专利名称：用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法
技术领域：
本发明涉及一种钢包精炼脱硫工艺，特别设计一种只使用石灰的经济高效的钢包精炼深脱硫方法，属炼钢技术领域。
背景技术：
除易切削钢等特殊钢种外，硫是钢中的有害元素。钢中的硫元素在钢水凝固过程中容易在晶界处形成低熔点的硫化物，使钢坯在轧制、锻造和焊接过程中容易形成“热脆”。 此外，钢中过高的硫含量会产生较多的硫化物夹杂，明显降低钢的延展性、疲劳强度等性能。特别对于抗氢致裂纹(HIC)钢等高级别钢种，硫元素含量越高，抗HIC腐蚀的能力越弱。 随着高品质钢需求的增多，钢材的纯净度也越来越高，特别是要求钢中如硫等杂质元素的含量越小越好。一些高品质钢种如抗氢致裂纹(HIC)管线钢、海洋平台用钢及高端压力容器用钢等都要求钢中具有极低的硫含量，如HIC管线钢中的硫含量一般要求低于0. 001% (本说明书中若非特别指出，则均为)。因此，需要尽量降低钢水中的硫含量。
目前常见低硫钢生产工艺为铁水预脱硫-转炉冶炼-LF精炼-RH真空精炼-连铸。铁水预脱硫一般要求脱硫后铁水中的硫含量小于0. 005% ；在后续的转炉冶炼过程中， 由于加入废钢、造渣剂等，钢水发生回硫，转炉终点钢水的硫含量可控制在0. 008%以内。 在上述生产流程中，一般情况下，LF精炼是脱硫的最后一道工序。因此，如何经济高效地在LF精炼工序中将硫含量控制在0. 001 %以下成为了摆在众多钢铁企业面前的难题。虽然当前已有部分钢铁企业致力于发展LF精炼深脱硫方法，并取得一定进展，但这些方法还存在诸多不足之处。比如，首钢总公司提出的用于低碳钢铝脱氧钢快速深脱硫的方法 (CN101550513A)，其虽然可以将钢水的硫含量控制在0. 001 %以下，但存在以下不足1)炉渣成分中含有3 5%的CaF2,容易造成钢包炉衬的侵蚀，对人体和环境均有不利影响；2) 所使用的CaO基改质剂需要增加额外的成本。发明内容
本发明的目的在于提出一种用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法，其无需添加CaF2,无需使用合成渣，只需使用石灰，即能将精炼终点钢水的硫含量稳定控制在 0. 001%以下，从而克服了现有技术中的不足。
为实现上述发明目的，本发明使用了如下技术方案
一种用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法在转炉出钢过程中加入1. 2 2. 8kg/t的铝及1 ^g/t石灰，所有渣料在出钢结束前1 2分钟之内加完，且在出钢结束后向渣面加入0 0. 2kg/t的铝对钢包顶渣快速脱氧；其后，在钢包到LF精炼站后， 往钢包内加入1 ^g/t的石灰，并通电化渣，精炼过程控制钢包底吹气体总流量为1 9NL/min *t，钢水中的酸溶铝含量为0. 02 0. 08wt%，并控制精炼终点钢水温度为1600 1640 0C ο
作为一种优选实施方案，该方法包括如下步骤
1.入炉铁水进行铁水预脱硫处理，脱硫后铁水的硫含量< 0.005%，保证扒渣后铁水液面裸露80%以上；
2.转炉冶炼使用清洁废钢，冶炼终点钢水的硫含量控制在0. 01 %以内，碳含量控制在0. 025 0. 065%范围内；出钢过程严格挡渣，下渣量小于^g/t ；
3.根据转炉终点钢水不同的氧含量，转炉出钢过程中加入1. 2 2. 8kg/t的铝进行脱氧，同时加入1 ^g/t的石灰，所有渣料在出钢结束前1 2分钟内加完，出钢结束后在渣面加入0 0. 2kg/t的铝对钢包顶渣进行快速脱氧；
4.钢包到站时将炉渣中的Ca0% /Al2O3^比值控制在1. 3 1. 9之间，确保钢包到站时的顶渣为液态渣，避免后续化渣时间过长；
5.钢包到站时钢水温度控制在1540 1600°C，到站后加入1 5kg/t的石灰， 并进行通电操作，精炼过程根据化渣情况可以适当补加石灰，补加石灰的量控制在0.2 2kg/t，精炼过程中炉渣成分控制为:4 8% SiO2, 26 - 39% Al2O3，46 - 56% CaO, < 12% MgO, < 1. 5% (FeO+MnO)，以及其它不可避免的杂质，精炼过程钢包底吹气体总流量为1 9NL/(min · t)，钢水中的酸溶铝含量控制在0. 02 0. 08 %，精炼终点钢水温度控制为 1600 1640°C，这样，在40分钟内，钢包精炼炉能够将钢水中的硫含量稳定控制在0. 001 % 以下。
当然，需要说明的是，前述方法仅是本发明技术方案的一种优选实施方式，对于该方法中步骤(1)、(2)的操作，本领域技术人员亦可根据本发明技术方案的启示而很容易想到其它习知方案进行替换。
与现有技术相比，本发明的优点在于
