CN111575446A - 一种rh真空钙化炉工艺处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种RH真空钙化炉工艺处理方法，包括KR铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼‑板坯连铸，RH真空精炼包括脱碳、脱氧合金化以及钙处理，脱碳：脱碳中后期向炉渣表面加入渣面脱氧剂，加入量为1.0‑2.0kg/吨钢，对钢包渣进行改质，使渣中(T.Fe+MnO)≤5wt％；脱氧合金化：加入合金及碳粉进行脱氧合金化；钙处理：脱氧合金化结束后5min开始喂入无缝纯钙线进行钙处理，钙处理时，将真空室压力升高至200mbar以上；钙处理结束后，将真空室压力降至2mbar以下，静循环6min以后破空出钢。本申请的工艺方法在脱氧合金化后喂入无缝钙线，同时利用RH钢水循环搅动，使Ca元素在钢水中的分布均匀，实现对Al₂O₃夹杂的改性；低Ca元素氧化量，提高钙的收得率，稳定钙处理效果。

Description

一种RH真空钙化炉工艺处理方法

技术领域

本申请涉及钢水炉外精炼技术领域，特别是涉及一种RH真空钙化炉工艺处理方法。

背景技术

目前，优质冷轧基板对钢中夹杂物的形态、尺寸和数量及气体含量要求非常严格。夹杂物控制不到位易导致冷轧基板形成如夹杂、孔洞、裂纹等缺陷，严重影响产品性能。采用RH-LF双联工艺生产冷轧基板，可对夹杂物进行钙处理，钢中夹杂物主要类型为低熔点铝酸钙。采用RH单联工艺时，由于炉渣氧势较高，不宜喂钙线，钢中夹杂物主要类型为Al₂O₃。

国内外钢铁企业冷轧基板冶炼工艺路线主要包含以下几种：1)BOF-RH-CC；2)BOF-CAS(ANS)-CC；3)BOF-LF(钙处理)-CC(CSP，FTSC)；4)BOF-RH-LF(钙处理)-CC。普通冷轧基板一般采用第2)、3)种工艺路线，通过钙处理对夹杂物进行改性，确保钢水浇铸性能，生产易于操作，但钢水气体含量总体较高。优质冷轧基板对钢水洁净度、气体含量等要求均比较严格，一般采用第1)种工艺路线。该工艺路线转炉出钢微调氧势，RH工位进行脱碳、脱氧合金化、去夹杂以及脱气等，钢水洁净度、气体含量均可控制在较低水平。但由于炉渣氧势较高，T.Fe在10％左右，不宜喂钙线，导致钢水浇铸性差，一般连浇5-8炉。因此，部分企业采用第4)种冶炼工艺，首先RH工位能够有效的脱碳，去除Al₂O₃夹杂；其次LF工位能够进行钙处理，提高钢水浇注性。但该工艺路线生产成本高，且气体含量控制水平低，不利于优质冷轧基板的生产。

综合上述分析发现，如何结合RH-LF双联工艺与RH单联工艺的优点，既能解决水口结瘤导致的生产问题，又能控制夹杂物类型、数量，提升产品质量，成为国内外冶金工作者重点研究的问题。如宝钢、武钢、首钢、鞍钢、唐钢、南钢、日本神户制铁、加古川制铁、川崎制铁等钢铁企业，均对冷轧基板钢种RH真空钙处理进行了研究，诸多文献和专利均有相关技术介绍。

专利CN101768653、CN102796947A、CN103305659A、103509906A介绍，宝钢在生产硅钢是，为减少Al₂O₃、MnS、AlN夹杂数量提高无取向硅钢电磁性能，在RH脱氧合金化后，加入钙合金块或含钙改质剂，对夹杂物进行改性，钢水Ca含量需在5ppm以上。专利CN102828002A介绍，鞍钢在生产低碳铝镇静钢时，RH脱氧合金化后由真空室向钢水加入改质剂，改质剂由CaO粉30-50％、高碱度预熔渣粉剂30-50％、碳酸盐粉剂1-10％、金属钙粉5-20％混合制球而成，粒度20-30mm，由RH真空仓分批次加入，每次0.2-0.6kg/t，时间间隔1-3min，总加入量0.6-1.5kg/t，净循环0-5min出钢，通过该方法可减少夹杂物数量，增加连浇炉数。专利CN102134630介绍，唐钢为改善钢水浇铸性能，在RH进行钙处理，对铝镇静硅钢Al₂O₃夹杂改性。选用粒度在50mm以下含钙0.4-5％熔点较高的Si-Fe-Ca合金。在RH脱氧合金化后纯脱气3min，提升气体流量为120Nm³/min；加入Ca合金，流量降至72Nm³/min，再循环3min出钢。加入Ca合金时真空室压力提高至250Pa，减少Ca的气化量。专利号CN102876851A介绍，武钢采用LF-RH工艺路线冶炼薄板坯钢种时，在LF工序造渣，控制钢水、炉渣氧势，然后运至RH真空炉处理，再加入石灰、铝粒对炉渣进行改质，然后破空出钢，对钢水进行钙处理，并软搅拌去除夹杂物。

