本发明涉及一种脱硫控碳保氮控制方法，尤其是一种LF炉脱硫控碳保氮控制方法，属于冶金技术领域。
背景技术：
LF炉(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。LF炉一般指钢铁行业中的精炼炉。目前钢厂生产如X70等高级别管线钢系列，必须同时具有超低硫即[S]≤0.002%、低磷、低氮即[N]≤50ppm和低碳即[C]≤0.05%的要求。降低钢水中S元素，有效提高钢材低温冲击韧性和钢材的抗氢致裂纹(HIC)性能。实际LF炉精炼过程因加热时间长，脱硫能力不足，平均处理周期在68分钟,导致处理钢水过程增碳、增氮严重，脱硫过程控制能力不稳定，钢水S成分无法脱至0.002％以下，严重影响生产稳定，造成钢水生产质量改钢，降级。为了解决该技术问题，本领域的技术人员也在不断的尝试，但是目前所用的方法大都成本较高，并且很难有效的控制硫的含量，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。
技术实现要素：
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种LF炉脱硫控碳保氮控制方法，通过控制LF炉早化渣，造白渣，控制脱氧时机，稳定升温，保证钢水在还原性气氛中，高碱度精炼白渣状态下，达到钢水脱硫同时控制增碳，增氮量目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，种LF炉脱硫控碳保氮控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤；1）观察进站钢水，利用快速测温热电偶进行测温并取样，测得进站温度一般在1560~1590℃；用烧氧管插入钢水测厚，烧氧管上结渣的地方开始到开始熔化的长度为渣厚。根据渣层厚度、调整钢包吹入氩气的流量大小，，当钢水进站的渣层厚度小于50mm时，颜色发亮，渣层具有良好的流动性；渣厚在50~l5Omm之间时，渣层颜色发暗，渣子较硬，渣层流动性一般；渣厚大于l5Omm，渣子颜色发黑，渣层几乎没有流动性甚至结壳；渣层厚度在50mm以下时，氩气流量控制在50～80L/分钟，当渣层大于150mm时采用强搅拌，选用强搅拌氩气吹破渣层，当渣层大于150mm则结壳严重，采用7～9档电压4～5档电流长弧早化渣；
2）步骤1中钢水化渣后，渣量不足，流动性较好情况，钢水易裸露，冲刷电极，此时持续加入脱硫石灰、高铝脱氧剂埋弧物料，一次加入石灰3～5.5Kg/t.钢，同时加入200kg高铝脱氧剂，对钢包渣子起到改质，预脱氧的作用，又保证埋弧效果， 同时采用高压低电流快速加热，平均每分钟升温2.5℃～5℃并减少打开炉门测温取样的频次；
3）钢水温度升至1590℃～1600℃之间时，钢水表面已经覆盖一层保护渣可以进行埋弧加热，控制脱氧深度，造白渣深脱硫，埋弧加热保碳，控氮。在脱氧时，为了加速脱硫反应，按照钢水含0.15%硅加入硅铁，计算式： ，促使硅与氧反应，形成SiO2加速脱硫反应的进行；
4）调整除尘开度在20%～40%来稳定炉内微正压，分阶段调整氩气流量，LF炉处理全程保证炉内微正压气氛, LF炉盖降到最低位，控制合适的除尘开度在20%～40%，同时根据钢包透气性的实际状况，合理设定各阶段的氩气流量。
作为本发明的一种改进，所述步骤1）中选用强搅拌氩气，设定两路流量为400～500L/分钟吹破渣；吹破渣层后，迅速调整两路流量至50～80L/分钟，钢水进加热位后立即选择长弧加热，迅速化渣，化渣时间控制在5～7分钟以内。
作为本发明的一种改进，所述步骤2）迅速升温中，此时钢水未完全脱氧，根据进站钢水温度采用11～13档电压5～6档电流高压低电流迅速加热，采用一次加热并减少打开炉门测温取样的频次，平均升温幅度为2.5℃～3℃，将钢水迅速升温至1590～1600℃温度之间。
