CN113073174B

CN113073174B - 一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法

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Publication number: CN113073174B
Application number: CN202010009087.4A
Authority: CN
Inventors: 杜雪岩; 李树军; 申莹莹
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2040-01-06
Also published as: CN113073174A

Abstract

本发明涉及钢水精炼技术领域，具体涉及一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法。本发明提供了一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法，本发明限定在超低碳钢脱碳期，根据初始钢的碳含量设定不同的氧枪枪位、吹氧量和吹氧时间，氧气将脱碳过程中生成的CO燃烧成CO₂，利用燃烧过程中产生的热量对钢渣进行加热，将真空槽内壁粘附的钢渣熔化掉，降低钢渣的粘附量，同时还能避免氧气过量对钢液的氧化污染，保证钢液的纯净度。

Description

一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法

技术领域

本发明涉及钢水精炼技术领域，具体涉及一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，对超低碳钢的需求量越来越大，对其质量要求也越来越严格，纯净度已成为衡量钢铁产品质量的重要指标之一。RH真空处理技术作为冶炼超低碳钢种的重要手段被许多冶金企业用于炉外精炼过程，它具有脱碳、脱气、合金微调以及均匀成分和温度的作用。

但是，随着真空槽使用次数的增多以及冶炼过程生产间隙的存在，真空槽以及热弯管内黏附的钢渣越来越多，不仅对真空泵的抽气效果造成不良影响，对后期的真空度控制，冶炼周期以及钢包耐材的使用寿命均产生不良影响。而真空槽以及热弯管内钢渣的去除只能在一个槽役结束后，真空槽和热弯管下线之后进行清理，清理工作难度较大而且需要时间比较长，不仅影响生产，而且造成工人的劳动强度增大。

传统的钢渣去除方法主要是利用氧枪进行大流量烘烤，将黏附的冷钢融化滴落至真空槽底部，但当再次冶炼时，大量的氧化铁又进入钢水，对钢水造成了严重污染。中国专利CN201610823684.4公开了一种利用顶枪吹氧加热来提高上部槽以及热弯管温度，进而有效防止真空槽在循环脱气过程中冷钢的粘结、提高RH炉作业率的方法；中国专利CN20141079933.8公开了一种利用铝氧反应的放热对钢渣进行融化去除，利用氧枪吹煤气进行大流量烘烤，钢渣融化滴落至真空槽底部之后加入铝线段，再次吹煤气利用铝线段燃烧放热将底部钢渣融化去除的方法；中国专利CN201110180578.6公开了一种在RH处理钢水结束之后采用顶枪喷吹氧气和焦炉煤气以实现在线去除冷钢的方法，该方法适用于厚度大于20mm的冷钢的去除。但上述专利均不能在钢渣黏附最严重的脱碳期对热弯管以及真空槽内钢渣进行去除，仍会对钢液的质量和生产效率产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法，采用本发明提供的方法能够在钢渣粘附最严重的脱碳期有效去除超低碳钢冶炼过程中的钢渣粘附，降低钢渣对钢液的污染，提高钢液的纯净度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法，包括以下步骤：

当超低碳钢的碳含量小于0.02wt.％时，在脱碳期进行第一氧枪控制；所述第一氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，氧枪的流量为300～400Nm³/h，氧枪的吹氧时间为30～60s；

当超低碳钢的碳含量大于等于0.02wt.％且小于等于0.04wt.％时，在脱碳期依次进行第二氧枪控制、第三氧枪控制和第四氧枪控制；所述第二氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，氧枪的流量为300～400Nm³/h，氧枪的吹氧时间为30～60s；所述第三氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，氧枪的流量为400～500Nm³/h，氧枪的吹氧时间为60～90s；所述第四氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，氧枪的流量为300～400Nm³/h，氧枪的吹氧时间为90～120s；

当超低碳钢的碳含量大于0.04wt.％时，在脱碳期依次进行第五氧枪控制、第六氧枪控制和第七氧枪控制；所述第五氧枪控制的条件为：控制氧枪的枪位为550～650cm，氧枪的流量为300～400Nm³/h，氧枪的吹氧时间为30～60s；所述第六氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，氧枪的流量为500～600Nm³/h，氧枪的吹氧时间为60～90s；所述第七氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，氧枪的流量400～500Nm³/h，氧枪的吹氧时间为120～150s。

