潔淨鋼的生產方法
2023-09-21 09:09:45
專利名稱：潔淨鋼的生產方法
技術領域：
本發明涉及煉鋼方法技術領域，尤其涉及一種潔淨鋼的生產方法。
背景技術：
油套管、高壓鍋爐管及國內外質量要求更高的管材需要優質鋼生產，煉鋼工藝必須進行優化，才能滿足質量要求，因此便有了 「潔淨鋼」。「潔淨鋼」是指一類優質鋼產品，其中氧化物、硫化物夾雜含量很低，磷、氫、氮含量也很低。鋼中脫氧產物氧化鋁(Al2O3)和氧化矽(SiO2)內生夾雜的形成原因在於，鋼中溶解的氧和加入的鋁或矽脫氧劑之間的反應， 是典型的脫氧生成的夾雜物。點簇狀氧化鋁夾雜來自脫氧或二次氧化，是鋁脫氧鋼中的典型存在形式，由於具有較高的界面能，氧化鋁夾雜容易通過碰撞、聚集形成三維點簇狀，點簇狀夾雜內每個單體直徑約為1 5微米，在與其他顆粒碰撞、分離或聚集之前，這些單體可能是花盤型或多面體型夾雜物，矽夾雜由於在鋼水中為液態或玻璃質狀態，通常矽夾雜物為球形，亦可以聚集成點簇狀。目前，常用的煉鋼工藝包括轉爐冶煉、LF爐精煉、VD爐精煉和連鑄，在煉鋼過程中需要添加脫氧劑進行脫氧處理，例如在轉爐冶煉，鋼水處於強氧化期時，用矽和鋁作脫氧劑常伴隨生成氧化鋁(Al2O3)和氧化矽(SiO2),這些雜質往往彌散在鋼水中難以徹底去除， 所以煉鋼結束很難得到「潔淨鋼」。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種潔淨鋼的生產方法，既能減少鋁用量，又能保證煉鋼過程的可控性和穩定性，提高了精煉過程合金收得率及產品的潔淨度。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是潔淨鋼的生產方法，包括以下步驟 a.轉爐冶煉，採用雙渣煉鋼工藝，加脫氧劑還原處理，所述脫氧劑為錳鐵合金和電石，擋渣出鋼；b. LF爐精煉，送電熔化固體渣，此時餵Si50Bal2Cal2合金線進行浸入脫氧處理，還原狀態下添加合金調整化學成分達到標準要求；c.鋼包車餵線，對鋼水餵鋁線進行脫氧， 控制成品鋁含量按重量百分比0. 010-0. 025%，然後餵矽鈣線進行變質並進一步強化脫氧處理，控制成品鈣含量按重量百分比0. 0015-0. 0030%，控制鈣鋁含量比大於或等於0. 12 ；d. VD爐精煉，進行真空脫氫處理；e.連鑄。作為一種改進，在步驟a中，所述雙渣煉鋼工藝包括第一次造渣，第一次造渣為活性石灰、輕燒白雲石和氧化鐵皮，活性石灰的噸鋼加入量為40-50Kg，白雲石的噸鋼加入量為30-40Kg，氧化鐵皮的噸鋼加入量10-MKg，吹氧槍位控制在1. 2-1. 6m，氧氣的噸鋼吹入量為20-30Nm3，達到終點溫度控制在1420-1450°C，排放2/3渣量；第二次造渣，活性石灰的噸鋼補加量為15-20Kg，白雲石的噸鋼補加量為ΙΟ-MKg，低槍位控制在0. 8-1.細，氧氣的噸鋼吹入量為25-35Nm3，溫度控制在1620_1660°C吹煉。作為一種改進，在步驟a中，所述擋渣出鋼為出鋼末轉爐加擋渣球，出鋼過程中鋼包進行底吹氬，在氬氣攪拌下出鋼至1/4時隨流加入活性石灰9-12Kg/噸鋼，螢石I-Ig/噸鋼，電石0. 