1)只需使用石灰即可满足钢水深脱硫的要求，并且石灰的使用量较小，平均用量约为^g/t，精炼终点的总渣量控制在10kg/t左右，实现了低成本深脱硫的目的。
2)无需添加对人体和环境不友好的CaF2，既经济又环保，亦无需使用合成渣，炉渣主要来源于转炉出钢的下渣、铝脱氧的产物以及石灰。通过控制钢包到精炼站时初渣和精炼过程中炉渣的Ca0% /Al2OA比值，使炉渣具有良好的流动性，充分促进脱硫反应的进行。
3)本发明工艺同时还具备高效的特征，在整个精炼周期内的前40分钟内可以确保将钢水中的硫含量脱至0. 001%以下，脱硫率可高达80%以上。
图1为本发明实施例1-4中在管线钢精炼过程钢水硫含量的变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图及若干较佳实施例对本发明的技术内容进行详细描述。
实施例1本实施例系采用本发明的工艺，在X70管线钢上进行实验，钢包为180 吨，其包括如下工序
1)转炉吹炼终点[S] = 0. 0098%,
= 687ppm。转炉出钢严格挡渣，出钢过程中加入308kg铝粒和434kg石灰，所有渣料在出钢结束前2分钟内加完。出钢结束后在渣面上加入20kg的铝粒。
2)钢包到站时取炉渣和钢水样进行分析。钢包到站时，钢水中[S] = 0. 0077%, [Als] = 0. 0789% (参阅图1的2-6647炉次)，加入石灰438kg，并通电化渣，到站5分钟时钢水温度为1568°C。精炼过程中钢包底吹气体总流量控制在1. 5 7NL/(min -t)，中后期补加40kg的铝线。精炼26分钟时，钢水中[S] = 0. 00174%, [Als] = 0. 0478%。精炼 37分钟时出钢，钢水中[S] = 0.00094%，钢水温度为16^°C。精炼结束时的炉渣成分为 5. 15% SiO2, 33. 29% Al2O3,46. 13% CaO, 11. 52% MgO, 0. 83% T. Fe，0. 35% MnO, 0. 406% S。 精炼过程的脱硫率为87.8%，钢渣间的硫分配比高达432。
实施例2本实施例系采用本发明提供的工艺，在X70管线钢上进行实验，钢包为 180吨，其包括如下工序
1)转炉吹炼终点[S] = 0.01%,
= 526ppm0转炉出钢严格挡渣，出钢过程中加入330kg铝粒和430kg石灰，所有渣料在出钢结束前2分钟内加完。出钢结束后在渣面上加入17kg的铝粒。
2)钢包到站时取炉渣和钢水样进行分析。钢包到站时，钢水中[S] = 0. 00716%, [Als] = 0. 0558% (参阅图1的3-7208炉次)，加入石灰350kg，并通电化渣，到站钢水温度为IMl0C。精炼过程中钢包底吹气体总流量控制在1. 5 7NL/(min · t)，中后期补加 40kg的铝线。精炼25分钟时，钢水中[S] = 0.001 %，钢水温度为1608°C。精炼34分钟时出钢，钢水中[S] = 0. 00077%, [Als] = 0.05 %，钢水温度为16^°C。精炼结束时的炉·成分为 4. 97% SiO2, 32. 53% Al2O3, 54. 73% CaO, 6. 62% MgO, 0. 53% T. Fe，0. 26% MnO, 0. 479% S。精炼过程的脱硫率为89. 2%，钢渣间的硫分配比高达622。
实施例3本实施例系采用本发明提供的工艺，在X70管线钢上进行实验，钢包为 180吨，其包括如下工序
1)转炉吹炼终点[S] = 0. 0073%,
= 437ppm，温度 T = 1619°C。转炉出钢严格挡渣，出钢过程中加入273kg铝粒和430kg石灰，所有渣料在出钢结束前2分钟内加完。
2)钢包到站时取炉渣和钢水样进行分析。钢包到站时，钢水中[S] = 0. 0056%, [Als] = 0.0518% (参阅图1的3-7210炉次)，加入石灰250kg，并通电化渣，到站5分钟时钢水温度为15M°C。精炼过程中钢包底吹气体总流量控制在1. 5 7NL/(min -t)，中后期补加40kg的铝线。精炼沈分钟时，钢水中[S] = 0. 00093%, [Als] = 0.0485%，钢水温度为1617°C。精炼32分钟时出钢，钢水中[S] = 0. 00078%, [Als] = 0.0469%，钢水温度为 16290C ο 精炼结束时的炉·成分为 6. 46% SiO2, 29. 2% Al2O3, 53. 0% CaO, 6. 2% MgO, 0. 72% T. Fe,0. 59% MnO, 0. 358% S。精炼过程的脱硫率为86 %，钢渣间的硫分配比高达 459。
实施例4本实施例系采用本发明提供的工艺，在X70管线钢上进行实验，钢包为 180吨，其包括如下工序
1)转炉吹炼终点[S] = 0. 0068%,
