控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法
【专利摘要】本发明属于钢液冶炼的【技术领域】，具体为一种控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法。本发明通过调整在合金钢冶炼时“预熔精炼渣”的加入时间和加入方式上，打破了常规的思路，进行创新，在第二步中先进行常规钢液脱氢脱氮工作后，再加入预熔低碱度精炼渣进行预抽气步骤（即先完成基本的抽真空的脱氢、脱氮任务，然后加入预熔精炼渣并再次进行对钢液进行短暂的预抽真空作业），如此操作，会使钢包内壁的碱性耐火材料冲刷程度大幅减少，钢液中卷入的碱性耐火材料进一步减少，使钢液杂质减少，钢液更为纯洁。
【专利说明】控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钢液冶炼的【技术领域】，具体为一种控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法。
【背景技术】
[0002]碱度评价熔渣碱性强弱的指标。脱磷、脱硫、脱除夹杂物和防止钢液吸收气体都与熔渣碱度密切相关。碱度是影响渣钢反应的重要因素。通常以熔渣中的CaO和SiO2含量之比表示，熔渣的所有性质都与其碱度有密切关系。在生产实践中，通常当％Ca0/%Si02值小于1.5称为低碱性渣，当此值介于1.6~2.5称为中等碱性渣，当此值大于2.5则称为高碱性渣。
[0003]炉渣密度低于钢液，通常覆盖在钢液表面。在冶炼过程中，由于大量气体的产生，熔池发生强烈搅拌，熔渣和钢液往往又处于相互混合状态，这种混合程度越发展，熔渣对钢液的精炼作用就越快。由于渣-钢间的连续不断反应，熔渣的组分和性质在熔炼过程中也不断变化，而熔渣的性质直接关系到钢液的最终质量，炼钢行业有句名言:炼钢即炼渣。可见炉渣对炼钢的重要性。炼钢的主要任务是最大限度地去除钢水中的有害杂质(硫、磷、气体和夹杂物等)，这主要是依靠炉渣的精炼作用，故在熔炼过程中要不断地控制和调整炉渣的成分和温度。
[0004]通常炉渣的熔点比钢的熔点低，故能保证炉渣在炼钢温度下呈液态，而且具有良好的流动性和反应能力。冶炼时炉内炉渣的实际温度比钢液的高40~80°C。
[0005]炉渣的温度和碱度(%Ca0/%Si02)对其黏度的影响极大，一般炼钢过程中炉渣的实际温度为1600~1650°C，`当碱度为1.8~4.2时，其黏度在0.03~0.07Pa ? s之间，当高碱度时，随着温度的降低，其黏度急剧上升，这是由于从渣中析出高熔点的硅酸钙和氧化钙之故，这种渣称为短渣。碱度低于0.9的酸性渣的黏度比碱性渣的高，这是由于它含有大量的大离子团(SiO4)4' (Si2O7)6' (Si6O18) 12_，但温度降低时黏度增大平稳，这种渣称为长渣。
[0006]炼钢过程中炉渣具有下列功能:
(1)去除有害杂质元素和非金属夹杂物，达到精炼目的；
(2)在氧化期能保证从炉气到钢液有一定的传氧速度；
(3)能阻止炉气和大气中的N2、O2和H2向钢液传递；
(4)在浇铸时，炉渣对钢包中钢液起隔热保温作用，阻止钢液急剧降温。
[0007]传统的预熔精炼渣往钢包中加入方式一般有以下两种:
第一种方法为:一次性将既定的预熔精炼渣数量都加入到LF精炼钢包的钢液之中，通过钢液底部的氩气(有一定压力)的强力搅拌，使之与钢液内部的多种碱性化合物发生酸碱反应，使钢液中更多的碱性类化合物生成复合物质上浮于钢液表面的炉渣之中从而达到冶炼纯净钢液的目的。
[0008]缺点:由于加入的数量较大(一般80吨钢水中需要加入600公斤预熔精炼渣)，两者共同反应的时间较长(60分钟一 100分钟)，使得渣系碱度控制范围难以保证，同时，钢包内衬碱性耐材冲刷严重，钢液中夹杂物增加，钢液质量大幅下降。
