转炉生产超低碳钢过程中rh脱碳处理方法

专利名称：：转炉生产超低碳钢过程中rh脱碳处理方法
技术领域：
：本发明涉及一种转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，可有效防止转炉工艺生产超低碳钢过程中RH插入管粘渣，属于钢铁冶金
技术领域：
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背景技术：
：RH真空处理技术是生产高质量品种钢的重要炉外精炼手段。目前世界上许多转炉炼钢厂生产线均配置了RH精炼炉，并常采用该设备对包括IF钢在内的超低碳钢进行脱碳处理。在IF钢或其它超低碳钢生产中常常出现插入管较严重的粘渣现象，致使插入管变粗增大，RH处理时钢包净空减小，影响精炼工艺的正常进行。为此常常要进行大量耗时的清理，还会引起插入管损坏，时常导致真空室提前下线，使连续生产受到严重制约，规模效应得不到充分发挥，在很大程度上影响了生产。在处理其它钢种时插入管的粘渣则要轻微许多。这说明超低碳钢与其它钢种的特性及其生产工艺的差别对RH插入管的粘渣有重要影响。这些差别主要包括(1)钢水流动性与钢水处理温度和时间在RH处理温度下，良好的钢液流动性有利于在液面升降过程中，钢水从插入管表面的脱落，减弱渣层中钢的锚固作用。相反钢液的凝固温度高，容易导致渣层上钢水的冷凝和对粘渣的稳固；而RH处理温度低，有利于对耐材的保护，减轻渣钢对耐材的浸渗，削弱插入管挂渣粘渣的基础；延长RH处理时间，不利于减轻粘渣。(2)脱氧方法与脱氧产物的特性超低碳钢生产中通常是铝脱氧镇静钢，且采用预脱氧工艺，脱氧产物中有大量的高熔点Al203产生，同时，铝镇静钢会与高铝耐材发生反应，在插入管外壁形成氧化物沉积，或在高温下与渣中的氧化物组元发生反应生成莫来石(熔点181CTC)和铁尖晶石(FeAl204熔点178(TC)。同时，这些高熔点化合物的形成，又会造成炉渣粘度增大、流动性降低，增加粘渣能力。(3)钢包渣组成与性质目前超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分按重量百分比一般控制为Si026.012.0%、Ca020.030.0%、A120320.030.0%、Mg08.015.0%、FeO15.025.0%、MnO5.010.0%。与其它钢种相比，超低碳钢钢包渣含有较高的FeO、Al203等组分，且CaO/Al203、(Ca0/Si02)/Al203较低。当温度降低时，这种渣容易析出高熔点物相。如2MgC^Si02(镁橄榄石)和MgC^Al203(铝镁尖晶石)，其熔点分别高达189(TC、2135°C，还会形成MgO'FeO(铁橄榄石)及3八12032Si02(莫来石)等高熔点复合化合物。即使形成MgSi02(斜顽辉石)，其熔点也在1577。C。炉渣一旦与插入管粘附就很难被熔掉，这样不断堆积，就会使插入管增粗变大，以致不能继续使用。(4)钢渣界面性质RH处理超低碳钢时，钢渣中含有很高的FeO和MnO，钢水中的相对其它钢种时高出许多，渣一钢间的界面张力较小，渣钢不易分离，使得RH插入管在粘附渣的同时又裹入金属液。这种钢渣混巻导致粘渣层自碎性减弱，给后续清理带来极大的困难。此外，由于钢渣混巻，增大了粘渣层的密度和导热能力，堆积越来越大的粘渣层，犹如巨大的吸热体和散热体，随着RH处理过程液面的升降，先粘结渣钢混合体起着吸收、散失钢液热量、降低附近渣钢熔体温度的作用，促进未凝渣冷凝析出高熔点相，进一步增大粘渣层。插入管粘渣的实质，是精炼过程钢水一耐材一熔渣之间的相互作用，其中既有物理粘附，又有化学粘结等不同的结合方式。引起这些物理和化学作用，有耐材材质、钢水特性和生产工艺等因素。目前针对防止粘渣采用的方法及其优缺点如下(1)改进插入管材质，提高抗钢包渣侵蚀能力，降低钢包渣对插入管的粘着。已有研究表明，渣钢渗入耐材是粘渣的主要原因，因此，通过提高耐材致密性，增强抗热震性，减少使用过程中的开裂，就可降低插入管的挂渣能力。如使用超微粉凝聚结合的高铝一尖晶石浇注料等。目前很多生产厂采用的就是这类插入管材料，但粘渣现象并未得到很好的解决，说明还需要有其它措施。(2)采用机械扒除的方法，将粘渣物扒落，清除粘渣。分析表明，粘渣层往往夹杂冷钢，冷钢对粘渣层起了锚固作用，它们的存在会使含有高熔点相的粘渣物更加坚固。因此，机械扒出需要施加较大的外力，容易使插入管损坏。这一方法适用于夹杂金属较少的粘渣层，但当RH多用于生产含碳较低的铝脱氧镇静钢时，钢渣分离不好。在熔渣对耐材的相似相溶，造成粘渣的同时，又有一些钢水附着与挂渣层，就形成了牢固的粘渣层，机械扒除就比较困难。(3)通过高温火矩对粘渣层进行熔蚀清除。此法对于粘渣不多或熔点不高的粘着物的去除是可行的。但是由于粘着物含有许多高熔点物相，火焰清除是很困难的。而且，火焰清理劳动强度大、处理时间长，难以满足连续生产需要。(4)基于冶金熔渣理论，通过改进钢包渣性质，降低熔渣中高温析出相的熔点，增加渣的流动性，减弱熔渣对插入管的粘附，来改善RH插入管的粘渣。此法与机械扒渣和火焰熔渣相比，是通过抑制粘渣来实现RH的正常生产，无须增加清理装置，而且不增加RH工位的处理时间，对提高RH的生产能力有较大的作用。从以上分析可以看出，第(4)种方法最为简单实效，本发明采取对RH钢包渣变性的技术路线来实现防止超低碳钢生产过程中RH插入管粘渣的目标。