5-lKg/噸鋼，錳鐵合金。作為進一步的改進，在步驟a中，出鋼過程錳鐵合金加入量按鋼種成分要求的低限控制。作為一種改進，在步驟b中，Si50Bal2Cal2合金線噸鋼加入量為1_2 Kg。作為一種改進，在步驟b結束時，用活性石灰和螢石調整渣的流動性及鹼度。作為一種改進，在步驟d中，相對標準大氣壓真空度彡67 ，保持時間> 15min，並吹氬氣攪拌，氬氣攪拌流量控制在100-180NL/min。作為進一步的改進，在步驟d中，破真空後，軟吹氬氣，吹氣時間> 8min，軟吹氬氣的壓力控制在0. 3-0. 5Mpa。採用了上述技術方案後，本發明的有益效果是由於轉爐冶煉過程為鋼水的強氧化期，而在該過程中添加的脫氧劑為錳鐵合金和電石，可有效的減少矽和鋁的氧化產物，為後序精煉潔淨鋼創造良好條件；LF爐精煉過程鋼水為弱氧化期，此時餵Si50Bal2Cal2合金線，即能夠有效脫氧，脫硫，同時脫氧過程產生的蒸氣壓使覆渣變成吸附能力較強的泡沫渣；鋼包浮渣為白渣後，鋼水為還原期，調整成分及溫度合格後，鋼包車開離LF爐工位，先餵鋁線進行深脫氧，鋁收得率高，且鋁的氧化物形成的很少，然後餵矽鈣線變質及強化脫氧處理，將Al2O3轉化成12Ca0 · 7A1203，保證了潔淨鋼的潔淨度。
具體實施例方式一種潔淨鋼的生產方法，包括以下步驟
a.轉爐冶煉，採用雙渣煉鋼工藝，所述雙渣煉鋼工藝包括第一次造渣，第一次造渣為活性石灰、輕燒白雲石和氧化鐵皮，活性石灰的噸鋼加入量為40_50Kg，白雲石的噸鋼加入量為30-40Kg，氧化鐵皮的噸鋼加入量10-MKg，吹氧槍位控制在1. 2-1. 6m，氧氣的噸鋼吹入量為20-30Nm3，達到終點溫度控制在1420-1450°C，排放2/3渣量；第二次造渣，活性石灰的噸鋼補加量為15-20Kg，白雲石的噸鋼補加量為10-MKg，低槍位控制在0. 8-1. ^!，氧氣的噸鋼吹入量為25-35Nm3/t，吹煉終點溫度控制在1620_1660°C，出鋼過程加脫氧劑還原處理，所述脫氧劑為錳鐵合金和電石，擋渣出鋼，所述擋渣出鋼為出鋼末轉爐加擋渣球， 出鋼過程中鋼包進行底吹氬，在氬氣攪拌下出鋼至1/4時隨流加入活性石灰9-12Kg/噸鋼， 螢石I-Ig/噸鋼，電石0. 5-lKg/噸鋼以及錳鐵合金，其中，錳鐵合金加入量按鋼種含量要求的下限控制；
b.LF爐精煉，送電熔化開固體渣，餵矽鋇鈣線浸入脫氧，此時所化渣被鈣蒸汽壓膨化為吸附能力較強的泡沫渣，在鋼水弱氧化狀態下，強脫氧劑鈣和鋇同時存在的條件下矽被氧化的程度很小，足量的鈣、鋇存在下幾乎不氧化矽。繼續升溫調渣，補充活性石灰及螢石，此時用碳化矽、矽鐵合金進行擴散脫氧，還原狀態下添加合金調整化學成分達到標準要求，具體添加的合金根據所煉鋼種的牌號確定，用矽鈣鋇或矽鈣或電石合金伴隨加入脫氧，來平衡保持鋼水中鈣含量，以質量百分比計，精煉過程Ca含量平衡在10-25ppm，可有效降低鋼水粘度，有利於夾雜物上浮，此時餵Si50Bal2Cal2合金線進行浸入脫氧處理， Si50Bal2Cal2合金線噸鋼加入量為1_2 Kg，取樣分析調整成分，同時繼續升溫擴散脫氧，控制渣鹼度為2. 