CN115094190A - 一种100吨干式vd炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺 - Google Patents
一种100吨干式vd炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺，利用包钢炼钢厂现有设备及工艺路线，通过干式VD装置中钢水碳脱氧反应，其目的是降低钢中碳含量达到80ppm以下，自由氧含量达到10ppm以下，满足超低碳钢成分要求，还能减少用于钢水脱氧的铝消耗，可以降低铝铁消耗0.77‑1.56kg/t，从源头上降低了钢水中夹杂物的总量，可以实现钢中夹杂物的有效控制，提高产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺。
背景技术
国外部分钢厂已有采用VD生产低碳/超低碳钢的实践，其中法国Sollac钢厂的一套VD装置(钢包自由静空870mm)，月处理超低碳IF钢约5万吨；法国Dunkerque钢厂1991年投产的一套VD装置，年处理钢水量100万吨，与已有的一套RH-OB装置并存，来增加超低碳钢的生产能力，同时满足对于RH处理较为困难的S、N含量更低的钢种的要求，处理钢水全部供板坯连铸；加拿大Dofasco钢厂1987年建成的VD装置，采用BOF-LF-VD-CC生产工艺，年产超低碳(C<0.004％)18万吨。
超低碳钢的冶炼工艺、设备和原料各种各样。工业上主要以电弧炉和感应炉为主，也有的企业采用转炉。需通过二次精炼设备以提高纯净度达到目标成分，采用的精炼设备包括RH、VD、LF等，可采用单一设备进行精炼，也可以几种设备组合来提高纯度。国内超低碳钢主要生产厂家为太钢、安钢、抚钢、宝钢和武钢，太钢生产了国内第一块工业纯铁，生产工艺流程为：铁水预处理—转炉冶炼—RH真空处理—连铸—热连轧，其它钢厂均采用RH真空炉生产工业纯铁。
VD与RH相比，在处理效率上，按传统的理论和实践，RH比VD处理时间快5—10min，但是，目前VD普遍采用双罐双盖预抽真空的工艺，可节省时间约5min，同时节省座罐、接吹氩管、测温取样等辅助时间4─5min，因此采用VD工艺处理时间与RH相当，整个周期可控制在40min左右。
发明内容
本发明的目的是提供一种100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺，降低钢中碳含量和自由氧含量达到超低碳钢成分要求，还能减少用于钢水脱氧的铝消耗，从源头上降低了钢水中夹杂物的总量，可以实现钢中夹杂物的有效控制，提高产品质量。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺，包括铁水→KR脱硫站→80t顶底复吹转炉→钢包底吹氩→100tLF精炼炉→100t干式VD炉→大包回转台→中间包→结晶器→振动台→扇形段二冷区→拉矫机→火焰切割→输出辊道→步进冷床；其特征在于：
转炉生产过程采用高拉补吹方式，出钢温度≥1650℃，出钢碳控制在0.02％-0.04％，出钢前用白云石稠渣，并做好档渣工作，根据炉内定氧数据加入铝铁进行脱氧，控制钢包内氧含量400-600ppm；
LF精炼炉加热处理时，由于转炉出钢氧控制在400-600ppm，LF冶炼在高氧条件下进行，可避免电极加热过程增碳，根据LF离站碳含量进行氧含量控制，采用铝粒进行脱氧，基础氧含量250ppm，为保证VD脱碳反应进行，每降低0.01％的碳需要130ppm氧含量；
干式VD炉进行真空处理时，钢包净空要求≥700mm，根据钢水温度将抽真空时间控制在15-20min，在抽真空操作中，防止钢水剧烈沸腾引起溢渣；VD破空后根据定氧结果采用喂铝线及加铝粒进行脱氧及造白渣工艺，调整钢中氧含量小于10ppm，再抽真空5分钟并调节氩气至1000NL/min以上加快脱硫反应进行，最后进行钢水钙处理及软吹；铸机大包采用长水口吹氩，中包用内装水口的整体包防止二次氧化。
进一步的，所述超低碳钢的C百分比含量≤0.008％，Si≤0.03％。
进一步的，干式VD炉进行真空处理时，真空度达到26.5-26.9kPa和3.8-4.2kPa时，如果出现两次真空度上升现象，说明此时C-O反应剧烈，产生CO较多，则适当减弱氩气量。
本发明是基于以下原理实现：
关于真空脱碳理论，国内外许多学者已做了深入的研究，并提出了很多脱碳模型。一般认为VD脱碳过程存在三个脱碳机制：氩气泡表面的脱碳、钢液内部CO气泡脱碳、钢液自由表面的脱碳。
氩气由钢包底部透气砖吹入钢液，在钢液内部形成局部的相对CO的气泡真空，气泡在上浮过程不断发生脱碳反应，这一机制包括三个环节：钢液中碳、氧向反应界面的扩散；界面化学反应；CO气泡向气相中的扩散。在熔池内部，当钢液平衡CO分压大于钢水静压力时，在钢液内部会自发生成CO气泡，形成CO沸腾区，CO沸腾区的深度与钢液的碳氧浓度以及真空度有关，钢液内部CO气泡脱碳速率与钢液中碳氧的过饱和度成正比。