日本神户制钢和加古川制铁在RH真空槽内添加含Ca约6％的Ni-Ca/Cu-Ca合金和含Ca约10％的Ni-Ca或Fe-Ca合金块进行钙处理，通过降低真空度和控制循环流量在100-200t/min，由于Ni-Ca/Cu-Ca密度大，下沉到钢液中，气化少，Ni-Ca/Cu-Ca比Fe-Ca钙处理效果要好，钙收得率最高可达16％，最终结晶器Ca含量在0.001-0.002％。川崎制铁在冶炼无取向硅钢时，RH工位脱碳结束后，向280-300t钢包中加入铝400-600kg，钢中氧控制在10-80ppm。Al加入3-4min后，将提升气体流量控制在0.5-2Nm³/min，并由上升管上方投入铁皮包裹的Si-Ca合金(含量：Si 70％、Ca 30％)80-150kg，分两批加入，间隔2-10min。该方法能够降低钢中Al₂O₃夹杂引起的表面缺陷。

RH真空钙处理技术关键控制要点在三个方面，一是通过选取合适的钙合金或含钙改质剂，用来提高钙合金的密度、熔点和沸点，减少气化损失；二是通过控制RH真空炉工艺参数，如提高加钙时真空室压力，降低提升气体流量等，主要时减少Ca元素在真空下的气化损失；三是脱氧合金化后，降低钢水中的氧含量，再加入钙合金，减少Ca元的氧化损失，综合提高钙的收得率。主要因为金属钙非常活泼，熔点839℃左右，沸点1484℃左右，密度1.54g/cm³，且还原性非常强，极易气化、氧化。在RH真空炉中直接加入钙元素难度非常大，国内外诸多学者的研究工作，均取得了良好的效果，但仍存在一些不足之处。

首先，采购各类提高钙熔点、气化点的含钙合金价格昂贵；其次，应用范围受限，这类含钙合金在带入Ca元素的同时，也会将其他元素带入钢水中，造成钢液的污染，每类钙合金只能应用于含有钙合金中全部元素的钢种生产，为了避免该问题，将钙和其他氧化物组成改质剂，但Ca是强还原性元素，在加入钢水后，高温下Ca首先与改质剂中包裹它的其他氧化物反应而消耗掉，降低了钙处理效果；最后，诸多研究主要是如何提高Ca在RH真空炉的收得率，由于RH工艺生产的冷轧基板钢种多为低碳或超低碳钢，钢水需有足够的氧含量进行脱碳，因此炉渣也具备一定的氧化性，RH真空室内加入钙合金时虽不需要接触炉渣，但RH破空后至连铸过程，钢水与炉渣一直存在渣金反应，会降低钙的收得率及钙处理效果，炉渣氧化性控制也是温度RH真空钙处理效果的影响因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种RH真空炉钙化炉工艺处理方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种RH真空钙化炉工艺处理方法，包括KR铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼-板坯连铸，RH真空精炼包括脱碳、脱氧合金化以及钙处理，

脱碳：脱碳中后期向炉渣表面加入渣面脱氧剂，加入量为1.0-2.0kg/吨钢，对钢包渣进行改质，使渣中(T.Fe+MnO)≤5wt％；

脱氧合金化：加入合金及碳粉进行脱氧合金化；

钙处理：脱氧合金化结束后5min开始喂入无缝纯钙线进行钙处理，钙处理时，将真空室压力升高至200mbar以上；钙处理结束后，将真空室压力降至2mbar以下，静循环6min以后破空出钢。

优选的，钙处理时，提升气体流量控制为100-150NL/min；钙处理结束后，提升气体流量控制为200-250NL/min。

优选的，钙处理时，在靠近RH真空炉下降管处结壳渣面开设20-40cm的孔洞，随后通过孔洞喂入无缝纯钙线，喂线高度为20-50cm，所述喂线高度及喂线机底部至渣面的距离，喂线速度为1.5-3.5m/s，喂线量为1.3-2.0m/吨钢。

