CN113388717A - 一种高效率rh脱碳方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效率RH脱碳方法，属于炼钢技术领域，所述方法包括：在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入RH循环气体进行脱碳反应；在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度；向所述RH循环气体中混入氧气和/或向所述钢水中吹入碳酸类物质；待所述钢水中碳的质量分数下降至目标值，RH脱碳结束。相比现有RH脱碳工艺而言，该方法能够有效缩短RH精炼真空周期，达到提高效率、降低成本目的。

Description

一种高效率RH脱碳方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种高效率RH脱碳方法。

背景技术

随着钢铁行业的发展，效率变得越来越重要，而生产超低碳钢的真空周期长，是制约进一步缩短精炼周期的重要因素。各个企业通过不同的工艺措施进行提高RH脱碳速率，进而缩短真空周期。目前，主要聚焦在改变RH精炼浸渍管形状、内径、改循环气体为 CO₂、增加真空室底部侧吹、钢包底吹等来提高真空脱碳速率，但此类方法对RH脱碳速率的提升效果有限，难以满足RH高效脱碳的需求。

发明内容

为了解决RH脱碳效率低的技术问题，本发明提供了一种高效率RH脱碳方法，相比现有RH脱碳工艺而言，该方法能够有效缩短RH精炼真空周期，达到提高效率、降低成本目的。

本发明通过以下技术方案实现：

本申请提供一种高效率RH脱碳方法，所述方法包括：

在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入RH循环气体进行脱碳反应；

在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度；

向所述RH循环气体中混入氧气和/或向所述钢水中吹入碳酸类物质；

待所述钢水中碳的质量分数下降至目标值，RH脱碳结束。

可选的，所述在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入RH循环气体进行脱碳反应，具体包括：

在RH脱碳前期，当测得真空室内气体压力≤3.9KPa时时，将所述真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入流量为1500～2400NL/min的RH循环气体进行脱碳反应。

可选的，所述RH循环气体包括氮气或氩气。

可选的，所述在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度，具体包括：

在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度至350～450mm。

可选的，所述向所述RH循环气体中混入氧气和/或向所述钢水中吹入碳酸类物质，具体包括：

向所述RH循环气体中混入氧气；和/或，

通过浸渍管循环气孔向所述钢水中吹入碳酸类物质，所述碳酸类物质包括CO₂和/或碳酸盐。

可选的，所述向所述RH循环气体中混入氧气，具体包括：

向所述RH循环气体中混入氧气，持续反应2～5min，所述RH循环气体与所述氧气组成的混合气体中，所述氧气的体积分数为5～50％，所述混合气体的流量为2400～ 3200NL/min。可选的，所述碳酸盐包括碳酸钙和/或碳酸镁

可选的，所述碳酸类物质的吹入质量为0.2～0.4kg/t钢水，吹入时间为2～5min。

可选的，所述待所述钢水中碳的质量分数下降至目标值，RH脱碳结束，具体包括：

待所述钢水中碳的质量分数下降至5～15ppm，RH脱碳结束。

可选的，所述脱碳反应持续时间为7～13min。

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.本发明一种高效率RH脱碳方法，在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，通过降低RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度，可促进真空室内钢水中C与 0的快速反应，提升脱碳速率，在钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，向RH循环气体中混入氧气以弥补0的不足，氧气的加入能够进一步提升脱碳效率，向钢水中吹入碳酸类物质，碳酸类物质在高温下分解生成CO₂，CO₂与钢水中C反应，再一次加速了碳氧反应，有效缩短RH精炼真空周期，达到提高效率、降低成本目的。

