CN111979377B - 一种使用高温气流回收rh真空槽冷钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，包括：在LF精炼过程中通过吹氮气提高LF精炼后钢水中的氮含量，同时提高钢水中Al含量以及提高LF精炼出钢的钢水温度；然后采用驱动气体对LF精炼后的钢水进行RH真空处理。本发明通过在精炼过程对钢水进行增氮，根据气体在深真空条件溶解度低的特性，使得深真空时真空槽内会逸出大量高温气流，利用气流冲刷真空槽内冷钢，实现清洗真空槽的同时对冷钢进行回收。
Description
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法。
背景技术
RH系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。整个钢水冶金反应在砌有耐火衬的真空槽内进行，真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管，钢水处理前，先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。当真空槽抽真空时，钢水表面的大气压力迫使钢水从浸渍管流入真空槽内，与真空槽连通的两个浸渍管，一个为上升管，一个为下降管。由于上升管不断向钢液吹入氩气，相对没有吹氩的下降管产生了一个较高的静压差，使钢水从上升管进入并通过真空槽下部流向下降管，如此不断循环反复，钢水经过真空室时由于气体分压原理达到去除钢水中氢、氮等气体含量的冶金目的。
钢水在RH真空槽内循环处理时，由于钢水飞溅使得冷钢粘在真空槽内壁，连续生产镇静钢会使得真空槽内冷钢积压，真空槽及浸渍管内径变小，影响脱气效果，聚集太多冷钢掉入钢水后影响钢水质量。
传统的方法是利用氧枪向真空槽内吹入氧气和煤气，利用高温燃烧热量来熔化吸附的冷钢。这种利用煤气燃烧熔化去除冷钢的方法一次需要1.5小时以上时间，需要独立吊装废渣盆进行盛放冷钢，影响生产节奏，且因氧化性强而无法进行回收利用而造成浪费。
中国专利(申请公开号：CN 110819768 A)公开了一种用于低碳铝镇静钢提高RH真空槽化冷钢效率的方法，其利用低碳铝镇静钢在RH处理后，配合氧枪吹气燃烧熔化废钢后直接使用处理钢水进行回收，其优点是减少了吊运废渣盆进行回收，大大缩短了煤气燃烧时间，其缺点是处理后的钢水富氧量达20ppm以上，对于冶炼特殊钢不具有普遍适应性。
中国专利(申请公开号：CN 110438299 A)公开了一种去除RH真空槽冷钢的方法，其核心方法是通过高温氧化钢水在真空槽内处理，通过调整驱动气体流量保证钢水液面超过冷钢渣位置，同时添加碳粉进行反应升温来达到高温涮洗冷钢去除的目的，其优点相对于传统方法极大的缩短了洗槽时间，其缺点是一方面对过程的驱动气体流量、碳粉加入的控制需较精准，操作有一定难度，同时利用碳氧反应高温涮洗真空槽内冷钢对真空槽的使用寿命会有一定影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，包括：在LF精炼过程中通过吹氮气提高LF精炼后钢水中氮含量，同时提高钢水中Al含量以及提高LF精炼出钢钢水温度；然后采用驱动气体对LF精炼后钢水进行RH真空处理。
在本发明的方法中，提高LF精炼后钢水中氮含量是指相对于某钢种按照常规方式精炼后钢水中的氮含量有所提高，用以为后面真空处理提供高温气流。提高钢水中Al含量也是相对于某钢种按照常规方式精炼后钢水中的Al含量有所提高；提高LF精炼出钢钢水温度是相对于某钢种按照常规方式精炼后出钢钢水温度有所提高。
在使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，作为一种优选的实施方案，所述方法包括以下步骤：
(1)LF精炼：在整个精炼过程中，采用底吹氮气使钢水中氮的质量含量达到500ppm以上；调节钢水中Al的质量含量至0.030～0.060％(比如：0.035％、0.040％、0.045％、0.050％)；待LF炉升温至1650℃～1680℃(比如：1660℃、1670℃)时出炉。
(2)RH真空处理：采用氩气作为驱动气体，所述驱动气体的流量为1200～2000NL/min(比如：1250NL/min、1300NL/min、1350NL/min、1400NL/min、1500NL/min、1600NL/min、1700NL/min、1800NL/min、1900NL/min)，将真空度控制在67Pa以下，以使真空槽内逸出大量高温气流，所述高温气流冲刷真空槽内吸附的冷钢，实现对真空槽的清洗的同时对冷钢进行回收。本发明采用大氩气流量可以加速氮气逸出速率。
上述使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，作为一种优选的实施方案，所述LF精炼步骤中，钢水中氮的质量含量为500～800ppm(比如：550ppm、600ppm、650ppm、700ppm)。
上述使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，作为一种优选的实施方案，所述LF精炼步骤中，底吹氮气的流量为200～400NL/min(比如：250NL/min、300NL/min、350NL/min)。
上述使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，作为一种优选的实施方案，所述LF精炼步骤中，钢水中Al的质量含量通过往钢水中喂入Al线进行调节。
