CN113025786A - 一种超低碳钢的rh精炼方法及应用 - Google Patents

一种超低碳钢的rh精炼方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超低碳钢的RH精炼方法，属于精炼技术领域，所述RH精炼方法包括：钢水进入RH精炼工序后，抽真空至气体压力为P1，提升气体流量为Q1，进行真空脱碳处理：所述真空脱碳处理结束后，加铝并同时降低真空度至气体压力为P2，所述提升气体流量为Q2，Q2＜Q1，进行循环脱氧；所述循环脱氧结束后，将所述钢水进行合金化；所述合金化结束后破除真空，完成RH精炼。该RH精炼方法在保证原有冶炼效果的基础上，夹杂物上浮更加充分，能耗更低。本发明还提供了一种超低碳钢的RH精炼方法在汽车用超低碳钢生产中的应用。

Description

一种超低碳钢的RH精炼方法及应用
技术领域
本发明属于精炼技术领域，涉及一种超低碳钢的RH精炼方法及应用。
背景技术
超低碳钢广泛应用于汽车、家电等行业，对表面质量要求极为严苛。冶炼该钢种时，采用的一般流程为顶底复吹转炉-RH精炼-板坯连铸，在RH精炼过程中，为了快速脱碳，在蒸汽泵或机械泵的作用下，RH真空度从大气压快速抽至100Pa以下，脱碳结束后加铝脱氧并保持真空度不变，加入合金后循环6～10min破除真空完成真空精炼。
在实践过程中，发明人发现现有RH精炼工艺存在能耗高和不利于夹杂物上浮去除的缺陷，因而亟需开发一种低能耗且夹杂物上浮充分的RH精炼工艺。
发明内容
为了解决现有RH精炼工艺存在的能耗高和不利于夹杂物上浮去除的技术问题，本发明提供了一种超低碳钢的RH精炼方法，该RH精炼方法在保证原有冶炼效果的基础上，夹杂物上浮更加充分，能耗更低。
本发明还提供了一种超低碳钢的RH精炼方法在汽车用超低碳钢生产中的应用。
本发明通过以下技术方案实现：
一种超低碳钢的RH精炼方法，所述RH精炼方法包括：
钢水进入RH精炼工序后，抽真空至气体压力为P1,提升气体流量为Q1，进行真空脱碳处理：
所述真空脱碳处理结束后，加铝并同时降低真空度至气体压力为P2，所述提升气体流量为Q2，Q2＜Q1，进行循环脱氧；
所述循环脱氧结束后，将所述钢水进行合金化；
所述合金化结束后破除真空，完成RH精炼。
进一步的，所述真空脱碳处理中，P1为67～100Pa，所述提升气体流量Q1为170～240m3/h。
进一步的，所述真空脱碳处理的处理时间为12～20min。
进一步的，所述循环脱氧中，P2为1～10kPa，所述提升气体流量Q2为120～160m3/h。
进一步的，所述循环脱氧的处理时间为2-5min。
可选的，所述将所述钢水进行合金化包括：
将钛铁合金和锰铁合金加入至钢水中，所述钛铁合金和所述锰铁合金的加入量分别为1.1～1.4kg/t钢和1.0～1.3kg/t钢。
可选的，所述合金化结束后，继续循环处理6～10min后破除真空。
可选的，所述真空脱碳处理前，向转炉出钢结束后的钢水中加入铝渣球对顶渣改质。
可选的，所述RH精炼方法中，涉及的钢包容量为100～380t。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种超低碳钢的RH精炼方法在汽车用超低碳钢生产中的应用。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例一种超低碳钢的RH精炼方法，通过在加铝脱氧后将真空度由67～100Pa改变至1～10kPa，使抽真空设备的蒸汽等能源消耗降低14％，有效降低了生产成本，在加铝脱氧后降低了提升气体流量和钢水环流量，降低了钢水中夹杂物随钢液循环的时间，有利于夹杂物上浮至顶渣去除。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是实施例5对RH精炼过程钢水中T.O含量的影响示意图；
图2是实施例5对中间包T.O含量的影响示意图。
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。
还需要说明的是，本发明中的术语“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。