2.本发明一种高效率RH脱碳方法，在RH脱碳前期通过将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，以促进真空室内钢水中自带的C与O的快速反应，原理在于在钢水碳、氧富余量高时，适当减小真空室内钢水厚度，更加有利于前期脱碳反应的进行，钢水乳化效果更好，若钢水液面低于50mm，带来的不利影响是钢水量过少总的循环量降低，会延长全部钢水过真空室内的时间，同时如果此阶段进行吹氧强制脱碳，会造成真空室底部槽的底部受损严重，高于150mm，则不利于生成的更多的CO气泡外溢，在钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，钢水中C、O含量均不足以促使钢水液面高度在50～150mm时完成高速脱碳，因此在吹入氧气的同时提升钢水液面高度，氧气的吹入能够保证脱碳反应高效进行，钢水液面高度的提升使真空室内单位时间能够处理更大体积的钢水，进一步提升钢水脱碳效率。

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申请中的技术方案，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是本发明一种高效率RH脱碳方法的工艺流程图。

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。

本申请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，提供一种高效率RH脱碳方法，如图1所示，所述方法包括：

S1.在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入RH循环气体进行脱碳反应；

S2.在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度；

S3.向所述RH循环气体中混入氧气和/或向所述钢水中吹入碳酸类物质；

S4.待所述钢水中碳的质量分数下降至目标值，RH脱碳结束。

本发明RH脱碳方法中，步骤S3可同时采用吹氧和吹入碳酸类物质的操作，也可仅采用其中一种操作。

本发明中，在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，通过降低RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度，可促进真空室内钢水中C与O的快速反应，提升脱碳速率，在钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，向RH循环气体中混入氧气以弥补O 的不足，氧气的加入能够进一步提升脱碳效率，向钢水中吹入碳酸类物质，碳酸类物质在高温下分解生成CO₂，CO₂与钢水中C反应，再一次加速了碳氧反应，有效缩短RH精炼真空周期，达到提高效率、降低成本目的。

本发明中，在RH脱碳前期通过将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，以促进真空室内钢水中自带的C与O的快速反应，原理在于在钢水碳、氧富余量高时，适当减小真空室内钢水厚度，更加有利于前期脱碳反应的进行，钢水乳化效果更好，若钢水液面低于50mm，带来的不利影响是钢水量过少总的循环量降低，会延长全部钢水过真空室内的时间，同时如果此阶段进行吹氧强制脱碳，会造成真空室底部槽的底部受损严重，高于 150mm，则不利于生成的更多的CO气泡外溢，在钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm 时，钢水中C、O含量均不足以促使钢水液面高度在50～150mm时完成高速脱碳，因此在吹入氧气的同时提升钢水液面高度，氧气的吹入能够保证脱碳反应高效进行，钢水液面高度的提升使真空室内单位时间能够处理更大体积的钢水，进一步提升钢水脱碳效率。

作为一种可选的实施方式，所述在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～ 150mm，吹入RH循环气体进行脱碳反应，具体包括：

在RH脱碳前期，当测得真空室内气体压力≤3.9KPa时时，将所述真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入流量为1500～2400NL/min的RH循环气体进行脱碳反应。

本申请中，RH脱碳前期控制真空室内气体压力≤3.9KPa时的目的在于降低碳氧分压，快速脱碳，RH循环气体流量为1500～2400NL/min的好处是此时碳氧含量较高，如循环气体流量过大带来的是真空室内钢水循环过快，则造成钢水喷溅严重，对真空室、热弯管等部位控制粘渣、粘钢不利；过小则钢水循环量过低，会延长脱碳时间。

作为一种可选的实施方式，所述RH循环气体包括氮气或氩气。

作为一种可选的实施方式，所述在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度，具体包括：

在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度至350～450mm。

作为一种可选的实施方式，所述向所述RH循环气体中混入氧气和/或向所述钢水中吹入碳酸类物质，具体包括：

向所述RH循环气体中混入氧气；和/或，

通过浸渍管循环气孔向所述钢水中吹入碳酸类物质，所述碳酸类物质包括CO₂和/或碳酸盐。

作为一种可选的实施方式，所述向所述RH循环气体中混入氧气，具体包括：

向所述RH循环气体中混入氧气，持续反应2～5min，所述RH循环气体与所述氧气组成的混合气体中，所述氧气的体积分数为5～50％，所述混合气体的流量为2400～ 3200NL/min。