发明内容本发明所要解决的问题是克服转炉工艺生产超低碳钢过程中RH插入管粘渣的问题。本发明的技术方案是提供一种转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，g卩将超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分按重量百分比控制为Si025.011.0%、Ca040.048.0%、A12037.515.0%、MgO7.512.0%、Fe0《20.0%、Mn0《7.0%，其余为Fe2O;5、CaF2及微量成分S、P、Ti02等。其中，FeO，MnO是尽可能控制越低越好。可以采取以下方法之一或其任意组合，来实现钢包渣化学成分达到上述要求(1)转炉冶炼终点渣按重量百分比控制为Si026.013.0%、CaO34.040.0%、Al203《3.0%、MgO8.014.0%、FeO20.030.0%、Mn0《3.0%，其余为Fe2O;5及微量成分S、P、Ti02等；为了防止脱氧产物中有大量的高熔点Al203产生，出钢至RH处理前不加其它任何脱氧剂。对转炉终点渣成分进行了控制，有利于后部工序对钢包渣成分的调整。(2)如果MnO含量偏高，为了控制锰的含量，出钢至l/3时按成品要求的Mn元素成分下限值加入锰铁进行合金化。(3)出钢至2/3时加入一种渣料，提高钢包渣中CaO含量，降低钢包渣中Al203含量，并使钢包渣中含有一定量的CaF2。其中，所述渣料按重量百分比组成为75%活性石灰、15%刚玉渣、10%萤石；渣料加入量Z由下式确定-=0.42爿+Z式中A—出钢过程吨钢下渣量，kg/t钢；C—渣料按重量百分比含有的CaO。/。；Z—渣料加入量，kg/t钢。RH处理开始3min以内加入碳粉调整钢水氧活度，碳粉加入量由下式确定C。二0.13x[(3.5-100C。)+0.01x((9。-450)]式中C。一吨钢碳粉加入量，kg/t钢；C。一RH处理前钢水碳含量，％;0。一RH处理前钢水氧活度，PPm。出钢至RH处理前不加其它任何脱氧剂，RH脱碳处理开始3min以内加入碳粉，进一步降低了钢包渣中的Al203含量。本发明的有益效果是，通过将超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分按重量百分比控制为Si025.011.0%、CaO40.048.0%、A12037.515.0%、MgO7.512.0%、Fe0《20.0%、Mn0《7.0%，其余为Fe20:j、CaF2及微量成分S、P、Ti。2等，提高了CaO/Al2。3、(Ca0/Si02)/Al203比值，RH脱碳过程钢包渣主要由低熔点物质llCaO7A1203CaF2和非晶态物质，镁橄榄石、铝镁尖晶石等高熔点物质明显减少。有效地抑制了钢包渣中高熔点相的析出，降低了钢包渣的熔点和粘度，增强了钢包渣的流动性，明显减轻了插入管粘渣，提高了RH插入管不清渣连续处理炉数，降低了工人的劳动强度，本方法简单实效。具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明，但不应理解为本发明的仅限于以下方法。只要能够达到超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分Si025.011.0%、CaO40.048.0%、Al2037.515.0%、MgO7.512.0%、Fe0《20.0%、Mn0《7.0%，其余为Fe203、CaF2及微量成分S、P、Ti02等，都属于本发明。实施例l本发明转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法实验条件为120t顶底复吹转炉，钢种为IF3(成品碳含量按重量百分比为《50PPm)，实施本实施例前插入管已进行了25炉超低碳钢处理。本实施例控制超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分Si025.011.0%、CaO40.048.0%、A12037.515.0%、MgO7.512.0%、Fe0《20.0%、Mn0《7.0%，其余为Fe203、CaF2及微量成分S、P、Ti02等。具体过程为(1)转炉冶炼终点渣按重量百分比控制为Si026.013.0%、CaO34.040.0%、Al203《3.0%、MgO8.014.0%、FeO20.030.0%、Mn0《3.0%，其余为Fe2O;5及微量成分S、P、Ti。2等。(2)出钢至l/3时按成品要求的Mn元素成分下限值加入锰铁进行合金化。(3)出钢至RH处理前不加其它任何脱氧剂。(4)出钢至2/3时加入一种渣料，该渣料按重量百分比由75%活性石灰(按重量百分比含有CaO85.095.0%，粒度《5mm)、15%刚玉渣(按重量百分比含有CaO5.015.0%、A120365.075.0%，粒度《lmm)、10%萤石(按重量百分比含有:CaF285.095.0%、Si02《15.0，粒度《lmm)组成，并混合均匀，渣料加入量Z由下式确定式中A—出钢过程吨钢下渣量，kg/t钢；C—渣料按重量百分比含有的CaO。