[0009]第二种方法为:将预熔精炼渣分两次加入: 第一步，先将既定预熔精炼渣数量的一半(300公斤)加入到LF精炼钢包的钢液之中(80吨钢液)，通过钢液底部的氩气透气砖供应一定压力的氩气强力搅拌，使之与钢液内部的多种碱性化合物发生酸碱反应，使钢液中部分碱性类化合物生成复合物质上浮于钢液表面的炉渣之中；第二步，将此加完预熔精炼渣后盛有钢液的钢包吊至VD真空炉，另将所剩既定预熔精炼渣数量的另一半(300公斤)加入到置于VD真空精炼炉的盛有钢水的钢包之中(即抽真空前加入)，通过钢液底部的氩气透气砖供应氩气强力搅拌，使之与钢液内部的多种碱性化合物发生酸碱反应，使钢液中剩余的、尚未完全参与上次反应的碱性类化合物再次参与酸碱类物质之间的相互化学反应，生成复合物质上浮于钢液表面的炉渣之中，达到进一步清洁钢液的目的。
[0010]缺点:第二次加入的预熔精炼渣在真空条件下(根据工艺规定一般是30分钟)与钢中原有碱性渣系中的碱性物质发生剧烈而又长时间的反应，钢中酸碱反应持续时间过长，一方面，使的钢包内壁的碱性物质不断溶解进入钢液，进一步污染钢液，从而造成钢液渣系碱度值范围控制难以稳定、变化幅度较大，另一方面，钢包内壁碱性物质被酸性物质反复冲刷、反应而逐渐变薄，加剧钢包渣线部位漏钢的几率，增加不安全生产系数。如果有意减少真空条件下的工艺规定的作业时间，则达不到钢液在真空下要求彻底脱氢脱氮的主要目的，也是实践中不可行的行为。
[0011]对于一些合金钢、超纯净钢种，例如，汽车轮胎子午线用钢材(92A、72A)、预应力钢绞线(82B);高端汽车含硫齿轮钢(20CrMnTiSH)、高端轴承钢(GCrl5)等钢种的精炼都需要精确控制渣系的碱度值，才能冶炼出质量上乘的优质钢材；然而由上述的描述可知，传统的精炼方法，在钢液精炼过程中，钢液渣系碱度值范围控制难以稳定、变化幅度较大。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于针对上述存在的问题，而提供一种控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法。通过与传统方法不相同的新方法，简而易行地稳定控制钢液渣系碱度值目标，也使精练钢水包中炉渣吸附钢液中各种夹杂物能力大幅提高，减少钢液中夹杂物数量，为钢液质量达到纯净度或超纯净度的要求，满足高端客户的高质量要求。
[0013]一般合金钢冶炼的基本流程为:
转炉或电炉(主要任务:脱碳、脱憐)一LF精炼炉(主要任务:脱氧、脱硫)一VD真空精炼炉(主要任务:脱氢、脱氮)一连铸机(主要任务:将液态钢水通过冷却变成固体连铸坯)。
[0014]本发明的技术方案为:
一种控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法，分两步，其特征在于，
第一步:将既定的预熔精炼渣重量的40-60%加入到LF精炼钢包的钢液之中，通过钢液底部的氩气强力搅拌，使之与钢液内部的多种碱性化合物发生酸碱反应，使钢液中的碱性类化合物生成复合物质上浮于钢液表面的炉渣之中从而达到冶炼纯净钢液的目的；
第二步:将LF精炼之后的钢包吊至VD真空炉，进行真空条件下的脱氢脱氮步骤，完成钢液脱氢脱氮工作后，将钢包开出真空罐，再另将既定的预熔精炼渣重量的40-60%加入到置于VD真空精炼炉Z中盛有钢水的钢包之中，再次重新开进真空罐，盖上真空罐盖子，进行3-4分钟的预抽气步骤，同时，通过钢包钢液底部的氩气透气砖供应氩气强力搅拌，使之与钢液内部的多种碱性化合物发生酸碱反应，进一步使钢液中剩余的碱性类化合物生成复合物质上浮于钢液表面的炉渣之中，从而达到冶炼纯净钢液的目的。
[0015]作为优选，本发明的控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法，具体步骤如下:
第一步:将既定的预熔精炼渣重量的40-60%，加入到LF精炼炉完成脱氧脱硫任务的
钢包钢液之中，钢液底部接通氩气，氩气工作压力为:0.2—0.4MPa，工作时间为30— 60分钟；