本申请中，混合气体中氧气含量为5～50％的好处是通过外界供给氧，打破碳氧平衡，使得反应向右进行C+O＝CO，吹入的氧气量过低达不到有效提高脱碳速率效果，过高不利于钢水循环量提升，这是因为氧气提升钢水效果差于氩气，一是气泡尺寸，二是本身比重差异。

本申请中，向所述RH循环气体中混入氧气，持续反应2～5min的好处是通过外界供给氧，打破碳氧平衡，使得反应向右进行C+O＝CO。

作为一种可选的实施方式，所述碳酸盐包括碳酸钙和/或碳酸镁

本申请中，碳酸类物质可以为高纯度的CO₂，也可以为高温下能够分解出CO₂的碳酸盐，如碳酸钙，这类碳酸盐在释放出CO₂的同时并不会对钢水造成污染。

作为一种可选的实施方式，所述碳酸类物质的吹入质量为0.2～0.4kg/t钢水，吹入时间为2～5min。

本申请中，碳酸类物质的吹入质量为0.2～0.4kg/t钢水，好处是喷入的碳酸类物质可分解成碱性物质和二氧化碳气泡，加速C+CO₂＝2CO反应，同时生成2个CO气泡，加强钢水搅拌，提高脱碳效率，过低脱碳效率提升幅度小，过高吹入的碳酸类物质分解带走钢水温度大，同时生成的碱性物质可能改变钢包顶渣成分，进而影响钢水质量，吹入时间为 2～5min的好处是缓慢喷入有效的控制脱碳速率的同时降低循环气孔的堵塞率，时间过短则喷吹量大，容易堵塞循环气孔，时间过长则单位时间喷吹量过小，影响其效果。

作为一种可选的实施方式，所述待所述钢水中碳的质量分数下降至目标值，RH脱碳结束，具体包括：

待所述钢水中碳的质量分数下降至5～15ppm，RH脱碳结束。

本申请中，钢水中碳的质量分数最终可控制在5～15ppm，适用于超低碳钢的精炼，且精炼效率高。

作为一种可选的实施方式，所述脱碳反应持续时间为7～13min。

本申请中，通过降低RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度，可促进真空室内钢水中 C与O的快速反应，钢水中碳的质量分数下降至5～15ppm所需时间明显缩短，相比现有工艺而言，效率更高。

下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请一种高效率RH脱碳方法进行详细说明。

实施例

本实施例一种高效率RH脱碳方法，包括以下步骤：

(1)在RH脱碳前期，当测得真空室内气体压力≤3.9KPa时时，将所述真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入流量为2000NL/min的氩气进行脱碳反应，持续时间为9min。

(2)在所述钢水中碳的质量分数下降至100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度至400mm，并向氩气中混入氧气，持续反应5min；

氩气和氧气组成的混合气体中，所述氧气的体积分数为5～50％，所述混合气体的流量为2400～3200NL/min。

(3)和/或：通过浸渍管循环气孔向所述钢水中吹入碳酸类物质，所述碳酸类物质包括CO₂和/或碳酸盐，所述碳酸盐包括碳酸钙和/或碳酸镁碳酸类物质的吹入质量为0.2～0.4kg/t钢水，吹入时间为2～5min。

(4)待所述钢水中碳的质量分数下降至10ppm，RH脱碳结束。

基于上述RH脱碳方法，本申请公开3个典型的实施例，以及2个对比例。各个实施例及对比例的反应物料和工艺参数如表1所示：

本申请各个实施例及对比例中，RH真空脱碳处理的钢水为同一种，主要成分如下：

C：0.0020％，Si：0.01％～0.2％，Mn：0.05～0.8％，P：0.008～0.050％。

表1实施例1-3和对比例1、2的反应物料及工艺参数

表1中：实施例1-3钢水中碳含量下降至100ppm所需时间远小于对比例1；在实现同样脱碳效果的情况下，实施例1-3的RH脱碳总时间明显小于对比例1、2，提高了超低碳生成效率、降低了蒸汽和耐材消耗。