优选地，所述第一氧枪控制、第二氧枪控制和第五氧枪控制的开始时间为：真空度达到200mbar时。

优选地，所述超低碳钢冶炼过程在110t钢水包中进行。

本发明提供了一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法，本发明提供的方法在超低碳钢脱碳期，根据初始钢的碳含量设定不同的氧枪枪位、吹氧量和吹氧时间，氧气将脱碳过程中生成的CO燃烧成CO₂，利用燃烧过程中产生的热量对钢渣进行加热，将真空槽内壁粘附的钢渣熔化掉，降低钢渣的粘附量，同时还能避免氧气过量对钢液的氧化污染，提高钢液的纯净度。

另外，本发明利用氧气和CO进行燃烧反应产生的热量对钢液进行加热，能够减少钢液循环过程中的温降，减少热量损失，降低生产成本。

附图说明

图1为实施例1和对比例1脱碳期温降速率图；

图2为实施例1和对比例1脱碳期钢液增氧量；

图3为110t钢水包的内部结构示意图；

图4为实施例1和对比例1的钢渣粘附情况实物图；

图5为实施例1中在超低碳钢冶炼过程中排放的废气情况；

图6为实施例1和对比例1的板坯夹杂物的尺寸分布图。

具体实施方式

在本发明中，当超低碳钢的碳含量小于0.02wt.％时，在脱碳期进行第一氧枪控制。在本发明中，所述第一氧枪控制的条件为：控制氧枪的枪位为550～650cm，优选为600cm；氧枪的流量为300～400Nm³/h，优选为300Nm³/h；氧枪的吹氧时间为30～60s，优选为40～50s。在本发明中，进行所述第一氧枪控制的开始时间优选为真空度达到200mbar时的时间，在本发明的具体实施例中，优选在脱碳开始2～3min后，更优选为2.5min后开始进行所述第一氧枪控制。当初始钢中碳含量较少时，控制氧枪参数在上述范围，能够避免氧气过量与钢液反应造成的钢液氧化污染。

在本发明中，当超低碳钢的碳含量大于等于0.02wt.％且小于等于0.04wt.％时，在脱碳期依次进行第二氧枪控制、第三氧枪控制和第四氧枪控制。在本发明中，所述第二氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，优选为600cm；氧枪的流量为300～400Nm³/h，优选为350Nm³/h；氧枪的吹氧时间为30～60s，优选为40～50s。在本发明中，所述第三氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，优选为600cm；氧枪的流量为400～500Nm³/h，优选为450Nm³/h；氧枪的吹氧时间为60～90s，优选为70～80s。在本发明中，所述第四氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，优选为600cm；氧枪的流量为300～400Nm³/h，优选为350Nm³/h；氧枪的吹氧时间为90～120s，优选为100～110s。

在本发明中，进行所述第二氧枪控制的开始时间优选为真空度达到200mbar时的时间，在本发明的具体实施例中，优选在脱碳开始2～3min后，更优选为2.5min后开始进行所述第二氧枪控制。当初始钢中碳含量大于等于0.02wt.％且小于等于0.04wt.％时，控制氧枪参数在上述范围，能够避免氧气过量与钢液反应造成的钢液氧化污染；同时还能保证有充足的氧气与脱碳过程中生成的CO反应，保证产生足够的热量将钢渣熔化掉。在本发明中，所述第二氧枪控制、第三氧枪控制和第四氧枪控制优选连续进行。

在本发明中，当超低碳钢的碳含量大于0.04wt.％时，在脱碳期依次进行第五氧枪控制、第六氧枪控制和第七氧枪控制。在本发明中，所述超低碳钢的碳含量为0.06wt.％以下，优选为0.05wt.％以下。在本发明中，所述第五氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，优选为600cm；氧枪的流量为300～400Nm³/h，优选为350Nm³/h；氧枪的吹氧时间为30～60s，优选为40～50s。在本发明中，所述第六氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，优选为600cm；氧枪的流量为500～600Nm³/h，优选为550Nm³/h；氧枪的吹氧时间为60～90s，优选为70～80s；所述第七氧枪控制的条件为：氧枪的枪位为550～650cm，优选为600cm；氧枪的流量400～500Nm³/h，优选为450Nm³/h；氧枪的吹氧时间为120～150s，优选为130～140s。

在本发明中，进行所述第五氧枪控制的开始时间优选为真空度达到200mbar时的时间，在本发明的具体实施例中，优选在脱碳开始2～3min后，更优选为2.5min后开始进行所述第五氧枪控制。当初始钢中碳含量大于0.04wt.％时，控制氧枪参数在上述范围，能够避免氧气过量与钢液反应造成的钢液氧化污染；同时还能保证有充足的氧气与脱碳过程中生成的CO反应，保证产生足够的热量将钢渣熔化掉。在本发明中，所述第五氧枪控制、第六氧枪控制和第七氧枪控制优选连续进行。