作为本发明的一种改进，所述步骤3）中脱氧深度控制，喂铝线进行调整，准确控制钢中Alt在目标范围的中限Al=0.03%，Al加入量计算公式如下：
为加速脱硫反应的进行一次性加入的硅铁量，其计算公式如下：
根据钢水表面的成渣情况加入石灰3～5.5Kg/t.钢，然后用11档电压6档电流进行埋弧加热化渣升温8分钟，在此期间分两批加高铝脱氧剂，每批100kg，取渣样，若为黑色：即渣中（FeO+MnO）≥2％，需要加脱氧剂进一步脱氧还原；钢渣为灰色或棕色：即渣中（FeO+MnO）=1～2％，渣子仍需要还原；渣子为白色或黄色即渣中（FeO+MnO）<1％，渣子还原较好，已开始脱硫，凝固后会粉化，钢渣为清玻璃渣：这是由于渣中SiO2、Al2O3含量高，应加入石灰调节，等渣子熔化后再取样观察；渣子厚而平:这种渣子最理想，冷却后会脆化，如果不脆化，说明渣中Al2O3含量高，会影响脱硫，应再加入石灰1.5 Kg/t.钢；渣子厚而粗糙：石灰太多，没有完全熔化，应加入一些钢渣促进剂，一次量不超过200 Kg，熔化后再取样观察。经过2~3次造渣脱硫，能造出白渣，LF炉造渣脱硫率能达到82％，钢水中硫含量经过15分钟深脱硫处理，控制在17ppm之内。
作为本发明的一种改进，步骤4）中除尘开度控制在20%～40%之间，始终保持有烟尘冒出，保证还原性气氛。
作为本发明的一种改进，所述步骤4）中，电极加热过程中氩气设定量以钢液面平稳、流量保持钢液面亮圈为300mm，透气性良好的正常包况条件下，电极加热过程氩气设定流量80～150L/分钟，关注炉内渣面情况，防止底吹过大溢渣烧坏钢包底吹软管，加热完毕进行三分钟的强搅拌,增大钢渣接触面积及反应碰撞机率,使反应充分进行，此时氩气设定流量150～200L/分钟；最后一次加热结束钢水出站前，进行软吹5分钟，氩气设定流量50～100L/分钟。密切关注软吹时钢液面情况，及时调整氩气量，防止钢液面裸露吸氮。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）整个技术方案设计巧妙，在步骤1中，向钢水中一次加入石灰3～5.5Kg/t.钢，同时加入200kg高铝脱氧剂，对钢包渣子起到改质，预脱氧的作用，提高碱度，氧化性降低，起到早化渣，预脱氧，预脱硫的效果；2）该技术方案采用高压低电流迅速加热并减少打开炉门测温取样的频次，提高加热升温效率，减少电极与钢水接触时间，平均升温幅度为2.5℃～3℃，可迅速将钢水迅速升温至1590℃～1600℃温度之间；3）该技术方案根据钢水进站成份硅含量，按硅下限0.15%进行硅合金微调，促使硅与氧反应，[Si] + 2(FeO) = 2[Fe] + (SiO2)，硅能降低硫的活度，另外SiO2能促进化渣、成渣、降低黏度，增大钢渣接触面积，加速脱硫反应的进行；4）LF炉处理全程通过控制合适的除尘开度保证炉内微正压气氛, 保证还原性气氛，即利于脱硫，又防止增氮。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合具体实施例对本发明做详细的说明。
实施例1：
制造命令号270872钢种JU6716A6在250吨LF炉处理总周期52min，进站温度1611℃， [C]=0.0314%,[S]=0.006%；进站开底吹设定流量300L/min，观察底吹效果良好，加入石灰3.8kg/t.钢，同时加入200kg高铝脱氧剂用于渣脱氧；采用11档电压6档电流进行埋弧加热化渣升温8分钟左右，渣子呈黄色，测温定氧，测温度1592℃，氧量358ppm，喂入Al线，进行钢水脱氧处理，控制钢中Alt在目标范围的中限Alt=0.03%，并加入520kg硅铁合金再加入180kg高铝脱氧剂，3.5 Kg/t.钢石灰，加热15min，停止加热设定流量180 L/分钟，3min底吹搅拌，关闭底吹。测温取过程样[C]=0.034%,[S=0.0037%(未做碳硫)，重新加入1.0 Kg/t.钢石灰，100kg高铝渣，加热9分钟测温1644℃，[C]=0.04%,[S]=0.0009%,[N]=0.0032%满足钢种出站要求停止吹氩，出站。