第二步:第一步处理结束后，将完成LF精炼任务之后的钢包吊至VD真空精炼炉，进行真空条件下的脱氢脱氮步骤，具体来说，将置于钢包中完成脱氧脱硫任务的钢液在真空罐中进行抽真空作业，从标准100KPa大气压下逐渐递减到≤ 67Pa的工作压力之下，整个抽真空作业过程时间为8 —12分钟，并在真空≤67Pa工作压力条件下继续保持15 — 20分钟的真空作业时间；完成钢液脱氢脱氮工作后，将钢包开出真空罐，再另将既定的预熔精炼渣重量的40-60%加入到置于VD真空精炼炉的盛有钢水的钢包之中，再重新开进真空罐，盖上真空罐盖子，通过钢液底部的氩气强力搅拌并进行3— 4分钟的预抽气步骤，达到的真空度为20—lOKPa。
[0016]该第二步骤的3-4分钟的预抽气步骤，可以使新加入的预熔低碱度精炼渣在快速熔化的同时，进一步与钢液中的碱性类化合物继续进行化学反应，使不断生成的复合类物质上浮于钢液表面的炉渣之中从而达到冶炼纯净钢液的目的。
[0017]所述的预熔低碱度精炼渣，其碱度为0.78，型号为xiwang--82A。其组成配比如下表1所示:
表1预熔低碱度精炼渣成分组成(％)
【权利要求】
1.一种控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法，分两步，其特征在于， 第一步:将既定的预熔精炼渣重量的40-60%加入到LF精炼钢包的钢液之中，通过钢液底部的氩气强力搅拌，使之与钢液内部的多种碱性化合物发生酸碱反应，使钢液中的碱性类化合物生成复合物质上浮于钢液表面的炉渣之中从而达到冶炼纯净钢液的目的； 第二步:将LF精炼之后的钢包吊至VD真空炉，进行真空条件下的脱氢脱氮步骤，完成钢液脱氢脱氮工作后，将钢包开出真空罐，再另将既定的预熔精炼渣重量的40-60%加入到置于VD真空精炼炉中盛有钢水的钢包之中，再次重新开进真空罐，盖上真空罐盖子，进行3—4分钟的预抽气步骤，同时，通过钢包钢液底部的氩气透气砖供应氩气强力搅拌，使之与钢液内部的多种碱性化合物发生酸碱反应，进一步使钢液中剩余的碱性类化合物生成复合物质上浮于钢液表面的炉渣之中，从而达到冶炼纯净钢液的目的。
2.根据权利要求1所述的控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法，具体步骤如下: 第一步:将既定的预熔精炼渣重量的40-60%，加入到LF精炼炉完成脱氧脱硫任务的钢包钢液之中，钢液底部接通氩气，氩气工作压力为:0.2—0.4MPa，工作时间为30— 60分钟； 第二步:第一步处理结束后，将完成LF精炼任务之后的钢包吊至VD真空精炼炉，进行真空条件下的脱氢脱氮步骤，具体来说，将置钢包中完成脱氧脱硫任务的钢液在真空罐中进行抽真空作业，从标准IOOKPa大气压下逐渐递减到< 67Pa的工作压力之下，整个抽真空过程时间为8 —12分钟，并在真空≤67Pa工作压力条件下继续保持15 — 20分钟的真空作业时间；完成钢液脱氢脱氮的工作后，将钢包开出真空罐，再另将既定的预熔精炼渣重量的40-60%加入到置于VD真空精炼炉的盛有钢水的钢包之中，再重新开进真空罐，盖上真空罐盖子，通过钢液底部的氩气强力搅拌并进行3— 4分钟的预抽气步骤，达到的真空度为20—IOKPa。
3.根据权利要求1所述的控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法，其特征在于，所述的预熔低碱度精炼渣，其碱度为0.78，型号为xiwang--82A，其成分组成配比如下表1所示:
4.根据权利要求1或2所述的控制合金钢钢液渣系碱度值的新方法，其特征在于，在第一步中，将既定的预熔精炼渣重量的50%加入到LF精炼钢包的钢液之中，所述的既定的预熔精炼渣重量与钢包中钢液的重量关系为:预熔精炼渣重量是钢包中钢液的重量的0.375%。
5.根据权利要求1或2所述的控制合金钢钢液洛系碱度值的新方法，其特征在于，在第二步中，将既定的预熔精炼洛重量的50%加入到置于VD真空精炼炉的盛有钢水的钢包之中。
【文档编号】C21C7/076GK103555892SQ201310564730
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】赵福生, 刘来君, 王明利 申请人:山东西王特钢有限公司