CN113430335A - 一种rh精炼炉高效脱碳的方法 - Google Patents

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李志成
王与帅
韩浩田
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王进财
徐涛
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    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10Handling in a vacuum
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    • C21METALLURGY OF IRON
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    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/068Decarburising

Abstract

本发明公开了一种RH精炼炉高效脱碳的方法,通过在RH精炼炉真空冶炼不同时期调节环流气流量,在深真空环境加速碳氧反应速率,达到钢水快速脱碳的目的,同时控制IF钢夹杂物在较低水平。

Description

一种RH精炼炉高效脱碳的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金领域,尤其涉及一种RH精炼炉高效脱碳的方法可将碳脱至0.002%以下并减少钢中夹杂物含量的冶炼方法。
背景技术
钢中的碳是最普通的强化元素,会增加钢的硬度和强度,使塑性降低。超深冲超低碳钢的性能要求是需要较低的屈服强度和较高的伸长率,因此需要尽可能降低钢中的碳含量,如果钢中有大量的碳,就必须添加相应量的碳氮化元素以固定间隙原子,如Nb、Ti等。这做法会导致生产成本升高,还会产生大量的碳化物、氮化物等,最终使生产出的超低碳钢强度和硬度增加。目前冶炼工艺普遍采用RH在真空环境中完成钢水深脱碳来生产超低碳钢。
在RH处理过程中,较高的钢水含氧量可以加速真空室内碳氧的相互传质,从而加速碳氧反应速率,在连续生产中具备较高脱碳效率。同时带来的副作用也非常明显,根据分配定律,钢水含氧量与钢包内渣层氧化性呈正比。在RH真空精炼处理过程后,如果钢包内熔渣的氧化性仍很高,氧的传质会从熔渣进入钢水,钢水会因此发生二次氧化污染钢液。
较低的钢水含氧量条件下熔渣的氧化性会降低,钢水的二次氧化减少,但又限制了钢中碳氧反应速率,不少钢厂RH采用强制脱碳方法,即在脱碳期通过氧枪向钢液中吹氧,达到增加钢中氧含量,加速真空室内碳氧的相互传质,从而进行强制脱碳。但RH系统受氧枪运动使密封气囊打开真空度升高等影响使真空时间被迫延长,造成RH工序效率低等生产问题。
综上所述,目前需要一种,快速冶炼优质超低碳钢的方法,即保证RH炉有较高的脱碳效率,又保证RH工序环节钢中夹杂控制在较低水平。
发明内容
本发明的目的是提供一种RH精炼炉高效脱碳的方法,克服现有冶炼工艺无法快速冶炼含碳量小于0.002%超低碳钢的不足,同时该工艺在去除脱氧产物与防止钢水二次氧化方面亦有良好效果。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明一种RH精炼炉高效脱碳的方法,包括如下三段式环流控制:
S1、RH炉真空处理初期低环量环流气控制
根据真空脱碳原理,钢水在真空环境中钢中碳氧平衡被打破,钢中所含碳与氧的反应速率与真空室中真空度成反比,通过RH炉真空处理前期控制环流气流量维持在较低水平120Nm3/h,使真空室内由于碳氧反应产生的一氧化碳等气体与环流气总体积维持在较低水平减缓碳氧反应产生减少一氧化碳气体速率,以达到快速降低真空度,真空室内短时间内形成深真空氛围;
S2、RH炉真空脱碳期高流量环流气控制
在RH炉真空室深真空环境中,钢液脱碳速率取决于钢中碳与氧的传质速度。在RH炉真空脱碳期,通过调高环流气流量至180Nm3/h,加快钢液循环速度,使钢中碳与氧的传质速率变快,在配合深真空环境碳氧反应所产生的气体不断被泵系统抽走,最终实现了RH炉快速冶炼超低碳类钢水的目的;
S3、RH炉真空纯脱气期中等流量环流气控制
在RH炉脱氧合金化后,大量脱氧产物在钢液中产生,通过适当降低环流气流量至150Nm3/h,在夹杂物随环流上浮被渣层吸附并渣化的过程中,脱氧后洁净的钢水与未脱氧的钢液并未产生激烈的钢渣反应,保护钢水不受未脱氧钢渣的二次氧化,达到洁净钢水的目的。
进一步的,所述步骤S2中,在RH炉前一工序末期降低顶渣氧化性并保证顶渣一定碱度可以加快脱氧产物上浮并渣化的速度,减少二次氧化,降低钢水夹杂物含量。
进一步的,通过环流气控制工艺将钢水中的碳含量降低至0.002%以下。
进一步的,所述RH脱碳期为10-15min。
进一步的,熔渣TFe含量为8~10%;CaO/Al2O3值约为1.6-2.0。
进一步的,所述RH炉的就位氧含量为400~600ppm。
进一步的,所述RH炉的就位温度为1610~1625℃。
进一步的,所述RH炉的低流量环流气、中等流量环流气、高流量环流气分别对应环流气提升钢水速率为103t/min、110t/min、117t/min。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
