CN113174464A - 一种精准控制lf炉中结束铝含量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，属于炉外精炼技术领域，所述方法包括：在LF精炼工艺中，控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％；向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液；对所述钢液和所述渣料进行升温，升温时间为c min，升温过程中氩气流量为d NL/min，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km；LF精炼工艺结束，所述钢液中结束铝的目标质量分数为f％；根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制。该方法能够精准控制LF炉结束铝含量，进而降低VD炉铝损，提高钢水纯净度。

Description

一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法
技术领域
本发明属于炉外精炼技术领域，特别涉及一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法。
背景技术
在炉外精炼中，铝成分需要达到要求范围才能为铸机提供合格的钢水。特别是采用LF 炉-VD炉工艺路线的钢种需要更加准确的控制LF炉结束铝含量，才能达到降低VD炉铝损目的，节约LF炉脱氧剂成本。
目前，双联钢种在LF炉处理时需将钢液中铝成分提高到目标值，调铝使用钢砂铝，使用钢砂铝调铝具有铝吸收率低、LF炉结束铝不稳定等缺点，LF炉结束铝的合格率仅有40％。在VD炉添加钢砂铝会导致VD炉水冷包盖溅渣堵塞真空下料口，堵塞下料口轻则浪费人力清理，重则导致VD炉合金下料不畅，影响钢液成分，导致钢液成分不合。
发明内容
为了解决现有LF炉调铝工艺精准度低的技术问题，本发明提供了一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，该方法能够精准控制LF炉结束铝含量，进而降低VD炉铝损，提高钢水纯净度。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，所述方法包括：
在LF精炼工艺中，控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％；
向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液；
对所述钢液和所述渣料进行升温，升温时间为c min，升温过程中氩气流量为dNL/min，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km；
LF精炼工艺结束，所述钢液中结束铝的目标质量分数为f％；
根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制。
进一步的，所述根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制，具体包括：
根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制，其中，a、b、c、d、e和 f满足如下铝线调铝回归公式：
f％＝0.0893*e+0.0034+1.165*a％+0.0007*b-0.001115*c-0.000099*d。
可选的，所述结束铝的目标质量分数f％与钢种含铝国标要求上限值M间存在如下关系：
(M+0.015％)≤f％≤(M+0.030％)。
可选的，所述在LF精炼工艺中，控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％，具体包括：
在LF精炼工艺中，通过添加钢砂铝控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％。
可选的，所述钢液中过程铝的质量分数a％与钢种含铝国标要求上限值M间存在如下关系：
a％＝M±0.010％。
可选的，所述向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液，具体包括：
向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液，b为3～8，终渣中FeO和MnO的质量分数满足如下条件：∑(m1+m2)≤1.0％，其中，m1为所述终渣中FeO的质量分数，m2为所述终渣中MnO的质量分数。
可选的，所述渣料包括小粒白灰和萤石。
可选的，所述小粒白灰和所述萤石的质量比为(5～8)∶1，所述小粒白灰中GaO的质量分数≥90％。
可选的，所述对所述钢液和所述渣料进行升温，升温时间为c min，升温过程中氩气流量为d NL/min，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km，具体包括：
对所述钢液和所述渣料进行升温，升温至1610-1630℃的时间为c min，c为1～6，升温过程中氩气流量为d NL/min，d为100～200，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km，e为0.1～0.4。
可选的，所述铝线直径为9-12mm，所述铝线喂线速度为3m/s。
