CN110484691A - 一种rh真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，RH吹氧脱碳过程中，根据钢水碳含量的变化调整氧枪枪位高度、吹氧速率等控制参数，同时匹配开启真空泵级数，调节真空室压力，保持钢水中的氧含量在0.005％～0.025％，至RH脱碳结束。使用本发明提供的方法，RH脱碳结束时钢水中碳含量可降至0.005％以下，钢水中铬元素收得率大于95％，可生产铬含量在5‑12％的超低碳高铬钢。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别提供了一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬冶炼工艺方法。
背景技术
C是钢中重要的强化元素，通过固溶强化和析出强化等作用可以显著提高钢的强度，但C含量过高会降低钢的塑性和韧性。同时，C和Cr具有很强的结合能力，可以和Cr形成一系列复杂的碳化物，在增加钢的强度和硬度的同时，显著降低了钢的耐蚀性。因此，为了提高钢的耐蚀性能，同时保证钢的强度，超低碳高铬钢的开发成为发展趋势。
对传统转炉流程来说，超低碳高铬钢的生产冶炼存在较大的技术难度，当Cr含量≥5％，同时含有一定量的Si、Mn合金元素，无论是转炉将C含量拉低，还是在RH真空炉实现超低碳冶炼均较为困难。首先，转炉内加Cr合金对冶炼条件要求较为苛刻，转炉终点需高温(1800℃左右)、高C出钢，温度过高，转炉冶炼控制难度大，同时严重影响炉体寿命。其次，若在转炉出钢过程将合金添加到位，由于总合金加入量大，则导致钢水中C含量升高，同时脱氧完全，对后期RH工位深脱碳带来较大困难，RH深脱碳阶段易出现Cr的严重氧化。再次，若在RH深脱碳后加入铬合金，则由于铬铁加入量大，带来严重回碳问题，均难以实现超低碳的冶炼。
为了解决上述问题，最直接的控制方法是转炉或电炉高碳出钢，然后在RH工位进行深脱碳处理，RH脱碳结束再加入超低碳铬铁、硅铁、锰铁等合金，或加入纯铬、金属锰等来实现C含量的控制，但该方法成本非常昂贵，不适合大规模工艺生产应用。工业大生产中，通常采用转炉或电炉高碳出钢，提高Cr的收得率，将RH进站Cr含量控制在较高水平，但RH进行深脱碳处理后期，钢水C含量降至较低水平，Cr的氧化非常严重，一般选择将RH脱碳结束碳含量控制在0.015％以上，减少Cr的氧化。或者转炉或电炉低碳出钢，C含量控制小于0.1％，为防止Cr的氧化，仅加入少量的含铬合金，RH深脱碳结束再补加含铬合金，由于铬合金加入量大，回碳较为严重，RH出钢C含量也会上升至在0.015％以上，难以实现超低碳高铬钢的冶炼。
为了实现Cr含量大于等于5％，同时C含量控制在0.015％以下的钢种经济的工业生产，开发适用于超低碳高铬钢的RH深脱碳处理工艺具有广阔的市场前景和经济价值。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种便于操作、成本可控、脱碳保铬效果极佳的超低碳高铬钢的RH冶炼工艺方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，转炉出钢加合金脱氧合金化，然后将钢水运至RH工位进行真空处理，RH吹氧脱碳过程根据钢水C含量变化，调整氧枪枪位、吹氧流量大小，并通过真空泵调节真空室压力，当钢水中C含量为0.15％-0.35％时，枪位高度1.5-2.5m，吹氧流量50-65Nm3/min，真空泵开E5/E4/E3；当钢水中C含量为0.05％-0.15％时，枪位高度2.5-3.5m，吹氧流量35-50Nm3/min，真空泵开E5/E4/E3/E2；当钢水中C含量＜0.05％时，枪位高度3.5-5.0m，吹氧流量20-35Nm3/min，真空泵开E5/E4/E3/E2/E1，直至将钢水中碳含量降至0.005％以下，同时铬元素收得率大于95％，RH脱碳结束再调整合金成分、净循环处理，然后出钢。
优选的，所述一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法中，RH进站钢水C含量0.20％-0.35％，Cr含量5％-12％，Si含量0.05％-0.30％Mn含量0.3％-1.2％钢水温度1605-1635℃。
优选的，所述一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法中，RH吹氧脱碳过程中，间隔2-5min采用定氧探头测定钢水氧含量，并取样测定钢水C含量，根据测定结果调整氧枪枪位高度、吹氧流量、开泵级数。
优选的，所述一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法中，RH脱碳过程保持钢水中的氧含量控制在0.005％-0.025％。
