CN113293262B - 一种超低碳钢的rh精炼系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明特别涉及一种超低碳钢的RH精炼系统及生产方法，属于钢铁冶炼技术领域，系统包括依次连通的精炼炉、真空槽和真空管道，所述真空管道设有真空主阀和废气分析仪，以气流方向，所述废气分析仪设于所述真空主阀后端，用以检测钢水脱碳过程中废气的CO和CO₂含量，将检测点转移到真空主阀附近，解决了检测延时及蒸汽干扰检测的问题，及时准确的反映脱碳过程及钢水中的碳含量，能准确的指导RH冶炼超低碳钢的脱碳操作，确保钢水碳元素合格和脱碳时间最优，成本最佳，取代传统的按照经验值控制脱碳时间的工艺，科学有效的优化脱碳时间，提高了超低碳的炼成率和缩短了超低碳的真空冶炼时间，明显降低生产成本及提升生产效率。

Description

一种超低碳钢的RH精炼系统及生产方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特别涉及一种超低碳钢的RH精炼系统及生产方法。

背景技术

目前冶炼超低碳钢的难度是碳元素的稳定控制，国内各大钢厂脱碳时间主要根据生产数据统计脱碳结束碳含量满足要求设定的脱碳时间最大值，存在时间浪费的现象，有缩短的空间。并且脱碳过程存在异常无法有效监控，存在脱碳后C高的隐患。

为了能对脱碳效率及钢水中碳元素进行有效实时的监控，很多钢厂也采用废气分析仪检测废气中CO值反映脱碳的程度，但是废气分析仪大多安装在真空系统的末端，CO值检测严重滞后并且真空系统末端存在大量的蒸汽，废气分析仪检测的精度大大降低，因此传统的废气分析仪检测方式无法及时准确的预测脱碳程度及钢水中碳元素含量。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的超低碳钢的RH精炼系统及生产方法。

本发明实施例提供了一种超低碳钢的RH精炼系统，所述系统包括依次连通的精炼炉、真空槽和真空管道，所述真空管道设有真空主阀和废气分析仪，以气流方向，所述废气分析仪设于所述真空主阀后端，用以检测钢水脱碳过程中废气的CO和CO₂含量。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种超低碳钢的生产方法，所述方法包括：

获得转炉冶炼钢水；

将所述转炉冶炼钢水送入RH精炼系统进行脱碳，获得脱碳钢水，脱碳过程中检测废气的CO和CO₂含量，根据废气的CO和CO₂含量来判断脱碳结束时机；

将所述脱碳钢水进行成分调整，获得超低碳钢钢水。

可选的，所述将所述转炉冶炼钢水送入RH精炼系统进行脱碳，获得脱碳钢水，脱碳过程中检测废气的CO和CO₂含量，根据废气的CO和CO₂含量来判断脱碳结束时机，具体包括：