本发明中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.本发明一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，本发明实施例一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，将LF精炼工艺的生产条件中过程铝含量、渣料的加入量、升温时间、氩气流量和铝线长度作为结束铝含量的影响因素，将上述影响因素信息作为变量，经大量试验拟合出铝线调铝回归公式，根据结束铝含量理论值，调整各个影响因素，从而实现精准控制钢液中的结束铝含量，进而降低VD炉铝损，提高钢水纯净度。
2.本发明一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，LF精炼工艺在使用上述铝线调铝回归公式进行调铝后，LF结束铝合格率达到95％以上，LF结束铝控制更加精确，LF结束铝理论值与实际值误差在±0.005％以内，通过验证，在LF炉使用本发明铝线调铝方法后，成本降低200元/炉，在VD不需补加钢砂铝后，VD设备具有更高的稳定性，减少清理设备造成的人力财力浪费。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
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是本发明一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法的工艺流程图。
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。
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。
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：
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，如图1所示，所述方法包括：
S1.在LF精炼工艺中，控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％；
S2.向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液；
S3.对所述钢液和所述渣料进行升温，升温时间为c min，升温过程中氩气流量为dNL/min，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km；
S4.LF精炼工艺结束，所述钢液中结束铝的目标质量分数为f％；
S5.根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制。
本发明中，将LF精炼工艺的生产条件中过程铝含量、渣料的加入量、升温时间、氩气流量和铝线长度作为结束铝含量的影响因素，将上述影响因素信息作为变量，经大量试验拟合出铝线调铝回归公式，根据结束铝含量理论值，调整各个影响因素，从而实现精准控制钢液中的结束铝含量，进而降低VD炉铝损，提高钢水纯净度。
作为一种进一步的实施方式，所述根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制，具体包括：
根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制，其中，a、b、c、d、e和 f满足如下铝线调铝回归公式：
f％＝0.0893*e+0.0034+1.165*a％+0.0007*b-0.001115*c-0.000099*d。
本发明实施例中，LF精炼工艺在使用上述铝线调铝回归公式进行调铝后，LF结束铝合格率达到95％以上，LF结束铝控制更加精确，LF结束铝理论值与实际值误差在±0.005％以内，通过验证，在LF炉使用本发明铝线调铝方法后，成本降低200元/炉，在VD不需补加钢砂铝后，VD设备具有更高的稳定性，减少清理设备造成的人力财力浪费。
作为一种可选的实施方式，所述结束铝的目标质量分数f％与钢种含铝国标要求上限值 M间存在如下关系：
(M+0.015％)≤f％≤(M+0.030％)。
具体的，若钢种铝上限M为0.050％，结束样铝目标含量f按照0.070-0.080％控制；若钢种铝上限M为0.060％，结束样铝目标含量f按照0.075-0.085％控制。
本发明实施例中，所述结束铝的目标质量分数f％与钢种含铝国标要求上限值M采用上述关系的好处是避免喂入过量铝线延长周期。
作为一种可选的实施方式，所述在LF精炼工艺中，控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％，具体包括：
在LF精炼工艺中，通过添加钢砂铝控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％。
本发明实施例中，钢液的过程铝含量可通过多种现有方式进行控制，并不仅限于通过添加钢砂铝的方式。
作为一种可选的实施方式，所述钢液中过程铝的质量分数a％与钢种含铝国标要求上限值M间存在如下关系：
a％＝M±0.010％。
本发明实施例中，所述钢液中过程铝的质量分数a％与钢种含铝国标要求上限值M间满足a％＝M±0.010％，好处是铝线加入量处于合适范围，能够节省周期、降低LF炉脱氧剂成本，保证LF炉结束终渣中(FeO+MnO)＜1.0％，若过程铝含量a高于该范围，则会使工艺周期延长、脱氧剂加入量过多和LF炉结束终渣中(FeO+MnO)＞1.0％。
作为一种可选的实施方式，所述向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为bkg/t钢液，具体包括：
