CN1410558A - 钢水脱磷的真空处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢水脱磷的真空处理方法，属真空精炼技术领域。本方法是在真空减压脱气条件下添加脱磷物质去除钢水中磷，即在真空减压的碳氧反应阶段内，用喷枪或料仓向真空室钢水熔池提供脱磷反应所需要的氧气或氧化铁，再通过高位料仓和喷枪联合或独立添加石灰基块状熔剂和粉剂迅速实施脱磷。本方法也有助于防止钢包渣回磷，选择脱磷停滞期补加适量石灰基熔剂调控钢包渣成分。本方法具有可以独立或同时使用低成本的块状脱磷熔剂和粉剂，添加速率范围宽，防止回磷无需去除钢包顶渣等特点，适合用于生产低磷、超低磷含量的弱脱氧钢、超低碳铝镇静钢和铝、硅镇静钢。

Description

钢水脱磷的真空处理方法
技术领域
本发明涉及一种钢水脱磷的真空处理方法，具体地说是一种在真空减压脱气条件下添加脱磷物质去除钢水中磷的方法，属于真空精炼技术领域。
背景技术
钢水氧化脱磷的方法一般在钢水到达真空脱气处理以前的工序完成，在专利文献International Publication Number：WO 00/68442.Method ofdecarburization and dephosphorisation of a molten metal.16 November 2000中，公开了“一种金属液脱碳和脱磷的方法”，该方法在真空脱气装置中，借助于安装在顶部的喷枪向真空脱气室钢水表面喷吹氧气和粉剂脱磷。由于粉剂和氧气共用一支喷枪，用于钢水深脱磷存在以下缺点：同时用氧气作为传输气体向真空室熔池喷粉，氧气/粉剂的物质流量比难以独立调控；喷吹过程部分粉剂在到达真空室钢水熔池以前被真空泵排出，粉剂的利用率降低；喷粉过程脱磷的速率受到喷粉罐容量限制，处理时间或钢水温度损失较大；不能利用廉价块状原料，粉剂成本高。
发明内容
本发明目的是提供一种钢水脱磷的真空处理方法，能克服上述技术存在的缺点，采用本发明可方便地使用粉剂和低成本的非粉体熔剂，熔剂利用率高及添加熔剂速率可调性宽。
本发明的目的是通过下列措施来实现，本发明提供一种钢水脱磷的真空处理方法，由顶枪(10)向真空室(1)内的钢水面喷吹氧气和脱磷熔剂，其特征在于在脱碳阶段钢水真空循环3min后，用顶枪向真空室内钢水熔池表面喷吹氧气，在此期间，由高位料仓(9)通过合金溜槽向钢水熔池添加粒度为3～5mm的块状石灰基熔剂(8)，通过提升气体的导管(2)输送氩气驱动钢水从上升管(3)上升、搅拌并与熔剂反应；真空处理10min，再通过顶枪向真空室熔池喷吹氧气，其间从高位料仓补加块状石灰基熔剂，或吹氧后立即用顶枪喷吹石灰基粉剂强化脱磷，真空处理抑制回磷无需去除钢包顶渣。
本发明钢水脱磷的真空处理方法，其特征在于所说的用顶枪向真空室钢水熔池表面喷吹的氧气，喷吹量为每kg石灰基熔剂添加0.06～0.260Nm3的氧气；必要时可以用高位料仓或顶枪提供氧化铁形式的固态氧。
本发明钢水脱磷的真空处理方法，其特征在于所说的由高位料仓添加3～5mm的块状石灰基熔剂是一种活性石灰和助熔剂萤石的混合物，配料组成(按质量)为活性石灰(CaO)60％，萤石(CaF2)40％，每t钢水添加2～5kg。
本发明钢水脱磷的真空处理方法，其特征在于所说的吹氧后立即用顶枪喷吹石灰基粉剂强化脱磷，所用的石灰基粉剂是石灰和助熔剂萤石的粉剂混合物，配料组成(按质量)为石灰(CaO)70％，萤石(CaF2)30％，添加速率为100～120kg/min，必要时还可以与料仓添加配合使用。
本发明所采用的装置真空室(1)位于钢包(4)的上方，真空室下部连通插入管的上升管(3)和下降管(7)，插入管穿过钢包渣(6)浸入钢水(5)，在真空条件下，提升气体氩气通过导管(2)引入上升管(3)内驱动钢水涌入真空室。
脱碳初期钢水真空循环3min后开始脱磷，钢水中的磷可以通过以下反应去除：
因此，用一支可以提供氧气或粉剂的顶枪向真空室钢水熔池喷吹氧气，氧气数量取决于脱磷消耗的氧和处理结束的温度。添加脱磷反应需要的石灰基熔剂可以采用多种方法，如：顶枪吹氧过程通过高位料仓(9)向真空室钢水熔池添加块状石灰基熔剂(8)；吹氧结束后立即用顶枪喷粉；高位料仓添加块状石灰基熔剂联合顶枪喷粉。添加的方式和熔剂数量取决于钢水初始磷、目标磷的含量和处理时间。由于加料速率的可调范围宽，钢水中的铁和磷在氧化反应过程产生的热效应对熔池有补偿温度额外损失的作用，所以，无需担心熔剂和氧的物质比例调控、温度或时间的损失。从上升管涌入真空室的钢水与熔剂和氧发生反应，钢水-熔剂反应的搅拌力可以通过上升管提升氩气流量调节，钢水通过下降管返回钢包，脱磷反应生成物上浮排入钢包渣，部分熔剂随钢流吸入上升管继续下一轮循环。整个脱磷时间小于脱碳时间，整个脱磷操作不损害真空脱气的功能。
本发明的方法也有助于防止钢包渣回磷，防止已去除的磷返回钢水须使钢包熔渣保持足够的磷容量。选择脱磷停滞期补加适量石灰基熔剂调控钢包渣成分，一般在真空处理10min脱磷停滞时，用顶枪向真空室熔池吹氧气，其间用料仓添加廉价块状石灰基熔剂，或者喷吹包括氧化铁在内的石灰基粉剂，继续脱磷并形成一种碱度高的、可抑制回磷的钢包渣。
本发明钢水脱磷的真空处理方法，其特征在于所说的真空处理抑制回磷无需去除钢包顶渣，钢包渣的成分中(按质量％)，(CaO/SiO2)/Al2O3大于0.2。
本发明钢水脱磷的真空处理方法，其特征在于所说的真空处理抑制回磷无需去除钢包顶渣，钢包渣成分中的CaF2(质量％)为0.8～3.0。
本发明的方法在脱磷处理结束以后，不但克服品种钢在现有流程的回磷问题，还可以使钢水磷含量迅速降低20～40ppm，达到50ppm甚至更低的磷含量，氮含量也小于20ppm。改变RH真空脱气工序脱磷困难的现状，适合批量生产超低碳和超低氮范围的超低磷品种钢，改善凝固过程磷的偏析，提高钢的性能与质量。
本发明具有如下突出的优点及效果：
1、本发明可以独立或同时使用低成本的块状脱磷熔剂和粉剂，添加速率范围宽，脱磷反应需要的氧可以用顶枪喷吹或料仓添加综合调节，防止回磷无需去除钢包顶渣。
2、本发明铁和磷在氧化反应过程产生的热效应对熔池有补偿温度额外损失的作用，整个操作不损害真空脱气的功能和时间。
3、本发明处理结束以后不但克服现有流程回磷问题，还可以使钢水磷含量迅速降低，提高钢的性能与质量。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是实施本发明方法的真空脱气设备纵剖面简图。图中(1)为真空室，(2)为提升气体导管，(3)为插入管的上升管，(4)为钢包，(5)为钢水，(6)为钢包渣，(7)为插入管的下降管，(8)为块状石灰基熔剂，(9)为高位料仓，(10)为顶枪。
图2是本发明方法与比较例在生产中测定的磷的含量。
图中数据点●为本发明方法，数据点○为比较例。
具体实施方式
实施例1：在图1所示的RH真空脱气装置上采用本发明方法处理了4炉弱脱氧钢和2炉铝、硅镇静钢，由于添加的熔剂数量取决于钢水初始磷、目标磷的含量和处理时间，因此，以下工艺条件中给出了氧气和熔剂等技术参数的范围：
块状熔剂组成           60％活性石灰和40％萤石；
粉剂组成               70％活性石灰和30％萤石；
添加速率               100～120kg/min；
氧气喷吹量             每kg熔剂喷吹0.06～0.260Nm3氧气；
熔剂添加量             每t钢水2～5kg熔剂；
喷吹枪位               真空室底部上方2～4m；
钢包渣成分中(质量％)   (CaO/SiO2)/Al2O3大于0.2；
钢包渣成分中(质量％)   CaF2的含量为0.8～3.0。
比较例采用常规工艺。
图2比较了本发明实施例与比较例在钢水到达真空处理前以及连铸前测定的磷含量。从图2测定的结果可见：常规流程的比较例存在10～30ppm的回磷量。采用本发明的方法不仅解决了回磷问题，当钢水初始磷含量为70～90ppm时，还可以使磷含量迅速降低20～40ppm，达到50ppm甚至更低的磷含量，氮含量也小于20ppm，整个操作不损害正常脱气的功能和时间。
从实施例可看出，采用本发明的方法可经济地实施真空精炼脱磷，为炼钢和后工序批量生产超低碳、超低磷优质冷轧薄板提供新的技术手段。
本发明的方法适合在减压脱气装置中生产低磷、超低磷范围的弱脱氧钢，超低碳铝镇静钢和铝、硅镇静钢。