本发明根据初始的碳含量的不同设定不同的吹氧条件，使吹入的氧气充分地与脱碳形成的CO进行反应，碳含量不同，在脱碳期形成的CO量不同，因此对应不同的氧气量以及氧枪的枪位，氧气流量的过大会造成钢液与氧气发生反应，使其在脱碳期发生氧化污染，氧气量过小又不能充分的与生成的CO进行反应，达不到很好的反应放热融化钢渣的效果。

在本发明的具体实施例中，所述超低碳钢冶炼过程优选在110t钢水包中进行。采用本发明提供的方法能够有效去除真空槽以及热弯管内钢渣的粘附，同时利用脱碳过程形成的CO与氧气反应生成的热量来达到减少钢液循环过程中热量损失的效果。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中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。

实施例1

本实施例采用的超低碳钢成分要求如表1所示：

表1超低碳钢成分要求

在110t钢水包中生产超低碳钢，针对具体的超低碳钢中的碳含量，在脱碳期采用不同的氧枪控制参数，进行吹氧操作，具体见表2：

表2氧枪控制参数

对比例1

在110t钢水包中生产超低碳钢，脱碳期未进行吹氧。

测试例1

在脱碳开始以及脱碳结束对实施例1的钢液温度进行测量并计算脱碳阶段钢液[O]增加量，针对不同的初始[C]范围，各采集50炉实验炉次测量数据进行统计，并与未吹氧炉次(对比例1)温降情况以及钢液[O]增加情况进行对比，脱碳期钢液温降情况以及钢液[O]含量增加情况统计如图1和图2所示；

由图1可以看出，在脱碳期实施例1的炉次温降较对比例1的炉次温降均降低，而且初始[C]＞0.040％时温降较对比例1炉次降低情况较为明显，这说明在脱碳期进行吹氧操作能够明显改善钢水在循环过程的温降，达到降低钢水温降的效果。由图2可以看出，在钢液中[C]≤0.040％时，钢液增氧情况均有较明显的降低，当[C]>0.040％时，由于吹氧的影响钢液在脱碳阶段增氧情况降低不明显。

测试例2

110t钢水包的真空槽以及热弯管如图3所示；如图3所示，由于在冶炼过程钢水的飞溅，在图中的A、B、C、D四个位置钢渣粘结情况最严重，实施例1炉次与对比例1炉次热弯管下线情况如图4所示，其中图4的左侧为对比例1炉次，图4的右侧为实施例1炉次；通过对实施例1炉次与对比例1炉次热弯管和真空槽下线后进行对比，可以看出，对比例1炉次由于钢液在冶炼过程中进行抽真空循环，热弯管部位(如图A、B、C、D四个位置)粘结钢渣情况较为严重，而在脱碳期进行吹氧操作后，由于CO与O₂燃烧反应放出的热量，钢渣粘结情况不明显，尤其是冷钢的粘结较未吹氧炉次有明显的改善。

测试例3

通过烟气分析仪对实施例1在冶炼过程中排放的废气进行在线监测，废气中的气体含量如图5所示；

由图5可以看出，在脱碳期2.5min开始脱碳反应放出大量的CO，但由于脱碳期开始2.5min后开始吹氧，CO与O₂发生燃烧反应，废气中的CO大量转化为CO₂，CO₂气体借助真空泵被抽走，钢水包内的真空度持续下降至2.0mbar。

测试例4

对实施例1炉次板坯夹杂物尺寸分布与对比例1炉次板坯夹杂物尺寸分布进行统计和分析，统计分析结果如图6所示；

由图6可以看出，吹氧对板坯夹杂物密度有明显的改善，并且对板坯夹杂物尺寸≥20μm的改善效果最为明显。

由以上实施例和对比例的测试结果可以看出，本发明在不改变超低碳钢冶炼工艺、冶炼周期以及不增加人力成本的前提下，利用脱碳期生成的CO与O₂反应生成的热量能够减少热弯管钢渣的粘附，降低钢液在循环过程中的温降，对降低钢液脱碳期的增氧以及降低夹杂物含量有很好的效果，对保证超低碳钢的顺利生产以及钢材质量起到了很好的保障作用，具有较高的经济实用价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种降低超低碳钢冶炼过程中钢渣粘附的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一氧枪控制、第二氧枪控制和第五氧枪控制的开始时间为：真空度达到200mbar时。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超低碳钢冶炼过程在110t钢水包中进行。