向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液，b为3～8，终渣中FeO和MnO的质量分数满足如下条件：∑(m1+m2)≤1.0％，其中，m1为所述终渣中FeO的质量分数，m2为所述终渣中MnO的质量分数。
本发明实施例中，所述渣料的加入质量在满足铝线调铝回归公式的同时，还需控制在 3～8kg/t钢水，目的在于保证精炼渣有一合适的黏度，减少钢水的氧化程度。b低于或高于该范围，则会导致LF炉结束铝控制出偏差，终渣控制在∑(m1+m2)≤1.0％的好处是降低钢水氧化性，避免出现合金损失和铸机套眼，具体控制方法可采用过程勤沾渣样，如果过程和结束渣样为白渣，则结束氧化性∑(m1+m2)≤1.0％。
作为一种可选的实施方式，所述渣料包括小粒白灰和萤石。
本发明实施例中，渣料采用小粒白灰和萤石能够保证渣料有合适的黏度和脱硫能力。
作为一种可选的实施方式，所述小粒白灰和所述萤石的质量比为(5～8)：1，所述小粒白灰中CaO的质量分数≥90％。
作为一种可选的实施方式，所述对所述钢液和所述渣料进行升温，升温时间为cmin，升温过程中氩气流量为d NL/min，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为 ekm，具体包括：
对所述钢液和所述渣料进行升温，升温至1610-1630℃的时间为c min，c为1～6，升温过程中氩气流量为d NL/min，d为100～200，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km，e为0.1～0.4。
本发明实施例中，升温时间c在满足铝线调铝回归公式的同时，还需控制在1～6，目的在于保证LF炉喂铝线时钢水状态比较稳定，c低于或高于该范围会导致钢水在LF炉温度异常影响后道工序的正常生产，氩气流量为100～200NL/min，能够减少d低于或高于目标范围，避免钢渣不化或钢水氧化性强，铝线加入长度e在满足铝线调铝回归公式的同时，还需控制在0.1～0.4，目的在于控制合适的铝线加入量，合理控制铝脱氧剂成本，e 低于该值范围，其他铝制品(铝粒、钢砂铝)加入量增加，成本高，若高于此范围则周期变长。
作为一种可选的实施方式，所述铝线直径为9-12mm，所述铝线喂线速度为3m/s。
本发明实施例中，铝线喂线速度为3m/s的好处是避免铝线在钢渣液面曲折，影响铝线吸收。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法进行详细说明。
实施例1
本实施例一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，采用XXXG03709炉次，生产D36H钢种，含铝钢，采用“LF炉-VD炉”工艺路线，具体包括以下步骤：
(1)LF炉过程钢样中过程铝含量a为0.064％(国标铝上限为0.06)；
(2)铝线加入量e为0.298km，喂线速度为3m/s；
(3)LF炉造渣0.655t，渣料量b为3.2kg/t。终渣∑(FeO+MnO)＝0.48％。
(4)喂线后升温时间c为5min。
(5)升温氩气流量d为200NL/min。
(6)LF炉结束铝目标范围为0.075～0.085％，实际结束铝含量为0.0798％，使用铝线调铝回归公式计算的LF炉结束铝f为0.0794％。
实施例2
本实施例一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，采用XXXG03703炉次，生产S355N-Z25钢种，含铝钢，采用“LF炉-VD炉”工艺路线，具体包括以下步骤：
(1)LF炉过程钢样中过程铝含量a为0.056％(国标铝上限为0.06)；
(2)铝线加入量e为0.38km，喂线速度为3m/s；
(3)LF炉造渣1.08t，渣料量b为5kg/t。终渣∑(FeO+MnO)＝0.52％。
(4)喂线后升温时间c为5min。
(5)升温氩气流量d为200NL/min。
(6)LF炉结束铝吊包范围为0.075～0.085％。实际结束铝含量为0.077％，使用铝线调铝回归公式计算的LF炉结束铝f为0.078％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：铝线加入量e为0.05km。
本对比例实际结束铝为0.065％，使用铝线调铝回归公式计算的LF炉结束铝f为0.057％。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于：过程铝含量a为0.042％。
本对比例实际结束铝为0.063％，使用铝线调铝回归公式计算的LF炉结束铝f为0.054％。
将实施例1、2和对比例1、2的LF精炼工艺参数和结束铝含量进行统计，结果如表 1所示。
相关测试方法：
过程铝含量a的测试使用元素含量检测仪化验；
实际结束铝含量的测试使用元素含量检测仪化验。
表1 LF精炼工艺参数和结束铝含量
Figure BDA0003005410800000071
表1中：实施例1、2的目标结束铝和实际结束铝含量数值接近，差值＜0.005％；对比例1与实施例1相比，铝线加入量e远小于实施例1，其通过铝线调铝回归公式计算得出的目标结束铝f与实际结束铝含量的偏差较大，达到了-0.008％，且实际结束铝含量也不满足0.075～0.085％范围，难以有效降低VD炉铝损；同样的，对比例2与实施例1相比，过程铝含量a未控制在M±0.010％范围内，通过铝线调铝回归公式计算得出的目标结束铝f与实际结束铝含量的偏差较大，达到了-0.009％，且实际结束铝含量也不满足 0.075～0.085％范围，难以有效降低VD炉铝损。