优选的，所述无缝纯钙线由铁皮线和钙芯线组成，所述铁皮线密度为密度160-200g/m，所述钙芯线密度为60-70g/m，所述无缝纯钙线中Ca含量大于98％。

优选的，所述转炉冶炼：出钢温度为1650-1720℃；出钢过程中，加入石灰3-6kg/吨钢、渣面脱氧剂1.5-3.5kg/吨钢并，同时钢包开启底吹搅拌，底吹流300-600NL/min，出钢结束后，钢水中的氧含量为200-500ppm，炉渣中T.Fe+MnO≤12％。

优选的，所述渣面脱氧剂的化学成分按质量百分比计包括：25％≤Al≤45％、30％≤CaO≤40％、5％≤Al₂O₃≤15％，10％≤CaF₂≤15％，以及其它不可避免的杂质，以及其它不可避免的杂质。

本发明冶炼工艺的原理如下：

优质冷轧基板主要为低碳或超低碳含量的钢种，从成本、质量等角度考虑，一般在生产过程中选用RH工艺路线。转炉出钢过程中一般不会完全脱氧，对于超低碳冷轧基板钢种，RH进站钢水氧含量在0.04-0.07％，利用钢水中的氧将C含量脱至15ppm以下；低碳冷轧基板钢种RH进站钢水中氧含量控制在0.01-0.04％之间，然后利用钢水中的C将O脱除，可以合金的消耗，降低生产成本，同时也减少了氧化铝夹杂物的生成，对钢水洁净度提高较为有利。无论采用氧脱碳或碳脱氧，即钢包中的钢水均留有一定的氧含量，所以炉渣氧化性一般也较高，RH进站时T.Fe+MnO在10-20％。因此，RH工艺路线的冷轧基板钢种钙处理难度非常大，直接喂入钙线，由于炉渣氧化性强，常规钙处理工艺效果较差，Ca元素收得率非常低，效果很差。

本发明所采取的技术方案在RH脱氧合金化后喂入无缝纯钙线对钢水进行钙处理。RH真空炉浸渍管插入钢包后，会将钢包渣排挤至两根圆形浸渍管与钢包壁围成的三角区域，该区域渣层较厚。此外，由于RH真空炉在处理过程中不开钢包底吹，炉渣结壳严重，喂入的金属Ca与炉渣反应极弱，喂线过程中氧化损耗量小。RH脱氧合金化后喂钙线时，采用破渣锤或取样棒将渣面破开20-40cm孔洞，钙线喂入后，由于会有部分Ca元素气化，钙蒸汽要逸出，由于喂线渣孔较小，且渣层结壳较厚，可减弱渣面翻腾强度，减少Ca元素气化和氧化损失。喂线位置选择在RH下降管附近，喂入的Ca顺着钢水下冲带入钢包底部，然后随着钢水的循环，Ca元素快速扩散均匀，对夹杂物进行改性。由于喂入钢水中的钙是跟着下降管快速流下的钢水进入钢包底部，无需向常规钙处理工艺一样，由于依靠底吹搅拌将Ca元素在钢包内的钢水中混合均匀，需采用较大的喂线速度，将钙线冲入钢包底部，然后由底吹搅动，将Ca元素吹入钢水上部以及混合均匀，常规钙处理工艺由于喂线速度快，且钢包开底吹搅拌，导致钢水和炉渣翻腾严重，Ca元素氧化损失非常大，而本发明很好的避免了该问题。采用本发明技术后已经溶解进入钢水中的Ca元素，即使进入RH真空室，气化量也非常少，主要因为钢水循环较快，在真空室停留时间短；此外，溶解进入钢液中的Ca仅在钢水裸露在真空的表面发生气化反应，气化反应界面小，气化量少。避免了钙合金直接由真空室加入钢水的气化问题，真空室加入钙合金块，密度小、熔点和气化点温度低，加入后漂浮在RH真空室钢水表面，气化速度非常快，导致收得率非常低。钙处理阶段提高了真空室压力和降低提升气体流量，主要是为了降低钢水循环流量，减少在真空室内的钢水量，同时，压力升高，也进一步减少Ca气化量。此外，为了保证钙处理后的效果，对钢包炉渣进行两次改质，即转炉出钢、RH脱碳中后期对炉渣进行改质，降低炉渣氧化性，使RH破空至连铸过程，炉渣对钢水中Ca的氧化大幅降低。综合以上措施，提高了RH真空炉钙处理效果，改善了钢水浇注性能，提高了冷轧基板钢种产品质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少体现在以下几个方面：

