CN115679041A - 一种低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法，通过优化LF造渣工艺，精炼前期保证钢渣具有良好的流动性，具备充分脱氧条件、尽早形成微泡沬白渣，利用硅元素在1600℃以上脱氧和脱硫能力明显提高，实现高温、高碱度、大渣量、强搅拌、低氧性，此时同时具备钢水脱硫条件，钢渣一定有流动性，使钢中硫元素短时间(3分钟)降到0.008％以下。本发明取代了传统低碳无铝脱氧低硫钢冶炼模式，克服冶炼时间长、钢水洁净度较差等缺点，缩短了冶炼周朗，保证VD炉冶炼效果，实现全流浇铸炉数从平均5.3炉提高到18炉，提高了钢水内部质量，己成功冶炼165炉以上低碳无铝脱氧低硫钢，为实现低成本、高洁净度、高质量生产奠定了基础。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢精炼控制领域，尤其涉及一种低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法。
背景技术
目前包钢钢管公司制钢分厂冶炼低碳无铝脱氧低硫钢如12CrMoVG、15CrMoG、是无缝钢管的一种，属于特种质量合金钢，由于具有耐高温、耐高压、耐腐蚀等优点，主要用于制造高压和超高压锅炉的过热器管、再热器管、导气管等，此钢种对化学成分的均匀性、钢水内在洁净度、气体含量有严格要求，因制钢分厂没有铁水预处理工艺，导致转炉出钢硫含量普通较高(0.030-0.035％)。此类钢种对精炼炉需采用无铝脱氧工艺，主要使用硅钙钡脱氧，硅钙钡属于弱脱氧剂，脱氧速度较慢。由于转炉来钢条件不稳定，碳低、氧高、硫含量较高，现有生产模式时常发生。精炼在冶炼低碳低硫无铝脱氧钢时平均处理时长为56分钟，脱氧、脱硫极为困难并且精炼白渣形成较晚，影响钢水质量。如处理不当会造成硫元素超标、钢水纯净度较差、偶有夹杂物超标。在生产方面存在炉机不匹配，造成铸机关流生产，不仅影响生产排序，增加切废量，加大冶炼成本同时影响钢坯质量，不能满足铸机高效化生产。
1.文献发明专利《一种低碳超低硫钢的冶炼方法》提供了一种低碳、超低硫钢的冶炼方法,包括:将铁水兑入顶底复吹转炉吹炼，全程底吹氩气，出钢时加入小粒白灰、萤石和合金；所得钢水进行LF炉造渣精炼，完成造渣脱硫、升温、合金化；精炼后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。本发明提供的一种低碳、超低硫钢冶炼方法,冶炼得到的成品碳含量在0.030％-0.040％之间，S含量小于或等于0.0015％，能够满足国内生产低碳超低硫钢种的要求。
2.文献《弹簧钢100tDcEAF-LF-VD流程无脱氧工艺实践》论述EAF-LF-VD冶炼60Si2MnA和55CrSiA弹簧钢时EAF出钢过程加17～23kg/t低铝硅铁(AL含量≤0.50％)脱氧，LF补加3-6㎏/t硅铁，并控制精炼渣的碱度≤2.5，可控制[Als]≤60x10-6，总[O](9～20)x10-6，A类夹杂物级别≤0.5，B类≤0.5，C类≤1.5，D类≤0.5。用该脱氧工艺冶炼的钢水可浇性强，适合大批量工业性生产。
3.文献《LF炉无铝脱氧的工艺实践》论述承钢120t系统对钢中酸溶铝没有要求钢种的LF炉无铝脱氧实践。精炼过程中采用硅钙钡、硅钙粉、电石、碳化硅等对钢水进行无铝脱氧工艺，减少了钢水中的Als和Al2O3，精炼过程中加入Al2O3含量较低的精炼渣系，提高炉渣碱度，降低SiO2的活度，大幅提高硅的脱氧能力；优化钙处理工艺，对钢水进行深脱氧，通过夹杂物变性控制夹杂物的形态和尺寸。实践证明，对钢中酸溶铝没有要求的钢种采用无铝脱氧工艺后，没有降低钢水质量，提高了钢水可浇性，吨钢精炼费用降低2.96元/t。