上述使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，作为一种优选的实施方案，所述RH真空处理步骤中，真空处理15～25min(比如：17min、20min、22min)之后结束真空处理。
上述使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，作为一种优选的实施方案，RH终点时钢水全氧含量＜10ppm。
上述使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，适用于本领域任意钢种的RH真空槽冷钢回收，作为一种优选实施方式，所述方法适用于碳素钢的RH真空槽冷钢回收。
本发明通过在精炼过程对钢水进行增氮，根据气体在深真空条件(即，真空度<67Pa)溶解度低的特性，使得深真空时真空槽内会逸出大量高温气流，利用气流冲刷真空槽内冷钢，达到清洗的同时，对冷钢进行回收。
本发明通过提高LF精炼处理的温度和采用氮气底吹，增加氮气在钢水中的溶解度，利用气体的分压原理，在真空条件下，大量高温氮气逸出钢水，形成较大的高温气流冲刷真空槽内吸附的冷钢，冲刷下来的冷钢落入镇静钢水中，通过与钢水中的Al反应形成脱氧产物，净化钢水的质量。在整个RH过程中，未动用RH氧枪吹氧，RH终点钢水全氧含量控制在10ppm以内，远远低于常规冷钢技术处理后的钢水氧含量。本发明提供的方法通过高温氮气流即可达到刷洗真空槽的目的，不需要吊运废渣盆接熔化的冷钢，提高了清洗冷钢的效率。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1)不需要吊运废渣盆放在浸渍管下面，不需要动用氧枪进行吹氧，利用高温气流冲刷冷钢达到清洗真空槽的目的，与传统工艺相比，洗槽时间缩短了1.5小时以上，极大地提高了生产效率。
2)减少煤气、氧气消耗量，同时对冷钢进行了回收，极大地降低生产成本。
3)采用本发明提供的方法处理后的钢水质量指标(RH终点全氧)与正常精炼工艺(LF+RH)处理后的钢水质量相当。
4)本发明提供的方法完全依附于正常的工艺流程，未增加新的步骤，使得生产组织灵活性更大。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
根据本发明的实施例，提供了一种使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，本发明提供的方法所回收的RH真空槽冷钢可以是本领域的任意钢种，比如碳素钢、合金钢。
一种使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，包括以下步骤：
(1)LF精炼：对钢水进行LF精炼处理，采用底吹氮气使钢水中氮的质量含量达到500ppm以上；调节钢水中Al的质量含量至0.030～0.060％、待LF炉升温至1650℃～1680℃时出炉。本发明采用合适的Al含量，既满足不同钢种对Al含量的要求，又避免Al含量过高而造成真空处理后钢水无法直接流转至连铸进行浇注。
(2)RH真空处理：采用氩气驱动，驱动气体流量为1200～2000NL/min，将真空度控制在67Pa以下，以使真空槽内逸出大量高温气流，所述高温气流冲刷真空槽内吸附的冷钢，实现对真空槽的清洗的同时对冷钢进行回收。
(3)真空处理15～25min之后结束真空。其中，
LF精炼步骤中，利用底吹氮气，使钢水中氮含量为500-800ppm，底吹氮气的流量为200-400NL/min；钢水中Al的质量含量通过往钢水中喂入Al线进行调节。
RH真空处理步骤中：驱动气体流量优选1200-2000NL/min；根据工艺要求处理，真空处理15-25min之后结束真空；RH终点时钢水全氧含量＜10ppm。
本发明方法中未详细描述的步骤和工艺为本领域常规工艺。本发明方法适用于本领域任意钢种的RH真空槽冷钢回收，特别是碳素钢，上述使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，所述碳素钢优选包括下述质量百分比的成分：C：0.17～0.23％，Mn：0.35～0.65％，Si：0.17～0.37％，Cr：≤0.25％，P：≤0.035％，S：≤0.035％，Al：0.020～0.045％，余量为铁和不可避免的杂质。
实施例1
本实施例以普通碳素钢为例，使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，包括初炼、LF精炼、RH真空处理脱气，从而得到可用于浇注的冶炼钢水。所述普通碳素钢的化学成分参见表1。其中，
LF精炼：将初炼钢水进行精炼，其中精炼正常脱氧，在精炼过程中，通过底吹氮气将钢水中氮含量增加至520ppm，向钢水中喂入Al线将钢水中Al的质量含量调整至0.048％，待LF炉的温度升至1653℃时出LF精炼炉。
RH真空处理：在RH真空处理前，记录LF精炼后钢水的重量127.1t；RH真空处理中，真空过程采用氩气驱动，驱动气体流量设定为1200NL/min，以使氮气逸出速度更快。
真空处理25min后结束真空，之后定氧4.84ppm，钢水重量129.6t，钢水增重2.5t，即，真空槽内冲刷掉的冷钢量为2.5t。
表1实施例1-3中普通碳素钢的化学成分及其含量
实施例2
本实施例普通碳素钢的化学成分参见表1。本实施例使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，包括初炼、LF精炼、RH真空处理脱气。其中，
