CN1903479A

CN1903479A - 具有良好钢水浇铸性能的钢液真空处理工艺

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Publication number: CN1903479A
Application number: CN 200610019774
Authority: CN
Inventors: 李具中; 林立平; 田义胜; 王安军; 陈清泉; 李刚; 李建民; 李凤喜
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2007-01-31

Abstract

本发明涉及具有良好钢水浇铸性能的钢液真空处理工艺，它包括向真空室内加入复合精炼剂的步骤；复合精炼剂包括CaO、Al₂O₃、金属Al，各组分的重量百分比为：CaO 30－60％、Al₂O₃ 10－40％、金属Al 10－60％；复合精炼剂加入量为1.25－5.0公斤/吨钢液。本发明工艺采用组分为CaO、Al₂O₃、金属Al的复合精炼剂替代铝丸，脱氧产物形成了复合相液态，相对于以往以金属Al脱氧，生成单纯Al₂O₃固相产物来说，夹杂物易于上浮和去除，提高了钢水纯净度，而且消除了由于Al₂O₃堆积，钢包水口钢水流动畅通，钢水的浇铸性能良好，长期以来存在的浇注过程中大包钢流不下来的问题得到了根本的解决。

Description

具有良好钢水浇铸性能的钢液真空处理工艺

技术领域

本发明涉及炼钢的生产工艺，特别是炼钢生产工艺中的钢液真空处理工艺。

背景技术

在炼钢生产工艺流程中，炉外精炼是界于炼钢和连铸之间的一个精炼过程，钢液真空处理工艺是炉外精炼中广泛应用的一种手段。钢液真空处理工艺主要有：真空炉钢液真空处理工艺(VOD)、双循环钢液真空处理工艺(RH)、单循环钢液真空处理工艺(DH)等。整个钢液真空处理工艺的时间一般为20-40分钟。

RH法又称真空循环脱气法，是目前生产高品质钢应用最普遍的一种炉外精炼工艺方法。RH精炼的冶金功能主要有：去除钢中气体，即O、N、H等；脱碳；合金化，微调钢液成分；去除夹杂物；均匀钢液成分和温度等功能。钢液经真空处理后可提高纯净度，使钢材的纵向和横向机械性能均匀，提高延伸率、断面收缩率和冲击韧性。常规的RH法主要用于钢的脱气，近年来，随着各种特殊钢(如硅钢、不锈钢)的飞速发展和广泛应用，随着用户对超低碳钢和氮、氧、磷、硫、氢含量要求极低的超高洁净钢的需求剧增，促使已装备有RH设备的钢厂和冶金工作者不断改进RH处理工艺，增加RH功能，如RH-KTB、RH-MFB等新的RH工艺，利用RH冶炼特殊钢和超高洁净钢。

目前，一般RH处理工艺过程是：真空条件下，首先对钢液进行脱碳，然后为加入脱氧剂的步骤，对脱碳后的钢水加入脱氧剂脱氧，最后进行加入合金的步骤，进行钢液的合金化处理，使钢液的获得化学成分符合钢种的要求。

由于铝能有效地将钢液中的氧降到较低水平，在1600℃温度条件下，与0.02％酸溶铝平衡的氧含量大约为I4×10^-6，所以，现有钢液真空处理工艺中均采用铝丸作为脱氧剂使用。钢液RH处理后，被运送到连铸机，进行连续铸造，以生产合格连铸坯。

武钢二炼钢采用上述RH工艺生产BDG等RH处理超低碳钢，连铸生产浇铸过程中、尤其在浇铸的末期，大包钢水流动不畅、钢包水口通钢量越来越小，钢流下不来，拉坯无法正常进行。当大包钢流下不来时，不得不降低拉速，或者进行人工烧氧引流维持浇铸，带来安全隐患和质量隐患；为了避免浇铸中断，被迫将大包剩余钢水倒入渣罐翻掉，严重影响钢水收得率和生产的稳定顺行。随着铁矿石等原材料的涨价，钢铁料成本大幅度上升，末期钢流下不来的问题，成为生产过程中制约钢铁料成本的十分关键的因素。

导致钢水流动不畅的原因很多，钢水温度低，往往会导致钢水流动不畅，甚至水口堵塞，连铸无法正常进行。但是，如果钢水温度十分正常的情况下，大包钢流下不来，不同的钢厂会有不同的原因和解决方法。

宝钢一炼钢在浇注某些钙处理的钢种时，曾一度发生钢包水口结瘤现象，出现钢包水口通钢量越来越小从而造成中间包内钢水重量持续下降，无法满足正常拉速下的浇注作业，不得不降低拉速确保中间包内一定的钢水重量，严重时造成浇注中断，影响整个炼钢生产的节奏。