发明内容
本发明的目的是提供一种低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法，有效减少冶炼时间、成本，提高钢水洁净度和生产稳定性，保证连铸机生产顺行。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法，包括：
精炼冶炼低碳无铝脱氧低硫钢时，利用好温度1600℃以上时，硅的活跃性提高，脱氧、脱硫能力增强这一特性，造好流动性精炼白渣；具体精炼工序操作如下：
转炉出钢进行渣洗操作，氩气搅拌出钢，取转炉离位样；
LF炉就位观察钢包钢渣情况，加白灰400-500公斤；根据钢渣黏稠情况加入化渣剂萤石球300-360公斤，进行加热造渣；
在LF炉加热过程中，根据加热声音加入60公斤至80公斤电石；
根据转炉离位样中硅含量通过加入100±50公斤硅铁，其它硅钙钡通过炉前手投加入，总量控制在钢种要求的硅含量的上限；
根据就位温度，精炼就位温度到达1590℃后停止加热，根据钢渣情况加入白灰、萤石球，保证碱度同时必须兼顾钢渣流动性；氩气流量500L/min强搅拌3分钟，测温、取样蘸渣，此时LF就位样硫含量是0.010％左右，再次参考精炼炉就位样钢中硅含量加入硅钙钡，总量控制在0.37％；将钢水加热到1610±10℃，进行合金化，根据钢渣状况加入200±50公斤白灰，保证碱度控制在2.6～3.2同时，钢渣还兼有流动性。
例如：钢种12CrMovG硅含量上限为0.37％，净重钢水100吨硅铁按100公斤增加0.06％，硅钙钡100公斤增加0.05％。
进一步的，通过脱氧、脱硫、强搅拌、取温取样、加白灰等序，保证钢渣碱度的同时，使钢水中硫含量控制在0.008％以下。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
通过优化LF造渣工艺，精炼前期保证钢渣具有良好的流动性，具备充分脱氧条件、尽早形成微泡沬白渣，针对12CrMoVG和15CrMoG等低碳无铝脱氧低硫钢特性，利用硅元素在1600℃以上脱氧和脱硫能力明显提高，实现高温、高碱度、大渣量、强搅拌、低氧性，此时同时具备钢水脱硫条件，钢渣一定有流动性，使钢中硫元素短时间(3分钟)降到0.008％以下。本发明取代了传统低碳无铝脱氧低硫钢冶炼模式，有效克服了冶炼时间长、钢水洁净度较差等缺点，缩短了冶炼周朗，保证VD炉冶炼效果，实现全流浇铸炉数从平均5.3炉提高到18炉，提高了钢水内部质量，本发明己成功冶炼165炉以上低碳无铝脱氧低硫钢，为实现低成本、高洁净度、高质量生产奠定了基础。
(1)通过利用硅元素在1600℃以上活跃性增强，脱氧、脱硫能力提高这一特性，缩短冶炼周期，保证VD炉效果，提高钢水纯净度，解决了钢水内部质量不稳定的问题。
(2)通过利用硅元素上述特性，通过调整好钢渣碱度，使前期具备脱氧条件。由于钢渣具有流动性，利用大氩气搅拌，可在短时间(3分钟)内使钢中硫元素下降到0.008％以下，减少非计划关流，提高有效作业率。
(3)取代了传统精炼冶炼低碳无铝脱氧，低硫钢脱硫困难问题，每炉可节约10分钟以上，节约了生产成本，提高了冶炼效率。
