CN113234893B - 一种出钢钢液预精炼的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,所述方法包括,获取冶炼钢液,后进行出钢;在所述出钢过程中,对出钢钢液以100~1000Nl/min的流量底吹含有二氧化碳的气体进行搅拌;所述出钢完成时,增加出钢钢液底吹二氧化碳气体流量至1000~1600Nl/min,以进行预精炼,获得预精炼钢液。采用本发明的预精炼方法,预精炼成本低,且预精炼后脱硫率为47.1~54.7%,脱硫效果好,且成本低廉,易于推广。
Description
技术领域
本发明属于炼钢生产技术领域,具体涉及一种出钢钢液预精炼的方法。
背景技术
炼钢工艺复杂,涉及到碳、磷、硫、氧、氮、氢等关键元素的去除。转炉出钢过程钢渣混冲具有良好的动力学条件。如果配合合理的底吹气体搅拌,可以显著降低钢液中的硫和氧。
由于底吹氮气会增加钢液中的氮,恶化钢液洁净度。目前,常采用惰性气体氩气作为底吹气体,但是,氩气较贵,导致炼钢成本增加。因此,亟需一种全新的底吹气体,在降低成本的同时,保证钢液的洁净度。
发明内容
本发明实施例提供了一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,以解决现有技术中采用惰性气体Ar作为底吹气体,成本高的技术问题。
本发明实施例提供了一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,所述方法包括,
获取冶炼钢液,后进行出钢;
在所述出钢过程中,对出钢钢液以100~1000Nl/min的流量底吹二氧化碳气体进行搅拌;
所述出钢完成时,增加出钢钢液底吹二氧化碳气体流量至1000~1600Nl/min,以进行预精炼,获得预精炼钢液。
进一步地,所述出钢钢液的目标碳质量分数0.1-0.35%。
进一步地,在所述出钢过程中,底吹总压力为0.3~0.8MPa。
进一步地,所述出钢过程中挡渣出钢,所述出钢时间为3~10min。
进一步地,所述出钢中,加入4~8kg/t的造渣剂进行造渣,所述造渣剂由如下质量分数的组分组成:CaO:50~70%,Al2O3:5~10%,其余为CaF2。
进一步地,所述预精炼时间为3~4min。
进一步地,所述冶炼钢液的重量为280~320t。
进一步地,所述含有二氧化碳的气体为如下任意一种气体:二氧化碳气体、二氧化碳和氩气的混合气体、二氧化碳和氩气的混合气体。
进一步地,所述含有二氧化碳的气体为二氧化碳和氩气的混合气体时,所述出钢钢液的目标N质量分数≤0.002%;当所述含有二氧化碳的气体为二氧化碳和氮气的混合气体时,所述出钢钢液的目标N质量分数>0.002%。
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:
本发明实施例提供了一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,首先通过冶炼获取冶炼钢液,然后对冶炼钢液进行出钢,在出钢过程中,对出钢钢液以100~1000Nl/min的流量底吹二氧化碳气体进行搅拌;在出钢完成时,增加出钢钢液底吹二氧化碳气体流量至1000~1600Nl/min,以进行预精炼,采用CO2替代传统底吹气体Ar气,一方面其成本低,另一方面,对于碳含量要求较低的钢种,在搅拌过程中可以减弱钢中的碳与底吹CO2气体进行反应,既保证了钢种的目标成分,少量的碳与底吹CO2气体反应生成的一氧化碳气体还可以提高搅拌精炼效果,为脱硫提供良好的动力学条件,其最大脱硫率为54.7%,精炼进站氧可以控制在0.0020%以下;本发明提供的方法预精炼结束脱硫率为47.1~54.7%,脱硫效果好,且成本低廉,易于推广。
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为本发明实施例提供的一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法工艺图。
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。
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:
本发明实施例提供了一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,结合图1,所述方法包括,
S1,获取冶炼钢液,后进行出钢;在所述出钢过程中,对出钢钢液以100~1000Nl/min的流量底吹含有二氧化碳的气体进行搅拌;
S2,所述出钢完成时,增加出钢钢液底吹含有二氧化碳的气体流量至1000~1600Nl/min,以进行预精炼,获得预精炼钢液。
在上述的实施方式中,冶炼钢液可以通过转炉冶炼获取,也可以通过电炉冶炼获取,在此不做限制。