传统RH脱碳技术,主要聚焦于钢中氧含量高低对碳氧反应的影响,多采用强制脱碳等方法,真空时间长。在提升环流气流量控制方面从真空处理开始至结束均采用较大流量环流气对钢水进行循环,降低了脱碳速率且后期加大了钢渣反应面积,使钢水受到二次氧化,增加了钢中夹杂物的产生。本发明通过钢水自然脱碳配合真空处理不同阶段环流气流量控制,加快RH脱碳反应速率,缩短真空处理时间,充分排除脱氧产物的同时避面钢水二次氧化。
具体实施方式
一种RH精炼炉高效脱碳的方法,具体包括如下三段式环流控制:
S1、RH炉真空处理初期低环量环流气控制
根据真空脱碳原理,钢水在真空环境中钢中碳氧平衡被打破,钢中所含碳与氧的反应速率与真空室中真空度成反比。通过RH炉真空处理前期控制环流气流量维持在较低水平,使真空室内由于碳氧反应产生的一氧化碳等气体与环流气总体积维持在较低水平,以达到快速降低真空度,真空室内短时间内形成深真空氛围;
S2、RH炉真空脱碳期高流量环流气控制
在RH炉真空室深真空环境中,钢液脱碳速率取决于钢中碳与氧的传质速度。在RH炉真空脱碳期,通过调高环流气流量,加快钢液循环速度,使钢中碳与氧的传质速率变快,在配合深真空环境碳氧反应所产生的气体不断被泵系统抽走,最终实现了RH炉快速冶炼超低碳类钢水的目的。
S3、RH炉真空纯脱气期中等流量环流气控制
在RH炉脱氧合金化后,大量脱氧产物在钢液中产生,通过适当的中等流量环流气控制,在夹杂物随环流上浮被渣层吸附并渣化的过程中,脱氧后洁净的钢水与未脱氧的钢液并未产生激烈的钢渣反应,保护钢水不受未脱氧钢渣的二次氧化,达到洁净钢水的目的。
实施例1
以碳含量为0.041%的钢水为原料冶炼超低碳钢。RH炉就位温度1605℃,氧475ppm。应用“三段式”环流控制方法,具体为压降期120Nm3/h,脱碳期180Nm3/h,纯脱气期150Nm3/h,最低真空度1.5mbar,脱碳期12min,终点碳18ppm。
实施例2
以碳含量为0.038%的钢水为原料冶炼超低碳钢。RH炉就位温度1609℃,氧499ppm。应用“三段式”环流控制方法,具体为压降期120Nm3/h,脱碳期180Nm3/h,纯脱气期150Nm3/h,最低真空度1.5mbar,脱碳期14min,终点碳19ppm。
实施例3
以碳含量为0.040%的钢水为原料冶炼超低碳钢。RH炉就位温度1612℃,氧460ppm。应用“三段式”环流控制方法,具体为压降期120Nm3/h,脱碳期180Nm3/h,纯脱气期150Nm3/h,最低真空度1.5mbar,脱碳期14min,终点碳19ppm。
下面的表1为三个案例的相关脱碳效果数据。
表1
Figure BDA0003109613270000051
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种RH精炼炉高效脱碳的方法,其特征在于:包括如下三段式环流控制:
S1、RH炉真空处理初期低环量环流气控制
根据真空脱碳原理,钢水在真空环境中钢中碳氧平衡被打破,钢中所含碳与氧的反应速率与真空室中真空度成反比,通过RH炉真空处理前期控制环流气流量维持在120Nm3/h,减缓碳氧反应产生减少一氧化碳气体速率,以达到快速降低真空度,真空室内短时间内形成深真空氛围;
S2、RH炉真空脱碳期高流量环流气控制
在RH炉真空室深真空环境中,钢液脱碳速率取决于钢中碳与氧的传质速度。在RH炉真空脱碳期,通过调高环流气流量至180Nm3/h,加快钢液循环速度,使钢中碳与氧的传质速率变快,在配合深真空环境碳氧反应所产生的气体不断被泵系统抽走,最终实现了RH炉快速冶炼超低碳类钢水的目的;
S3、RH炉真空纯脱气期中等流量环流气控制
在RH炉脱氧合金化后,大量脱氧产物在钢液中产生,通过适当的降低环流气流量至150Nm3/h,在夹杂物随环流上浮被渣层吸附并渣化的过程中,脱氧后洁净的钢水与未脱氧的钢液并未产生激烈的钢渣反应,保护钢水不受未脱氧钢渣的二次氧化,达到洁净钢水的目的。
2.根据权利要求1所述的RH精炼炉高效脱碳的方法,其特征在于:所述步骤S2中,在RH炉前一工序末期降低顶渣氧化性并保证顶渣一定碱度可以加快脱氧产物上浮并渣化的速度,减少二次氧化,降低钢水夹杂物含量。
3.根据权利要求1所述的RH精炼炉高效脱碳的方法,其特征在于:通过环流气控制工艺将钢水中的碳含量降低至0.002%以下。
4.根据权利要求1所述的RH精炼炉高效脱碳的方法,其特征在于:所述RH脱碳期为10-15min。
5.根据权利要求1所述的快速冶炼优质超低碳钢的方法,其特征在于,熔渣TFe含量为8~10%;CaO/Al2O3值为1.6-2.0。
6.根据权利要求1所述的快速冶炼优质超低碳钢的方法,其特征在于,所述RH炉的就位氧含量为400~600ppm。
7.根据权利要求1所述的快速冶炼优质超低碳钢的方法,其特征在于,所述RH炉的就位温度为1610~1625℃。
8.根据权利要求1所述的快速冶炼优质超低碳钢的方法,其特征在于,所述RH炉的低流量环流气、中等流量环流气、高流量环流气分别对应环流气提升钢水速率为103t/min、110t/min、117t/min。
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