CN111411196A - 一种利用vd炉脱硫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用VD炉脱硫的方法，所述方法包括，钢液进入VD站，进行造渣和真空处理；所述钢液来自于如下任何一种冶炼方式：转炉冶炼、电炉冶炼；所述造渣中，向钢液上加入白灰。本发明的方法可以将钢液中的硫脱除到0.0018％以下，且处理流程短，生产效率高。
Description
技术领域
本发明属于VD炉精炼技术领域，特别涉及一种利用VD炉脱硫的方法。
背景技术
VD炉是一种真空脱气炉，在真空条件下脱除钢液内的气体，因为气体在液体中的溶解度与温度和外界气体分压力有关，当温度一定时，气体溶解度和分压的平方根成正比。因此当温度固定时，只要降低该气体的分压力，则溶解在钢液中气体的含量随着降低，从而达到降低钢液中气体的含量的目的。
硫在绝大数钢中都是有害元素，它不仅对铸坯内部裂纹有十分直接的影响，还能使钢材的机械性能产生各向差异和恶化，如冲击韧性、塑性和断面收缩率等。低温容器用钢、管线钢板、海洋平台用厚板等钢种要求硫含量均低于0.0020％。国内钢厂生产对气体含量有要求的超低硫钢绝大多数采用转炉或电炉炼钢-LF-VD精炼工艺，这种处理工艺流程长，生产效率低。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用VD炉脱硫的方法，在保证硫含量低于0.0020％的前提下，以解决现有技术中采用LF-VD精炼工艺处理钢液，流程长，生产效率低的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明实施例提供了一种利用VD炉脱硫的方法，所述方法包括，
冶炼得到的钢液进入VD站，进行造渣和真空处理；所述钢液来自于如下任何一种冶炼方式：转炉冶炼、电炉冶炼；
所述造渣中，向钢液上加入白灰。
进一步地，所述白灰的加入质量为6～7kg/t钢。
进一步地，所述钢液中硫的质量分数为0.0040～0.0080％。
进一步地，所述钢液中Al的质量分数为0.040～0.060％。
进一步地，所述钢液进入VD站时，炉渣中的FeO和MnO的质量分数之和为0.5～1.5％。
进一步地，所述白灰中，各组分的质量分数如下，CaO：92～96％，MgO≤5％，SiO2≤1.5％，S≤0.03，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减≤2.0％，所述白灰的活性度为380～450ml，所述白灰的粒径为20～40mm。
进一步地，所述造渣中，向钢液内加入铝制品，使钢液中的Al质量分数为0.040～0.060％；所述铝制品为钢砂铝，所述钢砂铝中铝的质量分数为80％。
进一步地，所述造渣中，进行底吹氩气，所述底吹氩气的时间为3min，所述底吹氩气的流量为1.0～2.0Nl/min。
进一步地，所述真空处理中，压力为30～40Pa的深真空处理时间为8～12min。
进一步地，所述真空处理中，进行底吹氩气；
真空压力＞40Pa时，所述底吹氩气的流量为0.10～0.25Nl/min；
真空压力为30～40Pa时，所述底吹氩气的流量为0.50～1.0Nl/min。
本发明的有益效果至少包括：
本发明提供了一种利用VD炉脱硫的方法，所述方法包括，钢液进入VD站，进行造渣和真空处理；所述钢液来自于如下任何一种冶炼方式：转炉冶炼、电炉冶炼；所述造渣中，向钢液上加入白灰。将冶炼得到的钢液不经过LF炉，直接进入VD站，加入白灰，造高碱度渣系，与钢液中的硫发生反应：CaO+[S]＝CaS+[O]，脱除钢液中的硫，经过处理，可使钢液中的硫含量脱除到0.0018％以下。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例提供一种利用VD炉脱硫的方法，所述方法包括，
钢液进入VD站，进行造渣和真空处理；所述钢液来自于如下任何一种冶炼方式：转炉冶炼、电炉冶炼；
钢液进入VD站时，钢液的表面有炉渣，将白灰加入炉渣造高碱度渣，高碱度渣的碱度为5～7，去除钢液中的硫。脱硫反应式为CaO+[S]＝CaS+[O]。
进一步地，所述白灰的加入质量为6～7kg/t钢；
白灰的加入质量不能过多，因为VD炉真空处理是完全的降温过程，加入石灰的量过多温降大，会导致钢液无法浇注；加入石灰的量过多还会导致渣量大，容易溢渣。
进一步地，所述钢液中硫的质量分数为0.0040～0.0080％。
将转炉冶炼或电炉冶炼的钢水直接进行VD处理，VD处理过程存在温降问题，且无放热反应。因此，钢液中硫的质量分数过高，必须要增加石灰用量，从而温降过大，影响浇注。
进一步地，所述钢液中Al的质量分数为0.040～0.060％。
钢液中的Al和O之间存在平衡反应，根据脱硫反应式知，O会影响脱硫，因此，对钢液中的Al限定为0.040～0.060％。
进一步地，在所述钢液进入VD站时，炉渣中的FeO和MnO的质量分数之和为0.5～1.5％。
控制进站渣中FeO和MnO的质量分数之和，尽量降低氧化性，以利于脱硫。但是FeO和MnO的质量分数之和太低，炉渣的流动性差，动力学条件不好，不利于脱硫。FeO和MnO的质量分数之和太高，炉渣氧化性太强，合金会被氧化，降低合金收得率；且在真空状态下，相比Al，钢液中的碳更容易与氧反应生成气体而发泡，导致溢渣问题。