= 657ppm。转炉出钢严格挡渣，出钢过程中加入323kg铝粒和349kg石灰，所有渣料在出钢结束前2分钟内加完。出钢结束在渣面上加23kg的铝粒。
2)钢包到站时取炉渣和钢水样进行分析。钢包到站时，钢水中[S] = 0. 0056%, [Als] = 0. 0575% (参阅图1的3-7211炉次)，加入石灰409kg，并通电化渣，到站钢水温度为16050C0精炼过程中钢包底吹气体总流量控制在1. 5 7NL/(min · t)，中后期补加60kg的铝线。精炼四分钟时，钢水中[S] = 0.000125%，钢水温度为1627°C。精炼38分钟时出钢，钢水中[S] = 0. 00086%, [Als] = 0.052%，钢水温度为16310C0精炼结束时的炉渣成分为 5. 65% SiO2, 36. 34% Al2O3, 50. 03% CaO, 7. 26% MgO, 0. 71% T. Fe，0. 72% MnO, 0. 338% S。精炼过程的脱硫率为84. 7%，钢渣间的硫分配比高达395。
因此，参阅前述实施例，藉由本发明提供的钢包精炼深脱硫方法，在转炉出钢过程中只需加入铝和石灰，精炼到站只需加入石灰即可实现钢水的快速深脱硫，硫含量控制在 0. 001 %以下，经济高效，节约环保。
权利要求
1.一种用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法，其特征在于，该方法为在转炉出钢过程中加入1. 2 2. 8kg/t的铝及1 ^g/t石灰，所有渣料在出钢结束前1 2分钟之内加完，且在出钢结束后向渣面加入0 0. 2kg/t的铝对钢包顶渣快速脱氧；其后，在钢包到LF精炼站后，往钢包内加入1 ^g/t的石灰，并通电化渣，精炼过程控制钢包底吹气体总流量为1 9NL/min · t以及钢水中的酸溶铝含量为0. 02 0. 08wt%，并控制精炼终点钢水温度为1600 16400C ο
2.根据权利要求1所述的用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法，其特征在于，该方法包括如下步骤(1)对入炉铁水进行铁水预脱硫处理，至脱硫后铁水的硫含量<0. 005wt%，并保证扒渣后铁水液面裸露80%以上；(2)在转炉冶炼过程中使用清洁废钢，冶炼终点钢水的硫含量控制在0.01wt%以内， 碳含量控制在0. 025 0. 065wt% ；(3)在转炉出钢过程控制下渣量小于^g/t，并在出钢过程中加入1.2 2. 8kg/t的铝进行脱氧，同时加入1 ^g/t石灰，所有渣料在出钢结束前1 2分钟之内加完；(4)出钢结束后在渣面加入0 0.2kg/t的铝对钢包顶渣快速脱氧；(5)钢包到LF精炼站后，往钢包内加入1 ^g/t的石灰，并通电化渣，精炼过程钢包底吹气体总流量控制在1 9NL/min · t，钢水中的酸溶铝含量控制在0. 02 0. 08衬％范围内，精炼终点钢水温度控制在1600 1640°C。
3.根据权利要求2所述的用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法，其特征在于，步骤(5)中，在钢包到LF精炼站时控制炉渣中CaO与Al2O3的重量百分比含量的比值为1.3 1. 9，以确保钢包到站时的炉渣为液态渣。
4.根据权利要求2所述的用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法，其特征在于，步骤(5)中，精炼过程的炉渣包含如下成分4 8wt% SiO2, 26 39wt% Al2O3，46 56wt% CaO, < 12wt% MgO, < 1. 5wt% Τ. Fe+MnO,以及杂质。
全文摘要
本发明公开了一种用于低碳铝镇静钢的钢包精炼深脱硫方法。该方法为在转炉出钢过程中加入1.2～2.8kg/t的铝及1～5kg/t石灰，所有渣料在出钢结束前1～2分钟之内加完，且在出钢结束后向渣面加入0～0.2kg/t的铝对钢包顶渣快速脱氧；其后，在钢包到LF精炼站后，往钢包内加入1～5kg/t的石灰，并通电化渣，精炼过程控制钢包底吹气体总流量为1～9NL/min·t以及钢水中的酸溶铝含量为0.02～0.08wt％，并控制精炼终点钢水温度为1600～1640℃。与现有技术相比，本发明无需使用对人体和环境不利的CaF2、价格相对昂贵的预熔渣等，且在未增加工序时间的前提下，40分钟内可将钢水的硫含量稳定控制在0.001wt％以下，脱硫率可高达80％以上，工艺简单、可操作性强、成本低廉。
文档编号C21C7/064GK102517420SQ20111043705
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者丁振涛, 周彦召, 皇祝平, 赵家七, 邹长东 申请人:江苏省沙钢钢铁研究院有限公司