CN114058785A - 一种钢液吹氢脱氧的工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及了一种钢液吹氢脱氧的工艺。将转炉炼钢结束的钢液转移至钢包；对所述钢包中的所述钢液用氢气进行底吹，以降低所述钢液的含氧量，其中，所述底吹的工艺参数包括：以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为500～1000NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为200～499NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；以质量分数计，若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为30～199NL/min/T，所述底吹时间为10～50min。使钢中溶解氧含量降低至20ppm以下，经过脱氧处理的钢液再进行后续工艺，可以有效避免夹杂物对钢液的污染，达到脱氧的目的，同时使钢液的达到超纯净化。
Description
技术领域
本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及了一种钢液吹氢脱氧的工艺。
背景技术
在炼钢过程中，通常采用Al、Si等脱氧剂对钢液进行脱氧，该方式最大的缺点是脱氧剂和脱氧产物都混于钢液中，从而造成了对钢液的污染；钢液无法完全去除产生的非金属夹杂物，对最终钢材质量产生负面影响。在精炼过程中，采取各种手段降低钢中氧及氧化产物含量，也无法彻底避免夹杂物对钢液的污染。
氢气是无色并且密度比空气小的气体，熔点-259.14℃，沸点-252.8℃。氢气与许多非金属元素或金属元素在高温下可以发生反应。
传统炼钢出钢工序采用Al、Si等作为脱氧剂的主要原因是脱氧剂脱氧速度快、价格低廉，但无法彻底避免夹杂物对钢液的污染，而钢液的超纯净化是必然趋势。
发明内容
本申请提供了一种钢液吹氢脱氧的工艺，以解决传统脱氧剂带来的夹杂物对钢液污染的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种钢液吹氢脱氧的工艺包括：
将转炉炼钢结束的钢液转移至钢包；
对所述钢包中的所述钢液用氢气进行底吹，以降低所述钢液的含氧量，其中，所述底吹的工艺参数包括：
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为500NL/min/T～1000NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为200NL/min/T～499NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为30NL/min/T～199NL/min/T，所述底吹时间为10～50min。
可选的，所述底吹的工艺参数包括：
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为600NL/min/T～900NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为250NL/min/T～450NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为80NL/min//T～150NL/min/T，所述底吹时间为10～50min。
可选的，在所述钢包中，所述钢液的目标氧含量以质量浓度计≤20ppm。
可选的，所述钢液的温度为1600-1690℃。
可选的，以质量分数计，所述钢液的碳含量为0.01％～0.5％。
可选的，所述工艺还包括：根据所述钢液的碳含量，利用碳氧积计算所述钢液氧含量。
第二方面，本申请提供了第一方面所述的工艺制得的钢液。
第三方面，本申请提供了第一方面所述的工艺在钢包中的应用。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的该方法，转炉炼钢出钢后，对钢包进行底吹，用氢气进行脱氧，根据所述钢液的碳含量，调节氢气强度及吹气时间，以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为500～1000NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为200～499NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为30～199NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；使钢中溶解氧含量降低至20ppm以下，经过脱氧处理的钢液再进行后续工艺，可以有效避免夹杂物对钢液的污染，达到脱氧的目的，同时使钢液达到超纯净化。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种钢液吹氢脱氧的工艺的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
第一方面，本申请提供了一种钢液吹氢脱氧的工艺，如图1所示，包括以下步骤：
S1.将转炉炼钢结束的钢液转移至钢包；
S2.对所述钢包中的所述钢液用氢气进行底吹，以降低所述钢液的含氧量，其中，所述底吹的工艺参数包括：
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为500～1000NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为200～499NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为30～199NL/min/T，所述底吹时间为10～50min。