(4)取代传统精炼冶炼低碳无铝脱氧低硫钢脱硫困难，反复调渣、脱硫、搅拌、加热。缩短了冶炼低碳无铝脱氧低硫钢冶炼周期，同时减少了烟尘污染等问题。
具体实施方式
现有技术分析阐述
钢管公司制钢分厂冶炼低碳无铝脱氧低硫钢如12CrMovG和15CrMoG等精炼工艺流程如下:
就位确认净重、吨数、脱氧程度、稠稀情况→加热(10分钟)→测温、取样、蘸渣样→加热调整钢渣(根据钢水硫含量和钢渣颜色、稀粘情况，加入适量硅钙钡和造渣材料)→温度达到1570℃左右进行合金化、脱氧、脱硫、蘸渣样→加热、调渣、脱硫使钢中硫元素≤0.010→钢水加热到1620℃→VD。
根据钢种的具体要求，转炉出钢过程中，每炉钢加入石灰200kg，加入一定量的硅铁、硅锰、硅钙钡等合金进行脱氧及合金化。精炼炉就位加热造渣需要加入白灰500公斤、萤石球300公斤，在炉前加入80公斤硅钙钡，进行脱氧。加热10分钟后进行搅拌、测温、取样、蘸渣样，此时一般温度在1535℃左右，根据就位样硫含量标准(0.030％～0.035％)调整钢渣，加入适量硅钙钡。温度达到1570℃左右停止加热进行合金化，脱氧、脱硫，大氩气搅拌。钢渣反应后，钢中硫含量在0.009％-0.015％之间。反复加热，调整碱度和加入硅钙钡，钢渣反应平衡后，脱硫困难钢中硫元素在0.010左右时，钢水加热到1620℃进VD炉。冶炼时间长(50min-60min之间)造成脱硫效果不佳，成品硫元素偶有超标，，影响VD炉抽真空效果，钢水洁净度差，铸机缺流拉钢，不仅会严重影响生产排产，增加炼钢成本，影响钢坯质量，不能满足铸机高效化生产的需求。
表112CrMoVG成分表(％)
表215CrMoG成分表(％)
我们可以从表1表2看出12CrMovG和15CrMoG是典型低碳无铝脱氧低硫钢，用硅钙钡脱氧比铝脱氧能力弱，就位硫含量普遍较高，造成脱硫效果差。通过多炉次试验发现钢中硅元素在温度1600℃以上时，硅的反应能力增强，脱氧脱硫能力提高，我们可以通过优化造渣工艺，在温度1600℃以上硅元素脱硫增强这一特性去脱硫，降低冶炼时间、成本的同时提升产品质量。
冶炼低碳无铝脱氧低硫钢时，温度达到1610℃后便停止加热，进行脱硫、合金化时，造流动性良好精炼微泡沫化白渣，碱度(2.6-3.2)根据每100公斤增0.05％硅的比例加入硅钙钡，硅含量按照此钢种硅元素上限(0.37％)计算配加。大氩气按照500L/min标准进行3分钟搅拌，短时间内把钢水中硫元素一次性脱至0.005％-0.008％之间，硫元素、硅元素符合钢种要求。
冶炼周期控制在38-45分钟(原操作法需要50-60分钟)，减少了加热时间，有效提升VD炉处理效果，提高了钢水纯净度，保证了产品内部质量，实现了铸机全流高效化生产。
具体操作内容如下：
精炼冶炼低碳无铝脱氧低硫钢时，关键在于利用好温度1600℃以上时，硅的活跃性提高，脱氧、脱硫能力增强这一特性，造好流动性精炼白渣。新操作法实施的前提是，前期钢水具备充分脱氧、脱硫条件，碱度(2.6-3.2)通过强氩气搅拌(500L/min)3分钟，快速脱氧、脱硫。
这一新操作法规定精炼工序操作如下：
转炉出钢进行渣洗操作，氩气搅拌出钢，取转炉离位样。
LF炉就位观察钢包钢渣情况，加白灰400-500公斤；根据钢渣黏稠情况加入化渣剂萤石球300-360公斤，进行加热造渣；
在LF炉加热过程中，根据加热声音加入60公斤至80公斤电石；
根据转炉离位样中硅含量通过加入100±50公斤硅铁，其它硅钙钡通过炉前手投加入，总量控制在此钢种硅含量的上限(0.37％)。如钢种12CrMovG硅含量上限为0.37％(净重钢水100吨硅铁按100公斤增加0.06％，硅钙钡100公斤增加0.05％)。