8-3. 5，精煉結束時，用活性石灰和螢石調整渣的流動性及鹼度，經LF爐精煉後鋼水以重量百分比計 P 彡 0. 010%, S ^ 0. 0030%, Ca:0. 0015-0. 0025%, Al :0. 012-0. 020% ；c.鋼包車餵線，鋼包車脫離LF爐時，鋼水已為還原期，對鋼水先餵鋁線進行脫氧，控制成品鋁含量按重量百分比0. 010-0. 025%，然後餵矽鈣線進行變質並進一步強化脫氧處理，將少量的Al2O3轉化成12Ca0 · 7A1203，控制成品鈣含量按重量百分比0. 0015-0. 0030%, 目標值控制在0. 0017-0. 0023%,控制鈣鋁含量比大於或等於0. 12 ；
d.VD爐精煉，進行真空脫氫處理，在該過程中，相對標準大氣壓真空度 15min，並吹氬氣攪拌，氬氣攪拌流量控制在100-180NL/min，破真空後，軟吹氬氣，吹氣時間彡8min，軟吹氬氣的壓力控制在0. 3-0. 5Mpa ；
e.連鑄，開澆過程長水口全封閉，氬氣保護澆注；中包採用高鹼度保溫覆蓋劑，連續測溫，恆速拉坯。鋼水氬後取樣分析結果[N]30ppm,[H] 1. 73ppm,
9ppm; 坯樣夾雜物分析AB⑶類夾雜均小於0.5級。根據煉鋼工藝，將煉鋼過程的氧化期分為三個階段強氧化期、弱氧化期和還原期，強氧化期出現在轉爐冶煉過程中，弱氧化期出現在LF爐精煉過程中，還原期出現在LF 爐精煉至白渣後，在這三個階段都需要對鋼水進行脫氧處理，本發明的主要發明構思為，強氧化期採用不易形成夾雜的脫氧劑脫氧處理，弱氧化期採用浸入式強脫氧和擴散脫氧聯合處理鋼水，還原期採用強劑脫氧處理。在提高鋼水溫度的同時，控制鈣的最佳含量範圍，既提高了鋼水流動性，還保證了鋼水的還原氣氛，各種合金的收得率得到了明顯提高。鈣處理鋼中鈣鋁類和鈣鋁矽類夾雜物成分與鈣含量密切相關，當鈣含量30ppm，夾雜物中氧化鈣含量較高，也容易形成高熔點的鈣鋁類夾雜，夾雜物固相率在一定範圍內隨著鈣含量的增加而上升，當鈣含量低於IOppm時，固相率超過60%，惡化鋼水流動性和可澆性。按照該工藝實施，酸溶鋁和總鋁的比例就達到80%以上，相應的鋼中的總氧量普遍降到了 12ppm 以下，減少了酸不溶鋁含量，提高了鋼水的純淨度，對防止鋼坯產生鼓包有明顯的作用；當鋼的純淨度提高到一定程度，即使夾雜物和低熔點元素在凝固過程中富集，但富集後的總量仍然非常少，且夾雜物尺寸也不大，不足以破壞金屬的連續性，軋制過程也就不容易引起鼓包，鑄坯質量有了明顯提高，降低了軋制過程的內鼓包缺陷所導致的廢品。本發明不局限於上述具體的實施方式，本領域的普通技術人員從上述構思出發， 不經過創造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.潔淨鋼的生產方法，其特徵在於包括以下步驟a.轉爐冶煉，採用雙渣煉鋼工藝，加脫氧劑還原處理，所述脫氧劑為錳鐵合金和電石， 擋漁出鋼；b.LF爐精煉，送電熔化固體渣，此時餵Si50Bal2Cal2合金線浸入鋼水進行脫氧處理， 還原狀態下添加合金調整化學成分達到標準要求；c.鋼包車餵線，對鋼水餵鋁線進行脫氧，控制成品鋁含量按重量百分比 0. 010-0. 025%，然後餵矽鈣線進行變質並進一步強化脫氧處理，控制成品鈣含量按重量百分比0. 0015-0. 0030%,控制鈣鋁含量比大於或等於0. 12;d.VD爐精煉，進行真空脫氫處理；e.連鑄。