冶炼结束后获得冶炼钢液,冶炼钢液从冶炼装置(转炉或者电炉)出钢至钢包中。从出钢开始至钢包进入下一工序精炼的过程中,需要对钢包底吹气体搅拌进行预精炼。因为Ar气是一种惰性气体,其不会影响钢液的洁净度,所述传统的底吹气体选择Ar气。本实施方式中采用CO2气体替代传统底吹气体Ar气,一方面其成本低,另一方面,对于碳含量要求较低的钢种,在搅拌过程中可以减少钢中的碳与底吹CO2气体进行反应(式1),不会出现碳损,既保证了钢种的目标成分,还获得良好的精炼效果。
CO2+C=2CO ΔGθ=137890-126.52T (式1)
对于碳含量超过上述范围的钢种,在底吹CO2气体进行搅拌,会发生如式1所示的反应,造成碳损,在后续工序还需额外增碳,增加生产成本。
在出钢过程中采用较低的底吹二氧化碳气体流量,这是由于在出钢过程中,钢包内的钢液逐渐增加,吹气流量尽可能弱些,在保证搅拌能力的基础上,防止钢液翻滚过于剧烈,造成裸露出现二次氧化。如果此时底吹气体流量过小,难以实现成分和温度均匀。出钢结束后,造渣剂已经全部加入,此时加大底吹二氧化碳气体流量强搅拌,使钢液在良好的动力学条件下进行预精炼,在造渣剂和合金的作用下脱除钢液中的硫和氧,使钢液中的夹杂物上浮至渣中去除,均匀钢液的成分和温度,如果此时底吹流量过小,动力学条件不足,反应效果不好;如果此时底吹流量过大,造成钢液剧烈翻滚和裸露,出现二次氧化。
作为一种可选的实施方式,所述出钢钢液的目标碳含量为0.1-0.35%。
作为一种可选的实施方式,出钢过程中,底吹总压力可以为0.3~0.8MPa。
作为一种可选的实施方式,出钢过程中可以挡渣出钢,出钢时间可以为3~10min。转炉冶炼过程形成的转炉渣中含有大量的P等杂质元素,要防止下渣造成回磷。出钢时间不可过长,否则温降大,可能赶不上浇注。
作为一种可选的实施方式,所述出钢过程加入4~8kg/t的造渣剂进行造渣,所述造渣剂由如下质量分数的组分组成:CaO:50~70%,Al2O3:5~10%,其余的为CaF2。
加入造渣剂可以保温、防止钢液裸露和吸附上浮的夹杂物,同时,造渣剂主要用来脱硫。造渣剂加入过少,无法覆盖钢液整个液面,造成裸露,保温效果差,脱硫和脱氧效果差。
作为一种可选的实施方式,预精炼时间可以为3~4min。预精炼时间过长,温降过大,且影响生产节奏;预精炼时间过短,脱硫和脱氧效果差,不利于夹杂物上浮。
作为一种可选的实施方式,冶炼钢液的重量可以为280~320t。
作为一种可选的实施方式,所述含有二氧化碳的气体为如下任意一种气体:二氧化碳气体、二氧化碳和氩气的混合气体、二氧化碳和氩气的混合气体。
作为一种可选的实施方式,所述含有二氧化碳的气体为二氧化碳和氩气的混合气体时,所述出钢钢液的目标N质量分数≤0.002%;当所述含有二氧化碳的气体为二氧化碳和氮气的混合气体时,所述出钢钢液的目标N质量分数>0.002%。
对于出钢钢液目标N含量要求严格的钢种,如果现场CO2气体供应不稳定,气源补充不足,还可以采用二氧化碳与氩气的混合气体作为底吹气体进行搅拌。若冶炼钢种对目标N含量要求不严格,还可以选用CO2和N2的混合气体作为底吹气体,其效果好,成本低。
作为一种可选的实施方式,CO2和Ar的混合气体中,20%≤CO2的体积百分比<100%,0<Ar的体积百分比≤80%。实际生产中,混合气体的含量可根据现场进行调整。
作为一种可选的实施例方式,CO2和N2的混合气体中,20%≤CO2的体积百分比<100%,0<N2的体积百分比≤80%。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法进行详细说明。
实施例1
冶炼钢种管线钢X70,其目标S≤0.0040%,目标N≤0.0080%,目标C为0.058%。钢包容量为300t。
钢包底吹CO2气体预精炼的方法包括如下步骤:
a.根据目标N含量和目标C元素,确定底吹气体为CO2气体。
b.KR严格控制脱硫至≤10ppm,转炉采用低硫精料,可将转炉冶炼终点S含量为0.0040%,O含量为0.048%,转炉出钢采用挡渣出钢,出钢过程中随钢流投加8kg/t钢的造渣剂。在出钢过程中,对钢包底吹CO2气体流量按800Nl/min流量控制。
c.出钢结束加大CO2底吹流量到1500Nl/min强搅拌7min,利用良好的动力学搅拌进行脱硫。
实施例2
车轮钢380CL,其目标S≤0.01%,目标C:0.06~0.0.08%,N无要求。钢包容量为300t。
钢包底吹CO2气体预精炼的方法包括如下步骤:
a.本钢种对氮含量无要求,底吹气体可选用CO2+N2混合喷吹。
b.转炉冶炼终点S含量为0.0070%,O含量为0.04%,转炉出钢采用挡渣出钢。出钢过程中随钢流投加6kg/t钢的造渣剂。在出钢过程中,底吹气体流量按600Nl/min流量控制。