(1)实现了RH真空炉稳定高效的钙处理工艺，改善了冷轧基板钢种钢水浇注性能，稳定了产品质量；

(2)利用RH真空炉钢水循环运动的特点，开创性的结合钙处理喂线技术，减弱了钙处理过程气化、沸腾严重等问题，提高了钙的收得率，既环保，又经济；

(3)生产工艺易执行，操作方便，生产成本更低。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例1以炼制超低碳钢种冷轧基板钢种SPHD为例，使用的钢包规格为200t，钢水重量为175～185t。

SPHD主要化学成分质量百分数：C≤0.015％、Si≤0.03％、P≤0.02％、S≤0.015％、Mn＝0.15-0.55％、Al＝0.01-0.06％，以及Fe和其他不可避免的杂质元素。渣面脱氧剂主要成分：25％≤Al≤45％、30％≤CaO≤40％、5％≤Al₂O₃≤15％，10％≤CaF₂≤15％，以及其它不可避免的杂质。无缝纯钙线主要指标：铁皮线密度160-200g/m，钙芯线密度60-70g/m，Ca含量大于98％，以及其它不可避免的杂质。

生产工艺操作如下：

(1)铁水脱硫处理后，硫含量低于0.0050％，脱硫后渣进行扒渣处理。

(2)转炉出钢温度控制在1670-1720℃，出钢过程石灰加入量4.5-6kg/t、渣面脱氧剂加入量2.5-3.5kg/t，出钢过程钢包开底吹搅拌，底吹流量

300-600NL/min，出钢结束钢水中的氧含量控制为300-500ppm，炉渣中T.Fe+MnO＝7-12％。

(3)转炉出钢结束钢水运至RH处理，RH真空脱碳7-10min后向炉渣表面加入渣面脱氧剂，加入量1.5-2.0kg/t，对钢包渣进行改质，使渣中(T.Fe+MnO)≤5wt％。

(4)RH脱碳结束加金属铝、锰合金等脱氧合金化，脱氧合金化结束5min左右进行钙处理，RH钙处理时使用无缝纯钙线，喂线位置靠近RH真空炉下降管，喂线高度即喂线机底部至渣面距离20-50cm，喂线速度1.5-3.5m/s，喂线量1.3-2.0m钙线/吨钢。钙处理时关闭RH真空炉E4、E5两级真空泵，只开E1、E2、E3真空泵，将真空室压力升高至200mbar以上，钙处理结束后重新打开E4、E5真空泵，将真空室压力降至2mbar以下。钙处理时提升气体流量控制为100-150NL/min，钙处理结束后提升气体流量控制为200-250NL/min。

(5)RH破空出钢，运至连铸进行浇注。

连续跟踪5个中包，每个中包钙元素平均收得率及连浇炉数如表1：

中包号	1	2	3	4	5
						Ca收得率，％	12.9	9.6	13.5	15.0	14.3
连浇炉数，炉/中包	12	13	10	14	13

实施例2：

本实施例2以炼制低碳冷轧基板钢种ST5为例，使用的钢包规格为200t，钢水重量为175～185t。

ST5主要化学成分质量百分数：C＝0.03-0.08％、Si≤0.03％、P≤0.02％、S≤0.015％、Mn＝0.1-0.5％、Al＝0.01-0.06％，以及Fe和其他不可避免的杂质元素。渣面脱氧剂主要成分：25％≤Al≤45％、30％≤CaO≤40％、5％≤Al₂O₃≤15％，10％≤CaF₂≤15％，以及其它不可避免的杂质。无缝纯钙线主要指标：铁皮线密度160-200g/m，钙芯线密度60-70g/m，Ca含量大于98％，以及其它不可避免的杂质。

生产工艺操作如下：

(1)铁水脱硫处理后，硫含量低于0.0050％，脱硫后渣进行扒渣处理。

(2)转炉出钢温度控制在1650-1690℃，出钢过程石灰加入量3-6kg/t、渣面脱氧剂加入量1.5-2.3kg/t，出钢过程钢包开底吹搅拌，底吹流量

300-600NL/min，出钢结束钢水中的氧含量控制为200-350ppm，炉渣中T.Fe+MnO＝5-8％。

(3)转炉出钢结束钢水运至RH处理，RH真空碳脱氧5-8min后向炉渣表面加入渣面脱氧剂，加入量1.0-1.4kg/t，对钢包渣进行改质，使渣中(T.Fe+MnO)≤3wt％。