同时，本发明中的术语“第一”、“第二”等，不表示任何顺序或次数，可将这些单词解释为名称。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
发明人在实践过程中，发现现有汽车板生产工艺真空度在加铝之后一直保持深真空(100Pa以下)，造成了较大的蒸汽或能源消耗，生产成本较高。且在较大真空度下钢水循环速率高，在高速率循环条件下，钢包中夹杂物碰撞聚集增加，但较多夹杂物随着钢水循环，上浮至钢包顶渣的夹杂物反而不够充分，因此高真空度并不利于夹杂物上浮去除。
基于此，本发明提供了一种超低碳钢的RH精炼方法，在加铝脱氧后，控制真空度由原有的67～100Pa改变至1～10kPa，提升气体流量由原来的170～240m3/h调整为120～160m3/h。在RH精炼中，钢水循环流量一般采用下式确定：Q＝11.4G1/3·D4/3·[ln(P0/P)]1/3，式中Q代表钢水循环流量，t/min,G代表提升气体流量，L/min，D代表浸渍管内径，m；P0为大气压力，Pa；P为真空室压力，Pa。由于低真空度从67～100Pa改变至1～10kPa，配合提升气体流量降低，可将钢水循环流量从239t/min降至180t/min。减少循环流量可减少RH钢水的循环流动，有利于夹杂物上浮至顶渣去除。试验结果表明使用本发明工艺后，钢水中T.O含量降至0.002％以下的时间从5.5min降至3.5min。因此，使用本发明不增加真空处理时间，在保证原有冶炼效果基础上，夹杂物上浮更加充分，同时蒸汽消耗平均减少了14％，有效降低了生产成本。
具体的，本发明一种超低碳钢的RH精炼方法，所述RH精炼方法包括：
钢水进入RH精炼工序后，抽真空至气体压力为P1,提升气体流量为Q1，进行真空脱碳处理：
所述真空脱碳处理结束后，加铝并同时降低真空度至气体压力为P2，所述提升气体流量为Q2，Q2＜Q1，进行循环脱氧；
所述循环脱氧结束后，将所述钢水进行合金化；
所述合金化结束后破除真空，完成RH精炼。
进一步的，所述真空脱碳处理中，P1为67～100Pa，所述提升气体流量Q1为170～240m3/h，所述真空脱碳处理的处理时间为12～20min。
进一步的，所述循环脱氧中，P2为1～10kPa，所述提升气体流量Q2为120～160m3/h。
本发明P2及Q2取上述范围值，根据相关模拟计算结果可知：钢水循环流量达到160～200t/min，此时RH内部钢水去除夹杂物能力最强，如循环流量小于该值，会导致钢水更新慢，不利于合金快速均匀熔化；如循环流量大于160～200t/min，不利于夹杂物去除。因此选择P2为1～10kPa，所述提升气体流量Q2为120～160m3/h。
进一步的，所述循环脱氧的处理时间为2-5min。
可选的，所述将所述钢水进行合金化包括：
将钛铁合金和锰铁合金通过RH真空料仓加入至钢水中，所述钛铁合金和所述锰铁合金的加入量分别为1.1～1.4kg/t钢和1.0～1.3kg/t钢。
可选的，所述合金化结束后，继续循环处理6～10min后破除真空。
合金化工艺后，继续循环6～10min的作用是：(1)促进合金搅拌均匀；(2)促进夹杂物去除上浮。如处理大于10min后导致真空处理时间长，影响RH精炼周期和后续连铸工序匹配；小于6min导致夹杂物去除不充分。因此选择循环处理6～10min。
可选的，所述真空脱碳处理前，向转炉出钢结束后的钢水中加入铝渣球对顶渣改质。
可选的，所述RH精炼方法中，涉及的钢包容量为100～380t。
可选的，所述提升气体为氩气。
本发明实施例与现有技术工艺相比，有益效果在于：(1)本发明在加铝脱氧后将真空度由67～100Pa改变至1～10kPa，蒸汽等能源消耗降低了14％，有效降低了生产成本；(2)本发明在加铝脱氧后适当降低了提升气体流量和钢水环流量，降低了钢水中夹杂物随钢液循环的时间，有利于夹杂物上浮至顶渣去除。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请一种超低碳钢的RH精炼方法进行详细说明。
以下各实施例和对比例中，冶炼钢水的成品目标成分相同，顶渣改质工艺、连铸、热轧及冷轧工艺均相近。
实施例1
