上。
因此，本发明能显著改变钢包顶渣氧化性，钢水洁净度指标均有不同程度改善，且改质过程不污染现场环境，能满足环保要求。
以上仅为本发明的较佳实施例，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。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法，其特征是：
(1)、转炉出钢过程钢包不吹氩气，不加任何脱氧剂及造渣料；
(2)、在出钢完成后向钢包中加入比重介于顶渣和钢水之间的强脱氧铁合金，所述强脱氧铁合金的比重为3.0-6.8g/cm3，加入量为2-8kg/吨钢，所述强脱氧铁合金中金属Al的含量为30～100％；
(3)、在加入强脱氧铁合金后向钢包中加入石灰熔剂，石灰加入量根据钢包中实际钢水量而定；
(4)、RH结束循环破空时，在钢水恰好下降出真空室前，向真空室内钢水中加入强脱氧合金，所述强脱氧合金加入量0.02-0.1kg/吨钢，和/或破空后向钢包渣面中心加入强脱氧合金，加入量为0.02-0.2kg/吨钢；
(5)、RH脱碳、脱氧及合金化的操作方法同钢厂现行常规方法相同。
2.根据权利要求1所述的一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法，其特征是，所述在加入强脱氧铁合金后向钢包中加入的石灰熔剂，该石灰加入量1-5kg/吨钢，石灰中CaO为：80～95％。
3.根据权利要求1所述的一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法，其特征是：所述强脱氧铁合金为铝铁，所述强脱氧合金为铝粒。
4.根据权利要求1所述的一种适用于低碳、超低碳钢的钢包顶渣改质方法，其特征是：所述强脱氧铁合金包括含量0～30％的金属Si。
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