VD处理过程中各脱碳机制对整个VD脱碳过程的贡献不同，VD脱碳过程主要是依靠钢液内部的CO气泡脱碳，氩气泡脱碳以及钢液自由表面的脱碳贡献相比较小。钢液内部CO气泡脱碳是与钢液中碳氧的过饱和度相关的，VD处理初期，当真空室的压力降低到一定值时，钢液内部CO气泡脱碳便占据了主导地位，但随着钢中碳、氧含量的降低，钢中碳氧的过饱和度急剧下降，到VD处理后期，三个脱碳机制几乎达到了同一个水平，这时脱碳速度变得缓慢。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明开发转炉出钢后的钢水脱碳精炼工艺技术，在VD装置中利用钢水碳脱氧反应，可以适当降低处理结束钢中的自由氧含量，减少用于钢水脱氧的铝消耗，从源头上降低了钢水中夹杂物的总量，实现钢中夹杂物的有效控制提高产品质量，还可以通过VD炉脱氢、脱氮、脱硫的冶金功能，实现超低硫以及气体含量要求较高的超低碳钢生产，不仅生产效率高成本低，经济效益好，也能为今后低碳线材的开发和质量提高提供有效的手段，具有良好的推广价值。
具体实施方式
本发明的100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺为：铁水→KR脱硫站→80t顶底复吹转炉→钢包底吹氩→100tLF精炼炉→100t干式VD炉→大包回转台→中间包→结晶器→振动台→扇形段二冷区→拉矫机→火焰切割→输出辊道→步进冷床。
化学成分要求如表1所示：
表1 YT2化学成分
转炉生产过程采用高拉补吹方式，出钢温度≥1650℃，出钢碳控制在0.02％-0.04％，出钢前用200kg白云石稠渣，并做好档渣工作，根据炉内定氧数据加入铝铁进行脱氧，控制钢包内氧含量400-600ppm。
LF炉加热处理时，由于转炉出钢氧控制在400-600ppm，LF冶炼在高氧条件下进行，可以避免电极加热过程增碳，根据LF离站碳含量进行氧含量控制，采用铝粒进行脱氧，根据研究计算得出基础氧含量250ppm，为保证VD脱碳反应进行，每降低0.01％的碳需要130ppm氧含量。
干式VD炉进行真空处理时，钢包净空要求≥700mm，根据钢水温度将抽真空时间控制在15-20min，在抽真空操作中，防止钢水剧烈沸腾引起溢渣，真空度达到26.7kPa左右和4kPa左右时，出现两次真空度上升现象，说明此时C-O反应剧烈，产生CO较多，氩气量适当减弱。VD破空后根据定氧结果采用喂铝线及加铝粒进行脱氧及造白渣工艺，调整钢中氧含量小于10ppm，再抽真空5分钟并调节氩气至1000NL/min以上加快脱硫反应进行，最后进行钢水钙处理及软吹。铸机大包采用长水口吹氩，中包用内装水口的整体包防止二次氧化。
通过采用干式VD炉试生产超低碳钢，钢种YT2，化学成分、气体含量以及铸坯质量均满足要求，如表2，表3所示：
表2超低碳钢化学成分
表3铸坯气体含量
本发明利用包钢炼钢厂现有设备及工艺路线，通过干式VD装置中钢水碳脱氧反应，生产一炉钢(约95吨钢水)能够降低0.02％-0.03％的碳含量，同时消耗260-390ppm左右的氧含量，相当于减少脱氧剂铝铁(铝含量为40％左右)消耗为73kg-148kg，最终钢中碳含量达到80ppm以下，自由氧含量达到10ppm以下，满足超低碳钢成分要求，还能减少用于钢水脱氧的铝消耗，可以降低铝铁消耗0.77-1.56kg/t，从源头上降低了钢水中夹杂物的总量，可以实现钢中夹杂物的有效控制，提高产品质量。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺，包括铁水→KR脱硫站→80t顶底复吹转炉→钢包底吹氩→100tLF精炼炉→100t干式VD炉→大包回转台→中间包→结晶器→振动台→扇形段二冷区→拉矫机→火焰切割→输出辊道→步进冷床；其特征在于：
转炉生产过程采用高拉补吹方式，出钢温度≥1650℃，出钢碳控制在0.02％-0.04％，出钢前用白云石稠渣，并做好档渣工作，根据炉内定氧数据加入铝铁进行脱氧，控制钢包内氧含量400-600ppm；
LF精炼炉加热处理时，由于转炉出钢氧控制在400-600ppm，LF冶炼在高氧条件下进行，可避免电极加热过程增碳，根据LF离站碳含量进行氧含量控制，采用铝粒进行脱氧，基础氧含量250ppm，为保证VD脱碳反应进行，每降低0.01％的碳需要130ppm氧含量；
干式VD炉进行真空处理时，钢包净空要求≥700mm，根据钢水温度将抽真空时间控制在15-20min，在抽真空操作中，防止钢水剧烈沸腾引起溢渣；VD破空后根据定氧结果采用喂铝线和加铝粒两种方式进行脱氧及造白渣工艺，调整钢中氧含量小于10ppm，再抽真空5分钟并调节氩气至1000NL/min以上加快脱硫反应进行，最后进行钢水钙处理及软吹；铸机大包采用长水口吹氩，中包用内装水口的整体包防止二次氧化。
2.根据权利要求1所述的100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺，其特征在于：所述超低碳钢的C百分比含量≤0.008％，Si≤0.03％。
3.根据权利要求1所述的100吨干式VD炉的超低碳钢冶炼连铸生产工艺，其特征在于：干式VD炉进行真空处理时，真空度达到26.5-26.9kPa和3.8-4.2kPa时，如果出现两次真空度上升现象，说明此时C-O反应剧烈，产生CO较多，则适当减弱氩气量。
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