将所述转炉冶炼钢水送入RH精炼系统进行脱碳，

脱碳过程中检测废气的CO和CO₂含量a；

根据废气的CO和CO₂含量a获得冶炼钢水中的C含量b；

当冶炼钢水中的C含量b达到脱碳钢水的预设C含量时，加铝结束脱碳；

获得脱碳钢水。

可选的，所述废气的CO和CO₂含量a和冶炼钢水中的C含量b满足如下关系：

当a＝1.2％时，b≤30ppm；

当a＝1％时，b≤20ppm；

当a＝0.6％时，b≤13ppm；

当a＝0.4％时，b≤10ppm。

可选的，所述获得转炉冶炼钢水，具体包括：

将钢水进行转炉冶炼，后出钢，获得转炉冶炼钢水；其中，转炉冶炼终点时，以重量计，钢水的C含量控制在0.04％-0.06％。

可选的，转炉冶炼终点时，钢水的温度为1645℃-1665℃。

可选的，转炉冶炼终点时，钢水的氧含量控制在250ppm-550ppm。

可选的，所述获得转炉冶炼钢水，具体包括：

将钢水进行转炉冶炼，后出钢，获得转炉冶炼钢水；其中，出钢至三分之一时，加入小粒白灰和萤石，出钢结束时，加入铝渣球进行渣改质。

可选的，所述将所述脱碳钢水进行成分调整，获得超低碳钢钢水中，所述成分调整开始的时机为脱碳结束的3分钟后。

可选的，所述将所述脱碳钢水进行成分调整，获得超低碳钢钢水中，所述成分调整的时间为5-7分钟。

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：

本发明实施例提供的超低碳钢的RH精炼系统，所述系统包括依次连通的精炼炉、真空槽和真空管道，所述真空管道设有真空主阀和废气分析仪，以气流方向，所述废气分析仪设于所述真空主阀后端，用以检测钢水脱碳过程中废气的CO和CO₂含量，将检测点转移到真空主阀附近，解决了检测延时及蒸汽干扰检测的问题，及时准确的反映脱碳过程及钢水中的碳含量，能准确的指导RH冶炼超低碳钢的脱碳操作，确保钢水碳元素合格和脱碳时间最优，成本最佳，取代传统的按照经验值控制脱碳时间的工艺，科学有效的优化脱碳时间，提高了超低碳的炼成率和缩短了超低碳的真空冶炼时间，明显降低生产成本及提升生产效率。

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是本发明实施例提供的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的方法的框图；

附图标记：1-真空槽，2-热弯管，3-真空主阀，4-废气分析仪，5-真空管道。

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。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

申请人在发明过程中发现：真空系统末端存在大量的蒸汽，而目前的废气分析仪大多安装在真空系统的末端，导致废气分析仪检测的精度大大降低，同时气流的传导需要一定的时间，而该段时间精炼炉中的钢水仍在精炼，CO值检测严重滞后，造成不必要的精炼，导致生产成本的增加。

根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种超低碳钢的RH精炼系统，所述系统包括依次连通的精炼炉、真空槽和真空管道，所述真空管道设有真空主阀和废气分析仪，以气流方向，所述废气分析仪设于所述真空主阀后端，用以检测钢水脱碳过程中废气的CO和CO₂含量。

采用以上设计，将检测点转移到真空主阀附近(在出现大量蒸汽之前均可)，解决了检测延时及蒸汽干扰检测的问题，及时准确的反映脱碳过程及钢水中的碳含量，能准确的指导RH冶炼超低碳钢的脱碳操作，确保钢水碳元素合格和脱碳时间最优，成本最佳取代传统的按照经验值控制脱碳时间的工艺，科学有效的优化脱碳时间，提高了超低碳的炼成率和缩短了超低碳的真空冶炼时间，明显降低生产成本及提升生产效率。

将废气分析仪设于真空主阀后端附近的技术难点在于如何克服负压、高温、粉尘对仪器测量精度的影响

根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种超低碳钢的生产方法，所述方法包括：

S1.获得转炉冶炼钢水；

作为一种可选的实施方式，将钢水进行转炉冶炼，后出钢，获得转炉冶炼钢水；其中，转炉冶炼终点时，以重量计，钢水的C含量控制在0.04％-0.06％。需要说明的是，转炉冶炼采用常规或全三脱工艺。

钢水的C含量控制在0.04％-0.06％是为了稳定转炉终点氧和顶渣TFe，该含量取值过大的不利影响是到站C高O低，增加RH脱碳吹氧量，影响脱碳速度，过小的不利影响是到站C低O高，影响顶渣TFe。

作为一种可选的实施方式，转炉冶炼终点时，钢水的温度为1645℃-1665℃。

控制钢水的温度为1645℃-1665℃的原因是合理控制钢水温度,降低转炉终点氧，该温度取值过大的不利影响是转炉终点氧高，过小的不利影响是精炼升温量大，夹杂物多。

作为一种可选的实施方式，转炉冶炼终点时，钢水的氧含量控制在250ppm-550ppm。

钢水的氧含量控制在250ppm-550ppm的原因是控制合理的顶渣TFe及创造良好的脱碳条件，该含量取值过大的不利影响是RH到站顶渣和钢水氧化性强，过小的不利影响是RH脱碳吹氧量大，影响顶渣的氧化性。