根据就位温度，精炼就位温度到达1590℃后停止加热，根据钢渣情况加入白灰，保证碱度同时必须兼顾钢渣流动性。氩气流量500L/min强搅拌3分钟，测温、取样蘸渣，此时LF就位样硫含量是0.010％左右，再次参考精炼炉就位样钢中硅含量加入硅钙钡，总量控制在0.37％。将钢水加热到1610℃后，进行合金化，根据钢渣状况加入200±50公斤白灰，保证碱度控制在2.6～3.2同时，钢渣还兼有流动性。
通过脱氧、脱硫、强搅拌、取温取样、加白灰等工序，保证钢渣碱度的同时，使钢水中硫含量控制在0.008％以下。
在LF炉冶炼过程中通过快速去除钢中硫含量，达到缩短冶炼时间长，提高精炼脱硫铝的等问题，从而保证VD炉工序处理效果、解决了由于生产时序紧张导致铸机缺流浇涛的问题。实现低成本、短冶炼周期、高产量、高洁净度、高质量生产尊定了基础。
实施例1
钢种12CrMoVG，转炉出钢测温、取离位样吊入LF工位，确认净重、吨数、脱氧程度、稠稀情况。钢渣稠稀正常时，测温、加热过程中加白灰450公斤、萤石球300公斤。
加热升温时在炉前根据声音加入60公斤(10公斤l袋)电石，前期根据转炉离位钢样硅含量，从料仓加150公斤硅铁。加热过程中在炉前加硅钙钡，总量控制在此钢种12CvMoVG硅含量上限(0.37％)，按照100吨钢水中加100公斤硅铁可增硅0.06％、加100公斤硅钙钡可增硅0.05％计算，尽早形成流动性精炼白渣。
控制氩气强度150L/min，根据就位温度判断，当达到1590℃后停止加热，搅拌1分钟，蘸渣样观察稠稀后加入100-300公斤白灰。大氩气搅拌3分钟后取就位样，测温，加热升温,根据就位样硅含量上限0.37％在炉前加硅钙钡(100公斤增0.05％硅)。
温度按4℃/min计算，升至1610℃便停止加热，进行合金化。进一步脱氧、脱硫观察钢渣加100±50公斤白灰，控制钢渣碱度2.2-3.2，大氩气500L/min搅拌3分钟，最终钢水硫含量≤0.08％以下，LF精炼炉脱硫结果见表：
实施例2
钢种12CrMovG，转炉出钢测温、取离位样，吊入LF工位，确认净重、吨数、脱氧程度、粘稀情况，钢渣偏稀时，测温、加热时白灰500公斤、萤石球260公斤，加热升温时在炉前根据声音60公斤(10公斤l袋)电石，前期根据转炉离位钢样硅含量，从料仓加150公斤硅铁，加热过程中在炉前加硅钙钡总量控制在此钢种12CvMovG硅含量上线(0.37％)100吨钢水100公斤硅铁增硅0.06％、100公斤硅钙钡增硅0.05％计算，尽早形成具有流动性精炼白渣，控制氩气强度150L/min，根据就位温度到1590℃停止加热，搅拌1分钟，蘸渣样观察粘稀加入200-300公斤白灰。大氩气搅拌3分钟，取就位样，测温，加热升温根据就位样硅含量按照上线0.37％在炉前加硅钙钡(100公斤增0.05％硅)控制，温度按4℃/min计算升至1610℃停止加热，合金化，进一步脱氧、脱硫观察钢渣加150士50公斤白灰，控制钢渣碱度2.6-3.2，大氩气500L/min搅拌3分钟，最终钢水硫含量≤0.08％以下，LF精炼炉脱硫结果见表：
实施例3