c.出钢结束加大CO2+N2混合底吹流量增至1300Nl/min,强搅拌3min。
实施例3
冶炼钢种45Mn,其目标S≤0.01%,目标N≤0.0060%,目标C为0.45%。钢包容量为300t。
钢包底吹CO2气体预精炼的方法包括如下步骤:
a.根据目标C元素,确定底吹气体为单一气体CO2。
b.转炉冶炼终点S含量为0.013%,O含量为0.016%,转炉出钢采用挡渣出钢,出钢过程中随钢流投加6kg/t钢的造渣剂。在出钢过程中,对钢包底吹CO2气体流量按800Nl/min流量控制。采用铝铁脱氧,硅铁增硅。
c.出钢结束加大CO2底吹流量到1500Nl/min强搅拌7min,利用良好的动力学搅拌进行脱硫。
d.预精炼末期投入碳粉将钢液中的碳增至0.3%。
对比例1
冶炼钢种管线钢X70,其目标S≤0.0040%,目标N≤0.0080%,目标C为0.058%。钢包容量为300t。
a.转炉冶炼终点S含量为0.0083%,O含量为0.051%,转炉出钢采用挡渣出钢,出钢过程中随钢流投加3kg/t钢的造渣剂。在出钢过程中,对钢包底吹Ar气流量按50Nl/min流量控制。
b.出钢结束加大Ar底吹流量到400Nl/min强搅拌4min,利用良好的动力学搅拌进行脱硫。
对比例2
冶炼钢种45Mn,其目标S≤0.010%,目标N≤0.0060%,目标C为0.45%。钢包容量为300t。
钢包底吹常规Ar气体预精炼的方法包括如下步骤:
a.根据目标C元素,确定底吹气体为单一气体CO2。
b.转炉冶炼终点S含量为0.013%,O含量为0.016%,转炉出钢采用挡渣出钢,出钢过程中随钢流投加3kg/t钢的造渣剂。在出钢过程中,对钢包底吹Ar气体流量按50Nl/min流量控制。采用铝铁脱氧,硅铁增硅。
c.出钢结束进入下一道工序LF炉精炼环节。
表1
由表1中的数据可知,实施例1~3中采用本发明的一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,其预精炼结束脱硫率为47.1~54.7%。
对比例1~2提供了一种出钢钢液底吹氩气预精炼的方法,其预精炼结束脱硫率为7.14~10.23%。与本发明实施例1~3的数据相比,对比例1~2的脱硫率明显低些,这是因为造渣剂的加入量少于4kg/t;出钢过程底吹流量小于100Nl/min;出钢结束采用400Nl/min或者取消强搅拌。钢渣反应速率降低,脱硫能力显著降低。
本发明提供的一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,采用采用CO2替代传统底吹气体Ar气,一方面其成本低,另一方面,对于碳含量要求较低的钢种,在搅拌过程中可以避免钢中的碳与底吹CO2气体进行反应,既保证了钢种的目标成分,还获得良好的精炼效果,其脱硫率为47.1-54.7%,脱硫效果好,精炼进站氧可以控制在0.0020%以下;且成本低廉,易于推广。
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 (4)
1.一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,其特征在于,所述方法包括,
获取冶炼钢液,后进行出钢;在所述出钢过程中,对出钢钢液以100~1000Nl/min的流量底吹含有二氧化碳的气体进行搅拌;
所述出钢完成时,增加出钢钢液底吹含有二氧化碳的气体流量至1000~1600Nl/min,以进行预精炼,获得预精炼钢液;
所述出钢钢液的目标碳含量为0.1~0.35%;
在所述出钢过程中,底吹总压力为0.3~0.8MPa;
所述出钢过程中挡渣出钢,所述出钢时间为3~10min;
所述出钢中,加入4~8kg/t的造渣剂进行造渣,所述造渣剂由如下质量分数的组分组成:CaO:50~70%,Al2O3:5~10%,其余为CaF2;
所述预精炼时间为3~4min。
2.根据权利要求1所述的一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,其特征在于,所述冶炼钢液的重量为280~320t。
3.根据权利要求1所述的一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,其特征在于,所述含有二氧化碳的气体为如下任意一种气体:二氧化碳气体、二氧化碳和氩气的混合气体、二氧化碳和氮气的混合气体。
4.根据权利要求3所述的一种出钢钢液底吹二氧化碳预精炼的方法,其特征在于,所述含有二氧化碳的气体为二氧化碳和氩气的混合气体时,所述出钢钢液的目标N质量分数≤0.002%;当所述含有二氧化碳的气体为二氧化碳和氮气的混合气体时,所述出钢钢液的目标N质量分数>0.002%。
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