实施例2：
制造命令号517801,钢种IV5810B2,在LF炉处理时间56min，纯处理周期31.3min；钢种进站成分[C]=0.0265%，[S]=0.0055%，进站底吹流量500L/min，渣层厚度210mm，处理时选择短弧加热,加热时间5min，测温进站温度1557℃，定氧648ppm，温度较低，加入2.5 Kg/t.钢石灰采用12档电压6档电流进行埋弧加热快速升温，加热时间11min，测温1601℃，此时喂入铝线，调整钢中Alt，同时加入530kg硅铁合金，加入3.5 Kg/t.钢石灰，100kg高铝渣进行8min深脱硫处理，观察渣况，已成白渣，提高氩气流量至180 L/分钟，搅拌3min增加钢种接触面积进行脱硫，再次加入200kg高铝渣，重新加热5min，升温按3.5 ℃/分钟，进一步脱硫升温，弱搅拌3min，出站温度1620℃，成分[C]=0.0294%，[S]=0.0012%，成品[N]=0.0034%.脱硫率达到78.2%，增碳量29ppm，停止吹氩，出站。保证LF处理过程稳定，达到良好脱硫的效果。
正常工艺例1：
制造命令号321811,钢种IV5810B2,在LF炉处理时间68min，纯处理周期46.4min；钢种进站成分[C]=0.0215%，[S]=0.0058%，进站底吹流量400L/min，渣层厚度220mm，处理时选择短弧加热,加热时间3min，测进站温度1560℃，定氧513ppm，温度较低，渣壳未完全化开，继续加热5min。加入石灰3.9Kg/t.钢，加入100kg高铝渣，采用10档电压6档电流进行加热升温，加热时间10min，测温1583℃，此时温度不高即喂入铝线，调整钢中Alt加达到0.043%，加入石灰3.5 Kg/t.钢，100kg高铝渣进行8min深脱硫处理，观察渣况，渣子发黑，渣子流动性差，调整氩气流量到270L/分钟，加入250kg高铝渣，继续加热8min，测温1610℃，白渣初成，液面翻腾较大，调整氩气流量至150 L/分钟，加入石灰2.5Kg/t.钢，再次加入150kg高铝渣，继续加热10min，测温取样，温度1631℃，再进一步加热5min，测温取样 ，开启弱搅拌5min，出站温度1641℃，成分[C]=0.042%，[S]=0.0019%，出站[N]=0.0054%超标不合。
实施例1、2冶炼与正常工艺中出站C、S、N含量的对照表，如表1所示：
表1中实施例与正常冶炼工艺造渣料消耗以及对比情况，如表2所示：
本发明实施例1、2，相比于正常工艺，其优势主要体现在立LF造渣料消耗降低，其中脱硫石灰降低3.07kg/t钢，每炉高铝渣消耗降低150kg，对加热过程溢渣情况得到有效控制，避免底吹三米管烧损，保证设备安全和生产稳定性，通过对比可以看出，高级别管线钢一次炼成率大幅度提升，增碳量降低0.01485%，增氮量控制10ppm以内，比正常工艺降低8ppm，脱硫率上升13.14%。新工艺冶炼时间缩短，从原来一炉平均68min一炉减少到54min，进站温度高的情况，甚至可以达到50min出站，有效的控制了C、N、S出站的含量，降低了生产周期，提高生产效率。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。