武钢二炼钢发生大包钢流下不来的典型钢种是BDG，这种钢须经用户把冲剪的钢片或组装成一定结构的铁芯进行脱碳退火，使其达到理想的磁感和铁损值后使用，因而，称其为半工艺型电工钢，其化学成分见表1。“B”、“D”、“G”分别是“半”、“电”、“钢”三个字汉语拼音的第一个字母。由于该钢成分设计上，不仅要求极低碳，而且还要求钢中Als和P相对较高，因此该钢水的流动性很差。武钢自生产该品种以来就一直存在浇注过程中大包钢流下不来的问题，曾尝试过许多措施，但效果均不理想。

表1：

化学成分	C	Si	Mn	P	S	Als
化学成分	C	Si	Mn	P	S	Als	目标	≤0.0025	0.50	0.50	0.08	≤0.010	0.35
范围	≤0.006	0.25～0.7	0.30～0.70	0.05～0.11	≤0.012	0.25～0.50	目标	≤0.0025	0.50	0.50	0.08	≤0.010	0.35

经分析，在钢水温度十分正常的情况下，出现大包钢流不下来的原因有以下几种：

1、与大包钢水中的Al₂O₃夹杂有关。为了调查钢流下不来的原因，技术人员将浇注时发生钢流不下来的大罐滑板留样，滑板水口孔有明显的夹杂物堆积，并且分外层、中间层和内层的层状结构，内层是在钢包滑板打开前清洗水口后的遗留物。将滑板水口内的堵塞物取样用扫描电镜观察分析，外层为Al₂O₃，中间层为六铝酸钙。由此可以推断，外层的是在浇注过程中Al₂O₃不断沉积的结果，而内层的六铝酸钙是浇注结束时，钢包渣粘附的结果。由此也可以推断，浇注过程中大包钢流不下来，与大包钢水中的Al₂O₃夹杂有关。经真空处理工艺的超低碳钢，在真空处理工艺脱碳后，一般也是采用金属Al丸进行脱氧。由于超低碳钢在脱碳结束时，钢中残留了大量的O，用铝丸脱氧后，在钢中形成大量的Al₂O₃，这种脱氧产物呈固态，在RH工艺过程中随钢水运动，因而会粘浮在插入管表面，导致插入管内经变小，影响进一步循环的效果。而且由于钢水二次氧化和温度降低所产生的Al₂O₃夹杂物在浇铸时很容易粘附在钢包水口壁上，引起钢水流动不畅，影响钢水的浇铸性能。

2、影响钢水流动性的因素还包括钢水的粘度，而钢水成分对钢水粘度有着直接的影响，尤其是钢中的C含量，由于超低碳钢C含量极低，钢水的粘度要比普碳钢高，钢水的流动性就差得多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有良好钢水浇铸性能的钢液真空处理工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

具有良好钢水浇铸性能的钢液真空处理工艺，它包括向真空室内加入复合精炼剂的步骤，复合精炼剂包括CaO、Al₂O₃、金属Al，各组分的重量百分比为：

CaO 30-60％、

Al₂O₃ 10-40％、

金属Al 10-60％；

复合精炼剂加入量为1.25-5.0公斤/吨钢液。

上述方案中，复合精炼剂加入的时间为：真空处理工艺开始后5分钟至真空处理工艺结束前5分钟之间。

上述方案中，它还包括向真空室内加入合金的步骤；加入合金的步骤在加入复合精炼剂的步骤的同时或以后进行。

上述方案中，复合精炼剂中CaO、Al₂O₃来源于铝酸钙，复合精炼剂为铝酸钙与金属铝屑的混合物；复合精炼剂中SiO₂的重量含量≤5％、全C的重量含量≤0.15％、H₂O的重量含量≤1％。

上述方案中，合金为P-Fe合金。

本发明工艺采用组分为CaO、Al₂O₃、金属Al的复合精炼剂替代铝丸，脱氧产物形成了复合相液态，相对于以往以金属Al脱氧，生成单纯Al₂O₃固相产物来说，夹杂物易于上浮和去除，提高了钢水纯净度，而且消除了由于Al₂O₃堆积，钢包水口钢水流动畅通，钢水的浇铸性能良好，长期以来存在的浇注过程中大包钢流不下来的问题得到了根本的解决。

对于RH工艺，本发明工艺可避免插入管管径变小的现象，从而提高了插入管使用寿命。

与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

1、复合精炼剂加入的时间为：真空处理工艺开始后5分钟至真空处理工艺结束前5分钟之间，这样既保证了真空处理工艺脱碳的时间，又可充分保证脱氧的时间。

2、加入合金的步骤在加入复合精炼剂的步骤的同时或以后进行，保证了工艺合金化的时间。且利用合金化方法也可以改善钢水的浇注性能。

3、复合精炼剂主要成分之一为铝酸钙，成本低，但要求铝酸钙的SiO₂、全C(T.C)、H₂O的含量应保持在较低的水平，即越小越好。

4、合金为P-Fe合金；钢中的P含量增加，钢水粘度下降，理论上，BDG等钢水中的P含量高，可改善钢水的流动性和浇注性能。

具体实施方式

本发明具有良好钢水浇铸性能的钢液真空处理工艺实施例1-7。本发明实施例1-7为BDG生产的工艺中的RH真空处理工艺，整个工艺过程为22-25分钟，BDG生产的工艺中的其它工序包括转炉冶炼和连铸工艺都保持不变。转炉冶炼采用80t复吹转炉；RH工艺设备为RH-KTB、RH-MFB。