2.如權利要求1所述的潔淨鋼的生產方法，其特徵在於在步驟a中，所述雙渣煉鋼工藝包括第一次造渣，第一次造渣為活性石灰、輕燒白雲石和氧化鐵皮，活性石灰的噸鋼加入量為40-50Kg，白雲石的噸鋼加入量為30-40Kg，氧化鐵皮的噸鋼加入量10_MKg，吹氧槍位控制在1. 2-1. 6m，氧氣的噸鋼吹入量為20-30Nm3，達到終點溫度控制在1420_1450°C，排放 2/3渣量；第二次造渣，活性石灰的噸鋼補加量為15-20Kg，白雲石的噸鋼補加量為10-MKg， 低槍位控制在0. 8-1.細，氧氣的噸鋼吹入量為25-35Nm3，吹煉終點溫度控制在 1620-1660°C。
3.如權利要求1所述的潔淨鋼的生產方法，其特徵在於在步驟a中，所述擋渣出鋼為出鋼末轉爐加擋渣球，出鋼過程中鋼包進行底吹氬，在氬氣攪拌下出鋼至1/4時隨流加入活性石灰9-lIg/噸鋼，螢石I-Ig/噸鋼，電石0. 5-lKg/噸鋼，錳鐵合金。
4.如權利要求3所述的潔淨鋼的生產方法，其特徵在於在步驟a中，錳鐵合金加入量按鋼種成分要求的低限控制。
5.如權利要求1所述的潔淨鋼的生產方法，其特徵在於在步驟b中，Si50Bal2Cal2合金線噸鋼加入量為1-2 Kg。
6.如權利要求1所述的潔淨鋼的生產方法，其特徵在於在步驟b結束時，用活性石灰和螢石調整渣的流動性及鹼度。
7.如權利要求1所述的潔淨鋼的生產方法，其特徵在於在步驟d中，相對標準大氣壓真空度彡67Pa，保持時間> 15min，並吹氬氣攪拌，氬氣攪拌流量控制在100-180NL/min。
8.如權利要求7所述的潔淨鋼的生產方法，其特徵在於在步驟d中，破真空後，軟吹氬氣，吹氣時間彡8min，軟吹氬氣的壓力控制在0. 3-0. 5Mpa。
全文摘要
本發明公開了一種潔淨鋼的生產方法，屬於煉鋼方法技術領域，包括以下步驟a.轉爐冶煉，採用雙渣煉鋼工藝，加脫氧劑還原處理，擋渣出鋼；b.LF爐精煉，送電熔化固體渣，此時餵Si50Ba12Ca12合金線進行浸入脫氧處理；c.鋼包車餵線，鋼包車餵鋁線進行脫氧，控制成品鋁含量按重量百分比0.010-0.025%，然後餵矽鈣線進行變質並進一步強化脫氧處理，控制成品鈣含量按重量百分比0.0015-0.0030%，控制鈣鋁含量比大於或等於0.12；d.VD爐精煉；e.連鑄。本發明既能減少鋁用量，又能保證煉鋼過程的可控性和穩定性，提高了精煉過程合金收得率及產品的潔淨度，廣泛應用於潔淨鋼的生產過程中。
文檔編號C21C7/00GK102329917SQ201110302240
公開日2012年1月25日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者劉雲龍, 國煥然, 張雲三, 張增江, 張建彬, 王林順, 趙俊剛 申請人:山東墨龍石油機械股份有限公司