由表1可知：实施例1、2以a、b、c、d、e为变量，基于预设的f值及各个变量的限制范围，在使各个变量满足铝线调铝回归公式的前提下，可实现LF炉结束铝含量的精准控制，铝含量误差控制在±0.005％，进而降低VD炉铝损，提高钢水纯净度。
并且，本申请具备节约脱氧剂的效果。在使用铝线前，LF炉在钢水进站后和升温时中加入铝粒和钢砂铝调节钢液中的铝含量和脱氧。在第一次升温结束后需要对钢水搅拌脱硫，导致铝元素的吸收率极低只有30～50％；喂铝线可以将调铝节点调整至脱硫后，使用铝线可将铝元素精准的调整到目标值。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本发明实施例一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，将LF精炼工艺的生产条件中过程铝含量、渣料的加入量、升温时间、氩气流量和铝线长度作为结束铝含量的影响因素，将上述影响因素信息作为变量，经大量试验拟合出铝线调铝回归公式，根据结束铝含量理论值，调整各个影响因素，从而实现精准控制钢液中的结束铝含量，进而降低VD 炉铝损，提高钢水纯净度。
(2)本发明实施例一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，LF精炼工艺在使用上述铝线调铝回归公式进行调铝后，LF结束铝合格率达到95％以上，LF结束铝控制更加精确，LF结束铝理论值与实际值误差在±0.005％以内，通过验证，在LF炉使用本发明铝线调铝方法后，成本降低200元/炉，在VD不需补加钢砂铝后，VD设备具有更高的稳定性，减少清理设备造成的人力财力浪费。
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)

1.一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述方法包括：
在LF精炼工艺中，控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％；
向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为bkg/t钢液；
对所述钢液和所述渣料进行升温，升温时间为c min，升温过程中氩气流量为d NL/min，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km；
LF精炼工艺结束，所述钢液中结束铝的目标质量分数为f％；
根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制，具体包括：
根据a、b、c、d、e和f，对LF炉中结束铝含量进行控制，其中，a、b、c、d、e和f满足如下铝线调铝回归公式：
f％＝0.0893*e+0.0034+1.165*a％+0.0007*b-0.001115*c-0.000099*d。
3.根据权利要求1或2所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述结束铝的目标质量分数f％与钢种含铝国标要求上限值M间存在如下关系：
(M+0.015％)≤f％≤(M+0.030％)。
4.根据权利要求1或2所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述在LF精炼工艺中，控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％，具体包括：
在LF精炼工艺中，通过添加钢砂铝控制所述钢液中过程铝的质量分数为a％。
5.根据权利要求1或2所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述钢液中过程铝的质量分数a％与钢种含铝国标要求上限值M间存在如下关系：
a％＝M±0.010％。
6.根据权利要求1所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液，具体包括：
向所述钢液中加入渣料，所述渣料的加入质量为b kg/t钢液，b为3～8，终渣中FeO和MnO的质量分数满足如下条件：∑(m1+m2)≤1.0％，其中，m1为所述终渣中FeO的质量分数，m2为所述终渣中MnO的质量分数。
7.根据权利要求1或6所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述渣料包括小粒白灰和萤石。
8.根据权利要求7所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述小粒白灰和所述萤石的质量比为(5～8)∶1，所述小粒白灰中CaO的质量分数≥90％。
9.根据权利要求1所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述对所述钢液和所述渣料进行升温，升温时间为c min，升温过程中氩气流量为dNL/min，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km，具体包括：
对所述钢液和所述渣料进行升温，升温至1610-1630℃的时间为c min，c为1～6，升温过程中氩气流量为d NL/min，d为100～200，在升温结束后进行喂铝线处理，铝线加入长度为e km，e为0.1～0.4。
10.根据权利要求9所述的一种精准控制LF炉中结束铝含量的方法，其特征在于，所述铝线直径为9-12mm，所述铝线喂线速度为3m/s。
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