实施例1-3采用本发明一种高效率RH脱碳方法，有效缩短RH精炼真空周期，达到提高效率、降低成本目的，而对比例1、2并未严格采用本发明RH脱碳方法，导致其难以有 效提高RH脱碳效率。

本申请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)本申请一种高效率RH脱碳方法，在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，通过降低RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度，可促进真空室内钢水中C 与O的快速反应，提升脱碳速率，在钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，向RH循环气体中混入氧气以弥补O的不足，氧气的加入能够进一步提升脱碳效率，向钢水中吹入碳酸类物质，碳酸类物质在高温下分解生成CO₂，CO₂与钢水中C反应，再一次加速了碳氧反应，有效缩短RH精炼真空周期，达到提高效率、降低成本目的。

(2)本申请一种高效率RH脱碳方法，在RH脱碳前期通过将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，以促进真空室内钢水中自带的C与O的快速反应，原理在于在钢水碳、氧富余量高时，适当减小真空室内钢水厚度，更加有利于前期脱碳反应的进行，钢水乳化效果更好，若钢水液面低于50mm，带来的不利影响是钢水量过少总的循环量降低，会延长全部钢水过真空室内的时间，同时如果此阶段进行吹氧强制脱碳，会造成真空室底部槽的底部受损严重，高于150mm，则不利于生成的更多的CO气泡外溢，在钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，钢水中C、O含量均不足以促使钢水液面高度在50～150mm时完成高速脱碳，因此在吹入氧气的同时提升钢水液面高度，氧气的吹入能够保证脱碳反应高效进行，钢水液面高度的提升使真空室内单位时间能够处理更大体积的钢水，进一步提升钢水脱碳效率。

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)

1.一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述方法包括：

在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入RH循环气体进行脱碳反应；

在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度；

向所述RH循环气体中混入氧气和/或向所述钢水中吹入碳酸类物质；

待所述钢水中碳的质量分数下降至目标值，RH脱碳结束。

2.根据权利要求1所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述在RH脱碳前期将真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入RH循环气体进行脱碳反应，具体包括：

在RH脱碳前期，当测得真空室内气体压力≤3.9KPa时时，将所述真空室内钢水液面高度控制在50～150mm，吹入流量为1500～2400NL/min的RH循环气体进行脱碳反应。

3.根据权利要求1或2所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述RH循环气体包括氮气或氩气。

4.根据权利要求1所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度，具体包括：

在所述钢水中碳的质量分数下降至50～100ppm时，提升所述真空室内所述钢水液面高度至350～450mm。

5.根据权利要求1所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述向所述RH循环气体中混入氧气和/或向所述钢水中吹入碳酸类物质，具体包括：

向所述RH循环气体中混入氧气；和/或，

通过浸渍管循环气孔向所述钢水中吹入碳酸类物质，所述碳酸类物质包括CO₂和/或碳酸盐。

6.根据权利要求1或5所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述向所述RH循环气体中混入氧气，具体包括：

向所述RH循环气体中混入氧气，持续反应2～5min，所述RH循环气体与所述氧气组成的混合气体中，所述氧气的体积分数为5～50％，所述混合气体的流量为2400～3200NL/min。

7.根据权利要求6所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述碳酸盐包括碳酸钙和/或碳酸镁。

8.根据权利要求1或6所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述碳酸类物质的吹入质量为0.2～0.4kg/t钢水，吹入时间为2～5min。

9.根据权利要求1所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述待所述钢水中碳的质量分数下降至目标值，RH脱碳结束，具体包括：

待所述钢水中碳的质量分数下降至5～15ppm，RH脱碳结束。

10.根据权利要求1所述的一种高效率RH脱碳方法，其特征在于，所述脱碳反应持续时间为7～13min。

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