进一步地，所述白灰中，各组分的质量分数如下，CaO≥92％，MgO≤5％，SiO2≤1.5％，S≤0.03，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减≤2.0％，所述白灰的活性度≥380ml，所述白灰的粒径为20～40mm。
在进站炉渣中加入白灰，提高炉渣的碱度，以去除钢液中的硫。
进一步地，所述造渣中，向钢液内加入铝制品，使钢液中的Al质量分数为0.040～0.060％；所述铝制品为钢砂铝，所述钢砂铝中铝的质量分数为80％。
加入钢砂铝一方面是为了脱除钢液中的氧，因为脱硫反应式为CaO+[S]＝CaS+[O]，钢砂铝不仅可以脱除钢液中的氧，还可以脱除脱硫反应生成的氧，促进脱硫反应进行。另一方面，加入钢砂铝增加钢中的铝含量，实现合金化。
进一步地，所述造渣中，进行底吹氩气，所述吹入氩气的时间为3min，所述吹入氩气的流量为1.0～2.0Nl/min。
加入白灰后就在钢液底部吹入氩气，可以起到搅拌作用。白灰加入到炉渣中是块状，通过搅拌可以调渣改质，使白灰和炉渣充分混合到一起。
进一步地，所述真空处理中，压力为30～40Pa的深真空处理时间为8～12min。
真空处理总时间为15～20min，在真空处理过程中，真空压力逐渐下降。真空处理开始时到深真空处理开始时，钢包罐内的气体较多，真空压力较高，这段真空处理称为一般真空处理；经过一般真空处理，钢包内的压力比较低，再进一步的抽真空，处理钢液中的气体，这段真空处理称为深真空处理。通过一般真空处理和深真空处理这两阶段处理，可脱除钢中的氢等气体。
进一步地，所述真空处理中，进行底吹氩气；
真空压力＞40Pa时，所述底吹氩气的流量为0.10～0.25Nl/min；
真空压力为30～40Pa时，所述底吹氩气的流量为0.50～1.0Nl/min。
真空条件下，吹入氩气可以实现钢液的强烈搅拌，快速脱除钢液中的气体。随真空处理的进行，钢液中的气体脱除到一定阶段，难度加大，需要提高真空度，同时加大底吹氩气的流量，增加钢液的搅拌效果，以进一步的降低钢中的气体含量。
进一步地，所述真空处理后的所述钢液中硫的质量分数为0.0012～0.0018％。
通过本发明的VD处理方法，在去除钢液中的气体的前提下，可以将钢液中的硫含量由0.0040～0.0080％脱除到0.0012～0.0018％。
真空处理结束后，进行软吹和钙处理操作，软吹可以促进钢中的夹杂物上浮，使钢液的成分和温度均匀。钙处理使钢中的三氧化二铝夹杂变形成低熔点的复合夹杂物，防止堵塞水口。
本申请对电炉或转炉冶炼得到的钢液直接进行VD真空精炼，通过控制白灰的加入质量和VD进站渣的氧化性，并配合真空处理，在保证去除钢液中气体的前提下，实现了将钢液中的硫含量由0.0040～0.0080％脱除到0.0012～0.0018％，脱硫效果良好，满足超低硫钢的生产要求。且该工艺相对于传统的LF-VD精炼工艺，渣料消耗少，冶炼成本低，可节约至少30元/t钢。
实施例1
转炉冶炼得到的钢液，重量210t，出钢进入钢包，钢包进VD站，进站炉渣中FeO和MnO的质量分数之和为0.8％，进站钢水硫含量为0.0053％。加入白灰7kg/t，加钢砂铝500kg(铝含量80％)进行脱氧和合金化，同时底吹氩气，吹氩时间3min，吹氩流量1.5Nl/min。其中白灰各组分的质量分数如下，CaO：93％，MgO：5％，SiO2：1.5％，S：0.03，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减为2.0％，所述白灰的活性度为380ml，所述白灰的粒径为20～30mm。
VD真空处理开始时，铝含量为0.053％，真空处理时间16min，真空处理过程钢包底吹氩气控制。未进深真空之前，氩气流量为0.15NL/min，深真空处理过程中氩气流量0.75NL/min。深真空时间8min，深真空处理压力30Pa。
VD真空精炼炉真空处理结束钢水硫含量为0.0012％。
实施例2
电炉冶炼得到的钢液，重量为210t，出钢进入钢包，钢包进入VD站，进站炉渣中FeO和MnO的质量分数之和为1.2％，进站钢水硫含量为0.0075％。加入白灰6kg/t，加钢砂铝500kg进行脱氧和合金化。其中白灰各组分的质量分数如下，CaO：95％，MgO：3.3％，SiO2：1.3％，S：0.03，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减为1.8％，所述白灰的活性度为400ml，所述白灰的粒径为20～25mm。
VD真空处理开始时，铝含量为0.043％，真空处理时间14min，真空处理过程钢包底吹氩气控制。未进深真空之前，氩气流量为0.25NL/min，深真空过程中的氩气流量0.65NL/min。深真空时间9min，深真空处理压力35Pa。
VD真空精炼炉真空处理结束钢水硫含量为0.0018％。
实施例3