本实施例采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，钢包容量为300t。
转炉出钢出钢结束往渣面加入含铝改质剂。在RH工序依次打开各级真空泵，将真空室压力快速降至70Pa，提升气体Ar流量为180m3/h，进行脱碳处理15min；脱碳结束后加铝脱氧，同时将真空度降至5kPa，提升气体流量降至150m3/h，循环3min，加入钛铁340kg,加入锰铁320kg,纯循环7min后破空完成RH精炼。
跟踪钢包钢水浇铸一半时中间包内钢水T.O含量，采用惰气脉冲红外法，检测化验值为0.0012％。跟踪该炉次热轧与冷轧板表面质量，轧板表面没有检测到氧化铝导致的线条状缺陷。
实施例2
本实施例采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，钢包容量为210t。
转炉出钢出钢结束往渣面加入含铝改质剂。在RH工序依次打开各级真空泵，将真空室压力快速降至80Pa，提升气体流量为165m3/h,进行脱碳处理14min；脱碳结束后加铝脱氧，利用真空泵的针阀将真空度降至6kPa，提升气体流量降至140m3/h，循环3.5min，加入钛铁238kg,加入锰铁220kg,纯循环8min后破空完成RH精炼。
跟踪钢包钢水浇铸一半时中间包内钢水T.O含量，检测化验值为0.0013％。跟踪该炉次热轧与冷轧板表面质量，轧板表面没有检测到氧化铝导致的线条状缺陷。
实施例3
本实施例采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，钢包容量为300t。
转炉出钢出钢结束往渣面加入含铝改质剂。在RH工序依次打开各级真空泵，将真空室压力快速降至83Pa，提升气体流量为190m3/h,进行脱碳处理15min；脱碳结束后加铝脱氧，利用真空泵的针阀将真空度降至5.5kPa，提升气体流量降至155m3/h，循环2.5min，加入钛铁352kg,加入锰铁332kg,纯循环6min后破空完成RH精炼。
跟踪钢包钢水浇铸一半时中间包内钢水T.O含量，检测化验值为0.0014％。跟踪该炉次热轧与冷轧板表面质量，轧板表面没有检测到氧化铝导致的线条状缺陷。
实施例4
本实施例采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，钢包容量为210t。
转炉出钢出钢结束往渣面加入含铝改质剂。在RH工序依次打开各级真空泵，将真空室压力快速降至69Pa，提升气体流量为175m3/h,进行脱碳处理14min；脱碳结束后加铝脱氧，利用真空泵的针阀将真空度降至3kPa，提升气体流量降至140m3/h，循环4min，加入钛铁242kg,加入锰铁236kg,纯循环6min后破空完成RH精炼。
跟踪钢包钢水浇铸一半时中间包内钢水T.O含量，检测化验值为0.0013％。跟踪该炉次热轧与冷轧板表面质量，轧板表面没有检测到氧化铝导致的线条状缺陷。
实施例5
本实施例采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，钢包容量为300t。
转炉出钢结束往渣面加入含铝改质剂。在RH工序依次打开各级真空泵，将真空室压力快速降至68Pa，提升气体Ar流量为195m3/h，进行脱碳处理15min；脱碳结束后加铝脱氧，同时将真空度降至5kPa，提升气体流量降至150m3/h，循环3min，加入钛铁340kg,加入锰铁326kg,纯循环6min后破空完成RH精炼。
对比例1
本实施例采用复吹转炉-RH精炼-连铸冶炼超低碳钢，钢包容量为300t。
转炉出钢出钢结束往渣面加入含铝改质剂。在RH工序依次打开各级真空泵，将真空室压力快速降至68Pa，提升气体流量为195m3/h,进行脱碳处理15min；脱碳结束后加铝脱氧，继续维持真空度和提升气体流量不变，循环4min，加入钛铁342kg,加入锰铁329kg,纯循环6min后破空完成RH精炼。
跟踪钢包钢水浇铸一半时中间包内钢水T.O含量，检测化验值为0.0017％。跟踪该炉次热轧与冷轧板表面质量，轧板表面有2处检测到氧化铝导致的线条状缺陷。
从实施例1-4及对比例1可知，本发明实施例与现有RH精炼工艺相比，有益效果在于：