Claims (6)

1.一种钢水脱磷的真空处理方法，由顶枪(10)向真空室(1)下部的钢水(5)表面喷吹氧气和脱磷熔剂，其特征在于在脱碳阶段钢水真空循环3min后，用顶枪向真空室内钢水熔池表面喷吹氧气，在此期间，由高位料仓(9)通过合金溜槽向钢水熔池添加粒度为3～5mm的块状石灰基熔剂(8)，通过提升气体的导管(2)输送的氩气驱动钢水从上升管(3)上升、搅拌并与熔剂反应；真空处理10min，再通过顶枪向真空室熔池吹氧，其间从高位料仓补加块状石灰基熔剂，或吹氧后立即用顶枪喷吹石灰基粉剂强化脱磷，真空处理抑制回磷无需去除钢包顶渣。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于所说的用顶枪向真空室钢水熔池表面喷吹的氧气，喷吹量为每kg石灰基熔剂添加0.06～0.260Nm3的氧气。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于所说的由高位料仓添加3～5mm的块状石灰基熔剂是一种活性石灰和助熔剂萤石的混合物，配料组成(按质量)为活性石灰(CaO)60％，萤石(CaF2)40％，每t钢水添加2～5kg。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于所说的吹氧后立即用顶枪喷吹石灰基粉剂强化脱磷，所用的石灰基粉剂是石灰和助熔剂萤石的粉剂混合物，配料组成(按质量)为石灰(CaO)70％，萤石(CaF2)30％，添加速率为100～120kg/min。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于真空处理抑制回磷无需去除钢包顶渣，钢包渣的成分中(按质量％)，(CaO/SiO2)/Al2O3大于0.2。
6.根据权利要求1所述方法，其特征在于真空处理抑制回磷无需去除钢包顶渣，钢包渣成分中的CaF2(质量％)为0.8～3.0。
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