电炉冶炼得到的钢液，重量为210t，出钢进入钢包，钢包进入VD站，进站炉渣中FeO和MnO的质量分数之和为0.5％，进站钢水硫含量为0.0055％。加入白灰6.5kg/t，加钢砂铝500kg进行脱氧和合金化。其中白灰各组分的质量分数如下，CaO：94％，MgO：4％，SiO2：1.2％，S：0.03％，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减为1.6％，所述白灰的活性度为420ml，所述白灰的粒径为25～35mm。
VD真空处理开始时，铝含量为0.043％，真空处理时间16min，真空处理过程钢包底吹氩气控制。未进深真空之前，氩气流量为0.10NL/min，深真空过程中的氩气流量0.95NL/min。深真空时间10min，深真空处理压力40Pa。
VD真空精炼炉真空处理结束钢水硫含量为0.0013％。
实施例4
转炉冶炼得到的钢液，重量为210t，出钢进入钢包，钢包进入VD站，进站炉渣中FeO和MnO的质量分数之和为0.7％，进站钢水硫含量为0.0063％。加入白灰6.8kg/t，加钢砂铝500kg进行脱氧和合金化。其中白灰各组分的质量分数如下，CaO：96％，MgO：2.7％，SiO2：1.1％，S：0.03，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减为1.9％，所述白灰的活性度为390ml，所述白灰的粒径为30～40mm。
VD真空处理开始时，铝含量为0.043％，真空处理时间18min，真空处理过程钢包底吹氩气控制。未进深真空之前，氩气流量为0.15NL/min，深真空过程中的氩气流量0.65NL/min。深真空时间11min，深真空处理压力22Pa。
VD真空精炼炉真空处理结束钢水硫含量为0.0015％。
实施例5
电炉冶炼得到的钢液，重量为210t，出钢进入钢包，钢包进入VD站，进站炉渣中FeO和MnO的质量分数之和为1.1％，进站钢水硫含量为0.0050％。加入白灰6.3kg/t，加钢砂铝500kg进行脱氧和合金化。其中白灰各组分的质量分数如下，CaO：94％，MgO：4.5％，SiO2：1.4％，S：0.03，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减为2.0％，所述白灰的活性度为398ml，所述白灰的粒径为20～30mm。
VD真空处理开始时，铝含量为0.043％，真空处理时间19min，真空处理过程钢包底吹氩气控制。未进深真空之前，氩气流量为0.19NL/min，深真空过程中的氩气流量0.75NL/min。深真空时间7min，深真空处理压力32Pa。
VD真空精炼炉真空处理结束钢水硫含量为0.0012％。
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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述方法包括，
钢液进入VD站，进行造渣和真空处理；所述钢液来自于如下任何一种冶炼方式：转炉冶炼、电炉冶炼；
所述造渣中，向钢液上加入白灰。
2.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述白灰的加入质量为6～7kg/t钢。
3.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述钢液中硫的质量分数为0.0040～0.0080％。
4.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述钢液中Al的质量分数为0.040～0.060％。
5.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述钢液进入VD站时，炉渣中的FeO和MnO的质量分数之和为0.5～1.5％。
6.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述白灰中，各组分的质量分数如下，CaO：92～96％，MgO≤5％，SiO2≤1.5％，S≤0.03，其余为不可避免的杂质；所述白灰的烧减≤2.0％，所述白灰的活性度为380～450ml，所述白灰的粒径为20～40mm。
7.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述造渣中，向钢液内加入铝制品，使钢液中的Al质量分数为0.040～0.060％；所述铝制品为钢砂铝，所述钢砂铝中铝的质量分数为80％。
8.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述造渣中，进行底吹氩气，所述底吹氩气的时间为3min，所述底吹氩气的流量为1.0～2.0Nl/min。
9.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述真空处理中，压力为30～40Pa的深真空处理时间为8～12min。
10.根据权利要求1所述的一种利用VD炉脱硫的方法，其特征在于，所述真空处理中，进行底吹氩气；
真空压力＞40Pa时，所述底吹氩气的流量为0.10～0.25Nl/min；
真空压力为30～40Pa时，所述底吹氩气的流量为0.50～1.0Nl/min。
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