优选的，所述一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法中，RH脱碳结束加合金脱氧合金化，控制RH终点钢水成分以重量百分比计为：0＜C≤0.015％、5％≤Cr≤12％、0.1％≤Si≤0.5％、0.5％≤Mn≤1.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。
冶炼工艺的原理如下：RH真空炉深脱碳时，传统冶炼工艺在RH进站或吹炼前期将钢水中氧含量控制到位，可实现快速脱碳，但由于高铬钢中含有大量的合金元素，氧含量吹入量充足后，易造成合金元素的大量氧化，尤其在C含量降至较低水平后，合金元素氧化更为严重。若氧含量吹入不足，则影响脱碳效果，为了提高RH脱碳效率，同时提高Cr的收得率，与常规方法相比，本发明在RH脱碳期，根据C、Cr、Si、Mn、O反应规律，制定了吹氧模式，通过控制枪位、吹氧流量、吹氧时间及吹氧间隔等控制钢水氧含量，并匹配合适的真空泵控制模式，确保了RH脱碳速率，同时将氧势控制在较低水平，减少Cr的氧化。RH处理前期钢水C含量高，C、O反应快，C的传质是反应的限制性环节，采用低枪位大流量吹氧脱碳，加快脱碳速度，为了防止反应距离钢水喷溅，真适当调高空室压力；随着碳含量的降低，逐步提高枪位，降低吹氧流量，同时真空室压力跟跟着降低，促进C、O反应，减少合金元素的氧化。根据RH脱碳过程温度监测，通过预先加入的Si、Mn元素，结合氧含量控制来实现氧化升温，同时进一步减少Cr元素的氧化，保证过程温度满足处理要求。通过精细的工艺参数设计及设备操作控制，实现了超低碳高铬钢RH真空炉深脱碳冶炼工艺。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)开发出RH真空炉变枪位、变流量深脱碳保铬真空处理模式，改变真空炉常规恒枪位、恒流量的吹炼模式，根据钢水C含量，调整枪位高度、吹氧流量，在保证高速脱碳的同时减少Cr的氧化，实现将钢水碳含量脱至0.005％以下的同时，大幅提高Cr元素收得率；
(2)开发出RH处理进站高C钢水真空脱碳模式，减轻了超低碳钢冶炼时转炉吹氧脱碳压力，转炉终点C含量很难降至超低碳钢要求(0.01％以下)，一般在0.025％以上，因为转炉终点将C含量控制过低，则铁氧化烧损严重，钢水过氧化，生产成本、精炼处理难度等显著增加。采用本发明方法可提高转炉终点碳含量，降低钢水氧化性，提高金属铁收得率。
具体实施方式
本实施例提供一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，其通过提高RH进站钢水C含量，同时将钢水Cr含量控制在目标成分，并含有一定量的Si、Mn元素，然后进行抽真空脱碳处理。结合RH设备特点，以及在不同真空度下C、O、Cr、Si、Mn等元素氧化反应规律，进行RH真空处理，吹氧脱碳结束后，加合金微调成分，合金成分均命中后进行RH净循环处理，然后破空、出钢。
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
1)RH进站定氧测温，并取样测定化学成分，温度1635℃，C含量0.35％，O含量0.0030％，Cr含量12％，Si含量0.05％，Mn含量1.2％，钢包到位后开通E5/E4/E3三级泵抽真空，真空室压力在20～100mbar，下氧枪吹氧，枪位高度1.5m，吹氧流量65Nm3/min，吹氧2min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧、碳含量继续吹氧脱碳。
2)当C含量达到0.20％以下时，即开E5/E4/E3/E2四级真空泵，将真空室压力降至5～20mbar，下氧枪吹氧，枪位高度调整为2.5m，吹氧流量调整为50Nm3/min，吹氧3min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧含量继续吹氧脱碳。
3)当C含量达到0.05％以下时，即开E5/E4/E3/E2/E1五级真空泵，将真空室压力降至2mbar以下，下氧枪吹氧，枪位高度调整为3.5m，吹氧流量调整为35Nm3/min，吹氧5min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧含量继续吹氧脱碳。RH脱碳结束C含量0.0050％，Cr含量11.9％，Si含量0.02％，Mn含量1.08％。
4)RH脱碳结束加微碳铬铁、硅铁、金属锰等脱氧及调整合金成分，然后净循环处理8min，破空、出钢。
该炉次RH出钢成分：C含量0.015％、Cr含量12％、Si含量0.5％，Mn含量1.5％。
实施例2
1)RH进站定氧测温，并取样测定化学成分，温度1635℃，C含量0.28％，O含量0.0039％，Cr含量8.5％，Si含量0.2％，Mn含量0.9％，钢包到位后开通E5/E4/E3三级泵抽真空，真空室压力在20～100mbar，下氧枪吹氧，枪位高度2.0m，吹氧流量60Nm3/min，吹氧3.5min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧、碳含量继续吹氧脱碳。