本申请实施例中，转炉冶炼结束钢水出钢后到钢包中，通过钢包的透气砖，底吹吹入氢气，使其与钢中的氧发生反应，反应产物为气化H2O，随流动气体排出钢液。根据转炉终点碳含量来确定钢包吹入氢气的强度和时间，达到控制钢液中氧含量的目的。
本申请实施例中，吹入钢液的成分为分子态的H2和原子态的H都可以与钢中的氧反应，但是，由于氢原子在钢中的溶解度很低，且溶解的氢与钢中氧反应需要极低的真空度来降低H2O分压才能使反应进行，可以选择真空度为10-100Pa.S的环境进行反应。在钢液中脱氧主要是氢分子与氧发生反应。炼钢温度下氢具有较强脱氧能力，吹入的氢气在钢液中形成氢气泡，钢中的[O]从液相区扩散到气泡-钢液界面发生反应，脱氧生成H2O气化后随流动气体排出钢液，钢中无Al、Si等脱氧产物，钢水具有超高纯净度。
本申请实施例中，降低钢水氧含量的同时不添加脱氧剂，节约铝、硅等其它脱氧剂，降低成本；同时脱氧产物是为气态物质，便于排出钢液，产物清洁不污染钢水，实现钢水低成本洁净化生产。
作为一种可选的实施方式，所述钢液的温度为1600-1690℃。本申请实施例中，钢液在高温状态下进行吹氢，可以达到脱氧的目的。
作为一种可选的实施方式，所述底吹的工艺参数包括：
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为600NL/min/T～900NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为250NL/min/T～450NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为80NL/min/T～150NL/min/T，所述底吹时间为10～50min。
作为一种可选的实施方式，在所述钢包中，所述钢液的目标氧含量以质量浓度计≤20ppm。
作为一种可选的实施方式，以质量分数计，所述钢液的碳含量为0.01％～0.5％。
作为一种可选的实施方式，所述工艺还包括：根据所述钢液的碳含量，利用碳氧积计算所述钢液氧含量。
第二方面，本申请提供了第一方面所述的工艺制得的钢液。
第三方面，本申请提供了第一方面所述的工艺在钢包中的应用。
下面将结合实施例和实验数据对本发明的方法进行详细说明。
实施例1
200吨转炉冶炼Q345B钢，冶炼终点钢液中碳的质量分数为0.09％，转炉出钢至钢包后，底吹开始吹入氢气，共吹气20分钟，吹入氢气强度为226NL/min/T。脱氧结束后钢液溶解氧含量15ppm。
实施例2
200吨转炉冶炼P20钢，冶炼终点碳的质量分数为0.2％，转炉出钢至钢包后，底吹开始吹入氢气，共吹气15分钟，吹入氢气强度为78.6NL/min/T。脱氧结束后钢液溶解氧含量13ppm。
实施例3
200吨转炉冶炼M3A31钢，冶炼终点碳的质量分数为0.02％，转炉出钢至钢包后，底吹开始吹入氢气，共吹气30分钟，吹入氢气强度为783NL/min/T。脱氧结束后钢液溶解氧含量19ppm。
本申请中，经过底吹氢气脱氧处理的钢液再进行后续工艺，避免了传统脱氧剂中的夹杂物对钢液的污染，达到脱氧的目的，同时使钢液的达到超纯净化。
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。而且，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。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种钢液吹氢脱氧的工艺，其特征在于，所述工艺包括：
将转炉炼钢结束的钢液转移至钢包；
对所述钢包中的所述钢液用氢气进行底吹，以降低所述钢液的含氧量，其中，所述底吹的工艺参数包括：
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为500NL/min/T～1000NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为200NL/min/T～499NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为30NL/min/T～199NL/min/T，所述底吹时间为10～50min。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述底吹的工艺参数包括：
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.01％～0.04％，所述氢气的强度为600NL/min/T～900NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量为0.041％～0.1％，所述氢气的强度为250NL/min/T～450NL/min/T，所述底吹时间为10～50min；
以质量分数计，若所述钢液的碳含量＞0.1％，所述氢气的强度为80NL/min/T～150NL/min/T，所述底吹时间为10～50min。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，在所述钢包中，所述钢液的目标氧含量以质量浓度计≤20ppm。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述钢液的温度为1600-1690℃。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，以质量分数计，所述钢液的碳含量为0.01％～0.5％。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺还包括：根据所述钢液的碳含量，利用碳氧积计算所述钢液氧含量。
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的工艺制得的钢液。
8.一种如权利要求1-6任意一项所述的工艺在钢包中的应用。
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