/。；Z—渣料加入量，kg/t钢。(5)用LF炉加热化渣。(6)RH处理开始3min以内加入碳粉(按重量百分比含有游离098%)调整钢水氧活度，碳粉加入量由下式确定C。二0.13x[(3.5-100C。)+0.01x((9。-450)]式中C。一吨钢碳粉加入量，kg/t钢；C。一RH处理前钢水碳含量，％;0。一RH处理前钢水氧活度，PPm。渣料及碳粉的加入量如表l，转炉终点渣及RH处理前钢包渣主要成分见表2。实验过程表明，钢包渣的流动性良好，前5炉基本上没有粘渣的现象，钢包渣可以顺利地从插入管壁流下，只在第6炉处理结束时发现下降管下沿有轻微的粘渣现象。当连续处理12炉后，发现粘结在两插入管中间的粘渣物重新熔入熔渣中，插入管可继续使用。表l渣料及碳粉加<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>而同等条件下，120t顶底复吹转炉，钢种为IF3(成品碳含量按重量百分比为《50PPm)，插入管已进行了25炉超低碳钢处理。发明人采用现有技术处理，RH插入管不清渣连续处理钢水的炉数《8炉。表明采用本方法后对减轻RH插入管的粘渣起了显著的作用。表2转炉终点渣及ffl处理前钢包滢主要成分<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求权利要求1转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，其特征在于将超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分按重量百分比控制为SiO25.0～11.0％、CaO40.0～48.0％、Al2O37.5～15.0％、MgO7.5～12.0％、FeO≤20.0％、MnO≤7.0％，其余为Fe2O3、CaF2及微量成分S、P、TiO2等。2.按权利要求1所述转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，其特征在于采取以下方法控制超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分控制转炉冶炼终点渣的成分，按重量百分比为SlQ26.013.0%、Ca034.040.0%、Al203《3.o%、Mg08.014.0%、Fe020.030.0%、Mn0《3.0%，其余为Fe2"及微量成分S、P、T。2等。3.根据权利要求2所述的转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，其特征在于出钢至RH处理前不加任何脱氧剂。4.按权利要求3所述转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，其特征在于还包括出钢至l/3时按成品要求的Mn元素成分下限值加入锰铁进行合金化。5.按权利要求4所述转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，其特征在于还包括出钢至2/3时加入渣料；其中，所述渣料按重量百分比组成为75%活性石灰、15%刚玉渣、10%萤石；渣料加入量Z由下式确定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中A—出钢过程吨钢下渣量，kg/t钢；C—渣料按重量百分比含有的CaO呢；Z—渣料加入量，kg/t钢。6.按权利要求5所述转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，其特征在于还包括用LF炉加热化渣。7.按权利要求6所述转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，其特征在于还包括RH处理开始3min以内加入碳粉调整钢水氧活度，碳粉加入量由下式确定C。二0.13x[(3.5-100C。)+0.01x((9。-450)]式中C。一吨钢碳粉加入量，kg/t钢；C。一RH处理前钢水碳含量，％;On—RH处理前钢水氧活度，PPm。全文摘要本发明涉及一种转炉生产超低碳钢过程中RH脱碳处理方法，属于钢铁冶金
技术领域：
。本发明所要解决的技术问题是防止转炉工艺生产超低碳钢过程中RH插入管粘渣。本发明的技术方案是将超低碳钢RH脱碳处理过程中钢包渣化学成分按重量百分比控制为SiO₂5.0～11.0％、CaO40.0～48.0％、Al₂O₃7.5～15.0％、MgO7.5～12.0％、FeO＝20.0％、MnO＝7.0％，其余为Fe₂O₃、CaF₂及微量成分S、P、TiO₂等，提高了CaO/Al₂O₃、(CaO/SiO₂)/Al₂O₃比值，有效地抑制了钢包渣中高熔点相的析出，降低了钢包渣的熔点和粘度，增强了钢包渣的流动性，减轻了RH插入管粘渣，提高了不清渣连续处理炉数。文档编号C21C7/10GK101457281SQ20091030009公开日2009年6月17日申请日期2009年1月7日优先权日2009年1月7日发明者刘荣蒂,敏张,曾建华,李桂军,李清春,杨素波,翁建军,亮陈,永陈,陈天明申请人:攀钢集团研究院有限公司;攀枝花钢铁(集团)公司;攀枝花新钢钒股份有限公司