(4)RH脱碳结束加金属铝、锰合金、碳粉等脱氧合金化，脱氧合金化结束5min左右进行钙处理，RH钙处理时使用无缝纯钙线，喂线位置靠近RH真空炉下降管，喂线高度即喂线机底部至渣面距离20-50cm，喂线速度1.5-3.5m/s，喂线量1.3-2.0m钙线/吨钢。钙处理时关闭RH真空炉E4、E5两级真空泵，只开E1、E2、E3真空泵，将真空室压力升高至200mbar以上，钙处理结束后重新打开E4、E5真空泵，将真空室压力降至2mbar以下。钙处理时提升气体流量控制为100-150NL/min，钙处理结束后提升气体流量控制为200-250NL/min。

(5)RH破空出钢，运至连铸进行浇注。

连续跟踪5个中包，每个中包钙元素平均收得率及连浇炉数如表2：

中包号	6	7	8	9	10
						Ca收得率，％	12.7	13.9	9.0	14.8	14.1
连浇炉数，炉/中包	12	13	10	14	13

对比实施例1：

原工艺在生产SPHD、ST5等冷轧基板钢种时不进行钙处理。钢包渣也只在转炉出钢过程进行一次改质操作。

原生产工艺操作如下：

(1)铁水脱硫处理后，硫含量低于0.0050％，脱硫后渣进行扒渣处理。

(2)转炉出钢温度控制在1650-1720℃，出钢过程石灰加入量3-5kg/t、渣面脱氧剂加入量1.5-2.5kg/t，出钢过程钢包开底吹搅拌，底吹流量400-600NL/min，出钢结束钢水中的氧含量控制为300-650ppm，炉渣中T.Fe+MnO＝10-18％。

(3)转炉出钢结束钢水运至RH处理，RH脱碳或碳脱氧结束进行合金化，钢水成分、温度等全部命中，净循环处理5min以上出钢。RH出钢时渣中(T.Fe+MnO)＝7-16wt％。

(5)RH出钢后，运至连铸进行浇注。

抽取5个中包，每个中包连浇炉数如表3：

中包号	11	12	13	14	15
						连浇炉数，炉/中包	5	6	8	3	7

综上所述，本发明实施例1、2与对比实施例1，本发明的RH真空炉钙化工艺处理方法大大提高了连浇炉数，同时大大提高了Ca元素的收得率，产品质量更稳定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种RH真空钙化炉工艺处理方法，包括KR铁水预处理—转炉冶炼—RH真空精炼-板坯连铸，其特征在于：RH真空精炼包括脱碳、脱氧合金化以及钙处理，

脱碳：脱碳中后期向炉渣表面加入渣面脱氧剂，加入量为1.0-2.0kg/吨钢，对钢包渣进行改质，使渣中(T.Fe+MnO)≤5wt％；

脱氧合金化：加入合金及碳粉进行脱氧合金化；

钙处理：脱氧合金化结束后5min开始喂入无缝纯钙线进行钙处理，钙处理时，将真空室压力升高至200mbar以上；钙处理结束后，将真空室压力降至2mbar以下，静循环6min以后破空出钢。

2.根据权利要求1所述的一种RH真空钙化炉工艺处理方法，其特征在于：钙处理时，提升气体流量控制为100-150NL/min；钙处理结束后，提升气体流量控制为200-250NL/min。

3.根据权利要求1所述的一种RH真空钙化炉工艺处理方法，其特征在于：钙处理时，在靠近RH真空炉下降管处结壳渣面开设20-40cm的孔洞，随后通过孔洞喂入无缝纯钙线，喂线高度为20-50cm，喂线速度为1.5-3.5m/s，喂线量为1.3-2.0m/吨钢。

4.根据权利要求1所述的一种RH真空钙化炉工艺处理方法，其特征在于：所述无缝纯钙线由铁皮线和钙芯线组成，所述铁皮线密度为密度160-200g/m，所述钙芯线密度为60-70g/m，所述无缝纯钙线中Ca含量大于98％。

5.根据权利要求1所述的一种RH真空钙化炉工艺处理方法，其特征在于：所述转炉冶炼：出钢温度为1650-1720℃；出钢过程中，加入石灰3-6kg/吨钢、渣面脱氧剂1.5-3.5kg/吨钢，同时钢包开启底吹搅拌，底吹流300-600NL/min，

出钢结束后，钢水中的氧含量为200-500ppm，炉渣中T.Fe+MnO≤12％。

6.根据权利要求1或5任一所述的一种RH真空钙化炉工艺处理方法，其特征在于：所述渣面脱氧剂的化学成分按质量百分比计包括：25％≤Al≤45％、30％≤CaO≤40％、5％≤Al₂O₃≤15％，10％≤CaF₂≤15％，以及其它不可避免的杂质，以及其它不可避免的杂质。