具体而言，出钢至三分之一时，加入小粒白灰和萤石，作用是进行渣洗，优化顶渣成分，出钢结束时，加入铝渣球进行渣改质，作用是降低顶渣氧化性。

S2.将所述转炉冶炼钢水送入RH精炼系统进行脱碳，获得脱碳钢水，脱碳过程中检测废气的CO和CO₂含量，根据废气的CO和CO₂含量来判断脱碳结束时机；

具体而言，将所述转炉冶炼钢水送入RH精炼系统进行脱碳，

脱碳过程中检测废气的CO和CO₂含量a；

根据废气的CO和CO₂含量a获得冶炼钢水中的C含量b；

当冶炼钢水中的C含量b达到脱碳钢水的预设C含量时，加铝结束脱碳；

获得脱碳钢水。

废气的CO和CO₂含量a和冶炼钢水中的C含量b满足如下关系：

当a＝1.2％时，b≤30ppm；

当a＝1％时，b≤20ppm；

当a＝0.6％时，b≤13ppm；

当a＝0.4％时，b≤10ppm。

S3.将所述脱碳钢水进行成分调整，获得超低碳钢钢水。

作为一种可选的实施方式，成分调整开始的时机为脱碳结束的3分钟后，成分调整的时间为5-7分钟，优选6分钟。

控制开始成分调整在脱碳结束的3分钟后的原因是是对钢水完全脱氧，促进大型夹杂物上浮，该时间取值过小的不利影响是夹杂物上浮不充分；

控制成分调整的时间为5-7分钟的原因是促进夹杂物上浮，该时间取值过大的不利影响是循环时间过剩，夹杂物上浮无改善，影响钢水温度和处理周期，过小的不利影响是夹杂物去除不完全；

采用以上设计，通过废气分析仪检测脱碳过程中废气的CO、CO2含量，反映RH脱碳程度及钢水中碳元素含量，指导RH冶炼超低碳钢的脱碳操作，确保钢水碳元素合格和脱碳时间最优，从而可以取代传统的按照经验值控制脱碳时间的工艺，科学有效的优化脱碳时间，提高了超低碳的炼成率和缩短了超低碳的真空冶炼时间，明显降低生产成本及提升生产效率。

下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的超低碳钢的RH精炼系统及生产方法进行详细说明。

实施例1

一种超低碳钢的生产方法，方法包括：采用RH精炼系统，系统包括依次连通的精炼炉、真空槽和真空管道，所述真空管道设有真空主阀和废气分析仪，以气流方向，所述废气分析仪设于所述真空主阀后端附近，用以检测钢水脱碳过程中废气的CO和CO₂含量。

S1：转炉按照超低碳钢非镇静模式出钢，出钢完毕加入铝渣球进行渣改质；

S2：超低碳钢进入RH精炼站后，钢包顶升，测温、定氧、取样，抽真空进行脱碳；

S3：根据炉后碳含量和进站定氧值判断是否进行补吹脱碳氧，若进站氧值不足则下氧枪吹脱碳氧；若氧值高则加入铝块进行预脱氧，将多余的氧脱除；若氧值合适，则采用自然脱碳；

S4：脱碳过程中关注废气分析仪CO、CO₂数值，当CO、CO₂数值下降到要求值时，则可加铝脱氧终止脱碳；加铝前测温、定氧，若温度不足需要增加升温铝量，并下降氧枪进行吹氧升温；

S5：加铝3min后定铝并根据成分标准加入合金进行成分调整，确保成分符合钢种要求；

S6：加入合金后进行纯循环，促使夹杂物充分的上浮，加入合金6min即可破空完成超低碳真空冶炼。

对比例1

一种超低碳钢的生产方法，方法包括：采用RH精炼系统，系统包括依次连通的精炼炉、真空槽和真空管道，所述真空管道设有真空主阀，以气流方向，废气分析仪设于所述真空系统末端，用以检测钢水脱碳过程中废气的CO和CO₂含量。

S1：转炉按照超低碳钢非镇静模式出钢，出钢完毕加入铝渣球进行渣改质；

S2：超低碳钢进入RH精炼站后，钢包顶升，测温、定氧、取样，抽真空进行脱碳；

S3：根据炉后碳含量和进站定氧值判断是否进行补吹脱碳氧，若进站氧值不足则下氧枪吹脱碳氧；若氧值高则加入铝块进行预脱氧，将多余的氧脱除；若氧值合适，则采用自然脱碳；

S4：脱碳过程中关注废气分析仪CO、CO₂数值，当CO、CO₂数值下降到要求值时，则可加铝脱氧终止脱碳；加铝前测温、定氧，若温度不足需要增加升温铝量，并下降氧枪进行吹氧升温；