钢种12CrMovG，转炉出钢测温丶取离位样吊入LF工位，确认净重、吨数、脱氧程度、粘稀情况，钢渣偏粘正常加热时加白灰400公斤、萤石球350公斤，加热升温时在炉前根据声音60公斤(10公斤l袋)电石，前期根据转炉离位钢样硅含量，从料仓加150公斤硅铁，加热过程中在炉前加硅钙钡总量控制在此钢种12CvMovG硅含量上线(0.37％)100吨钢水100公斤硅铁增硅0.06％、100公斤硅钙钡增硅0.05％计算，尽早形成具有流动性精炼白渣，控制氩气强度150L/min，根据就位温度到1590℃停止加热，搅拌1分钟，蘸渣样观察粘稀加入150-300公斤白灰。大氩气搅拌3分钟，取就位样，测温，加热升温根据就位样硅含量按照上线0.037％在炉前加硅钙钡(100公斤增0.05％硅)控制，温度按4℃/min计算升至1610℃停止加热，合金化，进一步脱氧、脱硫观察钢渣加150士50公斤白灰，控制钢渣碱度2.6-3.2，大氩气500L/min搅拌3分钟，最终钢水硫含量≤0.08％以下，LF精炼炉脱硫结果见表：
该发明是利用硅元素在温度1600℃以上活跃增强，脱氧和脱硫能力增强的特性对低碳无铝脱氧低硫钢进行研究。运用LF炉将钢水加热至1600℃以上，达到脱氧脱硫所需要的最佳温度。在转炉出钢过程中采用出钢渣洗工艺，全程进行氩气搅拌，使精炼就位钢水提前成渣，钢水在精炼炉就位后在加热过程中加入白灰400-500公斤；根据钢渣黏稠情况加入化渣剂萤石球300-360公斤，并根据加热声音补加入60公斤至80公斤电石，达到快速造白渣。根据钢水成分配加硅钙钡进行脱氧，加入量按照成分要求硅上限进行加入，以达到快速脱氧的目的。根据钢渣情况加入白灰，将钢渣碱度控制在2.6～3.2，同时必须兼顾钢渣流动性。并进行大氩气搅拌，进行搅拌脱硫。
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 (3)
1.一种低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法，其特征在于：包括：
精炼冶炼低碳无铝脱氧低硫钢时，利用好温度1600℃以上时，硅的活跃性提高，脱氧、脱硫能力增强这一特性，造好流动性精炼白渣；具体精炼工序操作如下：
转炉出钢进行渣洗操作，氩气搅拌出钢，取转炉离位样；
LF炉就位观察钢包钢渣情况，加白灰400-500公斤；根据钢渣黏稠情况加入化渣剂萤石球300-360公斤，进行加热造渣；
在LF炉加热过程中，根据加热声音加入60公斤至80公斤电石；
根据转炉离位样中硅含量通过加入100±50公斤硅铁，其它硅钙钡通过炉前手投加入，总量控制在钢种要求的硅含量的上限；
根据就位温度，精炼就位温度到达1590℃后停止加热，根据钢渣情况加入白灰，保证碱度同时必须兼顾钢渣流动性；氩气流量500L/min强搅拌3分钟，测温、取样蘸渣，此时LF就位样硫含量是0.010％以下，再次参考精炼炉就位样钢中硅含量加入硅钙钡，总量控制在0.37％；将钢水加热到1610±10℃，进行合金化，根据钢渣状况加入200±50公斤白灰，保证碱度控制在2.6～3.2同时，钢渣还兼有流动性。
2.根据权利要求1所述的低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法，其特征在于：钢种12CrMovG硅含量上限为0.37％，净重钢水100吨硅铁按100公斤增加0.06％，硅钙钡100公斤增加0.05％。
3.根据权利要求1所述的低碳无铝脱氧低硫钢的快速冶炼方法，其特征在于：通过脱氧、脱硫、强搅拌、取温取样、加白灰等序，保证钢渣碱度的同时，使钢水中硫含量控制在0.008％以下。
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