2)当C含量达到0.15％以下时，即开E5/E4/E3/E2四级真空泵，将真空室压力降至5～20mbar，下氧枪吹氧，枪位高度调整为3m，吹氧流量调整为48Nm3/min，吹氧2min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧含量继续吹氧脱碳。
3)当C含量达到0.05％以下时，即开E5/E4/E3/E2/E1五级真空泵，将真空室压力降至2mbar以下，下氧枪吹氧，枪位高度调整为4.3m，吹氧流量调整为32Nm3/min，吹氧5min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧含量继续吹氧脱碳。RH脱碳结束C含量0.0035％，Cr含量8.2％，Si含量0.12％，Mn含量0.84％。
4)RH脱碳结束加微碳铬铁、硅铁、金属锰等脱氧及调整合金成分，然后净循环处理9min，破空、出钢。
该炉次RH出钢成分：C含量0.0092％、Cr含量8.8％、Si含量0.35％，Mn含量1.0％。
实施例3
1)RH进站定氧测温，并取样测定化学成分，温度1635℃，C含量0.20％，O含量0.0050％，Cr含量5％，Si含量0.3％，Mn含量0.3％，钢包到位后开通E5/E4/E3三级泵抽真空，真空室压力在20～100mbar，下氧枪吹氧，枪位高度2.5m，吹氧流量50Nm3/min，吹氧2min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧、碳含量继续吹氧脱碳。
2)当C含量达到0.15％以下时，即开E5/E4/E3/E2四级真空泵，将真空室压力降至5～20mbar，下氧枪吹氧，枪位高度调整为3.5m，吹氧流量调整为35Nm3/min，吹氧2.8min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧含量继续吹氧脱碳。
3)当C含量达到0.05％以下时，即开E5/E4/E3/E2/E1五级真空泵，将真空室压力降至2mbar以下，下氧枪吹氧，枪位高度调整为5m，吹氧流量调整为20Nm3/min，吹氧5min后，停止吹氧，然后定氧、测温，根据氧含量继续吹氧脱碳。RH脱碳结束C含量0.0025％，Cr含量4.95％，Si含量0.08％，Mn含量0.25％。
4)RH脱碳结束加微碳铬铁、硅铁、金属锰等脱氧及调整合金成分，然后净循环处理7min，破空、出钢。
该炉次RH出钢成分：C含量0.0065％、Cr含量5％、Si含量0.1％，Mn含量0.5％。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
Claims (5)
1.一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，其特征在于，转炉出钢加合金脱氧合金化，然后将钢水运至RH工位进行真空处理，RH吹氧脱碳过程根据钢水C含量变化，调整氧枪枪位、吹氧流量大小，并通过真空泵调节真空室压力，当钢水中C含量为0.15％-0.35％时，枪位高度1.5-2.5m，吹氧流量50-65Nm3/min，真空泵开E5/E4/E3；当钢水中C含量为0.05％-0.15％时，枪位高度2.5-3.5m，吹氧流量35-50Nm3/min，真空泵开E5/E4/E3/E2；当钢水中C含量＜0.05％时，枪位高度3.5-5.0m，吹氧流量20-35Nm3/min，真空泵开E5/E4/E3/E2/E1，直至钢水中碳含量降至0.005％以下，同时铬元素收得率大于95％，RH脱碳结束，再调整合金成分、净循环处理，然后出钢。
2.根据权利要求1所述的一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，其特征在于：RH进站钢水C含量0.20％-0.35％，Cr含量5％-12％，Si含量0.05％-0.30％，Mn含量0.3％-1.2％，钢水温度1605-1635℃。
3.根据权利要求1所述的一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，其特征在于：RH吹氧脱碳过程中，间隔2-5min采用定氧探头测定钢水氧含量，并取样测定钢水C含量，根据测定结果调整氧枪枪位高度、吹氧流量、开泵级数。
4.根据权利要求1所述的一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，其特征在于：RH脱碳过程保持钢水中的氧含量控制在0.005％-0.025％。
5.根据权利要求1所述的一种RH真空炉变枪位变流量脱碳保铬方法，其特征在于：RH脱碳结束加合金脱氧合金化，控制RH终点钢水成分以重量百分比计为：0＜C≤0.015％、5％≤Cr≤12％、0.1％≤Si≤0.5％、0.5％≤Mn≤1.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。
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