S5：加铝3min后定铝并根据成分标准加入合金进行成分调整，确保成分符合钢种要求；

S6：加入合金后进行纯循环，促使夹杂物充分的上浮，加入合金6min即可破空完成超低碳真空冶炼。

对比例2

一种超低碳钢的生产方法，方法包括：

S1：转炉按照超低碳钢非镇静模式出钢，出钢完毕加入铝渣球进行渣改质；

S2：超低碳钢进入RH精炼站后，钢包顶升，测温、定氧、取样，抽真空进行脱碳；

S3：根据炉后碳含量和进站定氧值判断是否进行补吹脱碳氧，若进站氧值不足则下氧枪吹脱碳氧；若氧值高则加入铝块进行预脱氧，将多余的氧脱除；若氧值合适，则采用自然脱碳；

S4：脱碳15分钟后终止脱碳；加铝前测温、定氧，若温度不足需要增加升温铝量，并下降氧枪进行吹氧升温；

S5：加铝3min后定铝并根据成分标准加入合金进行成分调整，确保成分符合钢种要求；

S6：加入合金后进行纯循环，促使夹杂物充分的上浮，加入合金6min即可破空完成超低碳真空冶炼。

通过对比例1和实施例1数据对比可得，对比例1难以实现对RH精炼的脱碳的精准控制，难以恰好生产出符合标准的超低碳钢，造成不必要的能源和时间的浪费，通过对比例2和实施例1数据的对比可得，通过脱碳时间控制来控制钢水中C含量，成品钢的质量波动情况明显，合格率远低于采用本实施例提供的方法来生产超低碳钢。

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)本发明实施例提供的系统将检测点转移到真空主阀附近，解决了检测延时及蒸汽干扰检测的问题，及时准确的反映脱碳过程及钢水中的碳含量，能准确的指导RH冶炼超低碳钢的脱碳操作，确保钢水碳元素合格和脱碳时间最优，成本本最佳，取代传统的按照经验值控制脱碳时间的工艺，科学有效的优化脱碳时间，提高了超低碳的炼成率和缩短了超低碳的真空冶炼时间，明显降低生产成本及提升生产效率；

(2)本发明实施例提供的方法通过废气分析仪检测脱碳过程中废气的CO、CO2含量，反映RH脱碳程度及钢水中碳元素含量，指导RH冶炼超低碳钢的脱碳操作；

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 (3)

1.一种超低碳钢钢水的生产方法，其特征在于，所述方法包括：

将钢水进行转炉冶炼，后出钢，获得转炉冶炼钢水；其中，转炉冶炼终点时，以重量计，钢水的C含量控制在0.04％-0.06％；

将所述转炉冶炼钢水送入RH精炼系统进行脱碳，脱碳过程中检测废气的CO和CO₂含量a；根据废气的CO和CO₂含量a获得冶炼钢水中的C含量b；当冶炼钢水中的C含量b达到脱碳钢水的预设C含量时，加铝结束脱碳；获得脱碳钢水，将所述脱碳钢水进行成分调整，获得超低碳钢钢水；

所述废气的CO和CO₂含量a和冶炼钢水中的C含量b满足如下关系：

当a＝1.2％时，b≤30ppm；

当a＝1％时，b≤20ppm；

当a＝0.6％时，b≤13ppm；

当a＝0.4％时，b≤10ppm；

所述RH精炼系统包括依次连通的精炼炉、真空槽和真空管道，所述真空管道设有真空主阀和废气分析仪，以气流方向，所述废气分析仪设于所述真空主阀后端，用以检测钢水脱碳过程中废气的CO和CO₂含量；

转炉冶炼终点时，钢水的温度为1645℃-1665℃；

转炉冶炼终点时，钢水的氧含量控制在250ppm-550ppm；

出钢至三分之一时，加入小粒白灰和萤石，出钢结束时，加入铝渣球进行渣改质。

2.根据权利要求1所述的超低碳钢钢水的生产方法，其特征在于，获得超低碳钢钢水中，所述成分调整开始的时机为脱碳结束的3分钟后。

3.根据权利要求1所述的超低碳钢钢水的生产方法，其特征在于，获得超低碳钢钢水中，所述成分调整的时间为5-7分钟。

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