LF精炼：将初炼钢水进行精炼，其中精炼正常脱氧，通过底吹氮气将钢水中氮含量增加至550ppm，向钢水中喂入Al线将钢水中Al的质量含量调整至0.045％，温度升至1658℃出LF精炼炉吊至RH。
RH真空处理：LF精炼后RH真空处理前记录钢水重量125.4t，RH进行真空处理，真空过程采用氩气驱动，驱动气体流量设定1400NL/min。
真空处理20min后结束真空，之后定氧5.25ppm，钢水重量127.6t，钢水增重2.2t，即，真空槽内冲刷掉的废钢量为2.2t。
实施例3
本实施例普通碳素钢的化学成分参见表1。
LF精炼：将初炼钢水进行精炼，其中精炼正常脱氧，通过底吹氮气将钢水中氮含量增加至600ppm，向钢水中喂入Al线将钢水中Al的质量含量调整至0.052％，温度升至1660℃出LF精炼炉吊至RH。
RH真空处理：LF精炼后RH真空处理前记录钢水重量128.5t，RH进行真空处理，真空过程采用氩气驱动，驱动气体流量设定1600NL/min。
真空处理15min后结束真空，之后定氧4.38ppm，钢水重量130.8t，钢水增重2.3t，即，真空槽内冲刷掉的废钢量为2.3t。
实施例4
本实施例普通合金钢的化学成分(质量百分比，余量为铁和不可避免的杂质)如表2所示。使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，包括初炼、LF精炼、RH真空处理脱气。其中，
LF精炼：将初炼钢水进行精炼，其中精炼正常脱氧，通过底吹氮气将钢水中氮含量增加至600ppm，钢水中Al的质量含量调整至0.053％，温度升至1648℃出LF精炼炉吊至RH。
RH真空处理：LF精炼后RH真空处理前记录钢水重量124.5t，RH进行真空处理，真空过程采用氩气驱动，驱动气体流量设定1600NL/min。
真空处理20min后结束真空，之后定氧6.24ppm，钢水重量127.5t，钢水增重3.0t。
表2实施例4中普通合金钢的化学成分及其含量
对比例1-3
本对比例中，除了将钢水中氮含量及出LF精炼炉温度与实施例1不同以外，其余工艺步骤均与实施例1相同。具体工艺参数及技术效果参见表3。
表3对比例1-3中的具体工艺参数及钢水增重
| 实施例 | N含量/ppm | 出LF精炼炉温度/℃ | 钢水增重/t |
| 对比例1 | 220 | 1635 | 0.8 |
| 对比例2 | 350 | 1620 | 0.9 |
| 对比例3 | 440 | 1630 | 1.0 |
由表3可以看出，本对比例中，当钢水中N含量较低、钢水出LF精炼炉的温度较低时，使用高温气流回收RH真空槽内的冷钢，钢水增重1.0t以内，效果欠佳。
对比例4-6
本对比例中，除了将钢水中Al含量及破空(即结束真空处理)后氧含量与实施例1不同以外，其余工艺步骤均与实施例1相同。具体如下：
表4对比例4-6中的具体工艺参数及钢水增重
| 对比例 | Al含量/wt％ | 破空后氧含量/ppm | 钢水增重/t |
| 对比例4 | 0.028 | 12.3 | 1.8 |
| 对比例5 | 0.018 | 20.3 | 2.0 |
| 对比例6 | 0.011 | 26.5 | 2.2 |
由表4可以看出，本对比例中，当钢水中Al含量较低时，使用高温气流回收RH真空槽内的冷钢，钢水增重可达1.5t以上，达到清洗真空槽的效果，但是处理结束的钢水氧含量较高，无法实现直接流转连铸进行浇注的要求，需进一步返回进行精炼处理，降低了生产效率。
综上分析，采用本发明提供的使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，利用高温气流冲刷冷钢可以达到清洗真空槽的目的，与传统工艺相比，减少煤气、氧气消耗量，同时对冷钢进行了回收，极大地降低了生产成本；同时，本发明提供的方法完全依附于正常的工艺流程，未增加新的步骤，使得生产组织灵活性更大。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种使用高温气流回收RH真空槽冷钢的方法，其特征在于，所述方法包括：在LF精炼过程中通过吹氮气提高LF精炼后钢水中的氮含量，同时提高钢水中Al含量以及提高LF精炼出钢的钢水温度；然后采用驱动气体对LF精炼后的钢水进行RH真空处理；
所述方法包括以下步骤：
(1)LF精炼：在整个精炼过程中，采用底吹氮气使钢水中氮的质量含量达到500ppm以上；调节钢水中Al的质量含量至0.030～0.060％；待LF炉升温至1650℃～1680℃时出炉；底吹氮气的流量为200～400NL/min；
(2)RH真空处理：采用氩气作为驱动气体，所述驱动气体的流量为1200～2000NL/min，将真空度控制在67Pa以下；真空处理15～25min之后结束真空处理；RH终点时钢水全氧含量＜10ppm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LF精炼步骤中，钢水中氮的质量含量为500～800ppm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LF精炼步骤中，钢水中Al的质量含量通过往钢水中喂入Al线进行调节。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法适用于碳素钢的RH真空槽冷钢回收。
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