本发明实施例1-7，钢水到RH处理位后，测温、取样，开始RH处理，对钢液进行脱碳处理，真空处理工艺开始后5分钟至真空处理工艺结束前5分钟之间的时间段内，通过供料系统称量后向真空室内投入复合精炼剂，在开始向真空室内加入精炼剂前可对钢液进行定氧和测温，以帮助确定复合精炼剂的加入量。复合精炼剂是特定成分的铝酸钙与金属铝屑混合后，通过压球机压成椭球状，再进行加热干燥而得。复合精炼剂中CaO、Al₂O₃来源于铝酸钙，CaO、Al₂O₃、金属Al是这种复合精炼剂的主要组分，其重量百分比分别为：

CaO 30-60％、

Al₂O₃ 10-40％、

金属Al 10-60％。

复合精炼剂中的SiO₂的重量含量≤5％、全C的重量含量≤0.15％、H₂O的重量含量≤1％(见表2)，以避免对钢液的真空处理造成不良影响。

表2：

组元	CaO	Al₂O₃	SiO₂	金属Al	T.C	H₂O
组元	CaO	Al₂O₃	SiO₂	金属Al	T.C	H₂O	Wt％	30-60	10-40	≤5	10-60	≤0.15	≤1.0

实施例1-7的精炼剂各组分加入量组成见表3，其中SiO₂、T.C、H₂O的含量很低，可以忽略不计。

表3：

实施例	复合精炼剂的加入量，kg	复合精炼剂的重量含量，％
		复合精炼剂的重量含量，％			CaO	Al₂O₃	金属Al
		1	100	30	CaO	Al₂O₃	金属Al	10	60
2	150	1	100	30	60	20	20	10	60
2	150	3	200	45	60	20	20	15	40
4	250	3	200	45	55	35	10	15	40
4	250	5	300	40	55	35	10	40	20
6	350	5	300	40	30	30	40	40	20
6	350	7	400	35	30	30	40	35	30

实施例1-7中，钢液重量均为80吨/炉，复合精炼剂加入量一般在100-400公斤/炉之间，即：1.25-5.0公斤复合精炼剂/吨钢液。

实施例1-7中还包括向真空室内加入合金的步骤，加入合金的步骤在加入精炼剂的步骤的同时或以后进行，合金为P-Fe合金，其加入量为1.25-3.75公斤/吨钢。

本发明实施例1-7，在加入精炼剂和加入合金后均将钢液进行RH循环搅拌2分钟以上，加入精炼剂和加入合金时间见表4。

表4：(时间：分钟)

实施例	RH工艺时间	加入精炼剂的时间(RH工艺开始后)	加入合金的时间(RH工艺开始后)
实施例	RH工艺时间	加入精炼剂的时间(RH工艺开始后)	加入合金的时间(RH工艺开始后)	1	22	12	12
2	22	5	12	1	22	12	12
2	22	5	12	3	25	20	20
4	25	10	10	3	25	20	20
4	25	10	10	5	22	10	10
6	22	12	12	5	22	10	10
6	22	12	12	7	22	12	12

本发明工艺实施例1-7均消除了由于Al₂O₃堆积，钢包水口钢水流动畅通，钢水的浇铸性能良好。

本发明还可以适用于真空炉钢液真空处理工艺(VOD)、单循环铁水真空处理工艺(DH)等真空处理工艺。

Claims

1、具有良好钢水浇铸性能的钢液真空处理工艺，它包括向真空室内加入复合精炼剂的步骤，其特征在于：复合精炼剂包括CaO、Al₂O₃、金属Al，各组分的重量百分比为：

CaO 30-60％、

Al₂O₃ 10-40％、

金属Al 10-60％；

复合精炼剂加入量为1.25-5.0公斤/吨钢液。

2、如权利要求1所述的工艺，其特征在于：复合精炼剂加入的时间为：真空处理工艺开始后5分钟至真空处理工艺结束前5分钟之间。

3、如权利要求1所述的工艺，其特征在于：它还包括向真空室内加入合金的步骤；加入合金的步骤在加入复合精炼剂的步骤的同时或以后进行。

4、如权利要求1所述的工艺，其特征在于：复合精炼剂中CaO、Al₂O₃来源于铝酸钙，复合精炼剂为铝酸钙与金属铝屑的混合物；复合精炼剂中SiO₂的重量含量≤5％、全C的重量含量≤0.15％、H₂O的重量含量≤1％。

5、如权利要求3所述的工艺，其特征在于：合金为P-Fe合金。