(1)本发明在加铝脱氧后将真空度由67～100Pa改变至1～10kPa，蒸汽等能源消耗降低了14％，有效降低了生产成本。
(2)本发明在加铝脱氧后适当降低了提升气体流量和钢水环流量，降低了钢水中夹杂物随钢液循环的时间，有利于夹杂物上浮至顶渣去除。
具体的，以300t钢包炉为例，假设RH为5级蒸汽泵，脱碳时间平均为15min，加铝至破空时间为9min。本实施例在脱碳结束后关闭1、2、3级泵。现有技术(对比例1)打开1、2、3级泵的蒸汽耗量分别为2.52t/h、6.58t/h和15t/h。因此现有技术可节省成本(2.52+6.58+15)*9/60*100/300＝1.205元/t钢,式中，“100”代表蒸汽价格100元/t蒸汽。
在同一个超低碳钢浇次应用本发明技术，在脱碳结束加铝后将真空度从67Pa降至5kPa，纯循环时间保持不变。
对本发明实施例5及对比例1(即附图1、2中的现有技术)精炼过程密集取样检测，结果如图1所示，试验结果表明：采用实施例5的RH精炼工艺，钢水中T.O含量降至0.002％以下的时间相比现有技术从5.5min降至3.5min。
如图2所示，夹杂物上浮、去除的时间增加。跟踪钢包钢水浇铸一半时中间包内钢水T.O含量，结果表明采用实施例5的RH精炼工艺后，中间包钢水T.O含量平均值从0.0017％降至0.0015％。
因此，使用本发明后，在不增加RH处理时间的基础上，中间包钢水T.O含量降低0.0002％,蒸汽消耗平均降低14％(现有技术精炼1炉钢共消耗蒸汽25.08t,实施例5消耗蒸汽21.46t)，吨钢成本降低1.205元。
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)

1.一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述RH精炼方法包括：
钢水进入RH精炼工序后，抽真空至气体压力为P1，提升气体流量为Q1，进行真空脱碳处理：
所述真空脱碳处理结束后，加铝并同时降低真空度至气体压力为P2，所述提升气体流量为Q2，Q2＜Q1，进行循环脱氧；
所述循环脱氧结束后，将所述钢水进行合金化；
所述合金化结束后破除真空，完成RH精炼。
2.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述真空脱碳处理中，P1为67～100Pa，所述提升气体流量Q1为170～240m3/h。
3.根据权利要求1或2所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述真空脱碳处理的处理时间为12～20min。
4.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述循环脱氧中，P2为1～10kPa，所述提升气体流量Q2为120～160m3/h。
5.根据权利要求4所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述循环脱氧的处理时间为2-5min。
6.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述将所述钢水进行合金化包括：
将钛铁合金和锰铁合金加入至钢水中，所述钛铁合金和所述锰铁合金的加入量分别为1.1～1.4kg/t钢和1.0～1.3kg/t钢。
7.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述合金化结束后，继续循环处理6～10min后破除真空。
8.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述真空脱碳处理前，向转炉出钢结束后的钢水中加入铝渣球对顶渣改质。
9.根据权利要求1所述的一种超低碳钢的RH精炼方法，其特征在于，所述RH精炼方法中，涉及的钢包容量为100～380t。
10.如权利要求1-9中任一项所述的一种超低碳钢的RH精炼方法在汽车用超低碳钢生产中的应用。
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