本发明属于炼钢连铸精炼领域，尤其涉及一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法。
背景技术：
在常规的炼钢方法中，尤其是生产碳含量不大于0.08％的低碳镇静钢，脱氧主要是依靠硅、铝等与氧亲和力比铁大的元素来完成。这些元素与溶解在钢液中的氧作用，生成不溶于钢液的脱氧产物，由于它们的浮出而使钢中含氧量降低。
碳脱氧工艺主要应用于真空条件下，利用rh、vd等真空精炼设备，使碳与氧发生反应。在真空条件下，钢液中过剩的碳可与氧作用发生碳氧反应，而使钢液中的氧变成co排除，这时碳在真空状态下成为脱氧剂，它的脱氧能力随真空度的提高而增强。但采用真空条件进行碳脱氧的成本高，常用于超低碳钢和对气体含量有特殊要求的高级别管线钢等钢种
在常压下，生产碳含量不大于0.08％的低碳镇静钢，一般采用在转炉出钢过程中加入硅系合金或铝系合金脱氧，使钢水镇静后进入精炼处理。也有在转炉出钢过程中加入少量增碳剂进行初脱氧，随后进行硅脱氧或铝脱氧及合金化处理。但此种方法顶渣泡沫化程度不易控制，溢渣风险大。而目前采用硅脱氧或铝脱氧生产低碳镇静钢，生产成本也较高。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种常压下碳脱氧工艺生产碳含量不大于0.08％的低碳镇静钢，利用碳素脱氧剂、白灰和电极升温的高温造电石渣脱氧，提高升温效率，降低脱氧剂的消耗，降低合金成本。减少al2o3的生成，提高钢水洁净度。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，所述低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.05％～0.08％，包括以下步骤：
1)炼钢
a转炉留碳沸腾出钢，终点碳含量质量百分比按0.04％≤c≤成品碳上限-0.01％控制；
b钢水罐净空控制在400mm～600mm；
2)精炼
a钢水到达lf炉预处理位，吹氩后定氧；
b沸腾状态下的钢水进lf炉处理位后，先加入首批渣料以稀释钢水罐中顶渣的氧化性，之后加入碳素脱氧剂；
c电极升温，利用白灰和碳素脱氧剂及电弧的高温造电石渣脱氧，在升温过程中加入二批渣料，二批渣料中白灰与化渣剂的重量比控制在4:1～5:1；二批渣料量控制在0-6kg/吨钢；
d升温后，加入脱氧剂终脱氧、脱硫、取过程样，根据过程样合金化、终调成分并上机浇铸。
步骤1)中a根据成品碳上限控制转炉的终点碳：
当成品碳上限为0.05％～0.06％，不含0.06％，转炉的终点碳含量质量百分比控制在0.04～0.05％；
当成品碳上限为0.06％～0.08％，转炉的终点碳含量质量百分比控制在0.04％～(成品碳上限-0.01％)。
步骤2)中b所述首批渣料及其加入量为白灰4～5kg/吨钢和化渣剂2～2.5kg/吨钢；
碳素脱氧剂加入量根据进站定氧值而定：碳素脱氧剂加入量为
钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+定氧值/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量；其中，定氧值单位为ppm，定氧值范围为200ppm-900ppm。
步骤2)所述的化渣剂是萤石或铝矾土或以铝矾土为主要成分的化渣材料；碳素脱氧剂是焦炭类增碳剂或石油焦类增碳剂。
步骤2)中d所述的脱氧剂为铝线段时，生产的低碳镇静钢为低碳铝镇静钢；升温后根据定氧值所加首批铝线段的数量为：
200ppm≤进站定氧值＜500ppm时，lf炉加铝线段0.8～1.6kg/吨钢；
500ppm≤进站定氧值＜800ppm时，lf炉加铝线段1.6～2.1kg/吨钢；
800ppm≤进站定氧值时，lf炉加铝线段2.1～2.5kg/吨钢。
步骤2)中d所述的脱氧剂为硅铁时，生产的低碳镇静钢为低碳硅镇静钢；升温后所加首批硅铁的数量：钢水量×(成品硅上限-钢水中硅含量)/硅铁硅含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法中碳脱氧反应主要是在常压下的lf炉内进行。利用碳素脱氧剂代替部分硅、铝作为脱氧剂，价格便宜，降低了成本。与目前常用的硅脱氧工艺和铝脱氧工艺相比，吨钢成本能够降低10-20元。同时，碳脱氧在钢水中无脱氧产物残留，有利于提高钢水洁净度。
2、本发明利用现有生产设备，采用沸腾钢水进入lf炉，并在沸腾状态下向钢水中加入碳素脱氧剂、白灰和化渣剂，利用碳素脱氧剂、白灰和电极升温的高温造电石渣脱氧。
3、控制lf炉首批渣料白灰和化渣剂的比例，有利于碳脱氧反应过程中产生的电石渣埋弧效果良好，能够提高电极升温效率。采用电极升温方式，lf炉升温速率由3-5℃/min提高到4-6℃/min。
4、在lf工序中，向沸腾钢水中加入碳素脱氧剂，容易出现溢渣。本发明采用先加入渣料，以稀释钢水罐中顶渣的氧化性，从而消除加入碳素脱氧剂的溢渣风险；使碳脱氧工艺能够满足正常生产要求。
5、本发明采用根据定氧值向钢水中加入碳素脱氧剂的方法，当定氧值大于200ppm时，加入的碳素脱氧剂的碳量加上钢水中的碳含量超过了成品碳上限。吹入的氩气泡对于co气体相当于一个个小真空室，钢水中的c和o在氩气泡的边界上反应。当处理结束后，钢水碳含量控制在成品范围内，多余的碳用于脱氧。
6、本发明采用根据定氧值向钢水中加入铝线段的方法，能够提高lf炉首次加铝脱氧剂的准确性，避免因首次加铝脱氧剂不准而出现的多次加铝脱氧剂的现象。从而保证lf炉处理结束后钢水的质量稳定和lf炉生产的稳定。
7、采用本发明可以减少lf炉处理过程中的钢水回硅，能够稳定生产成品硅上限0.03％的低硅镇静钢。
8、lf炉操作受lf炉长经验和进lf炉钢水的情况影响较大，本发明使lf炉的操作模式化，减少人的因素和进lf炉钢水的情况对lf炉操作的影响，有利于实现lf炉的智能化生产。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，所述低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.05％～0.08％，包括以下步骤：
1)炼钢
a转炉留碳沸腾出钢，终点碳含量质量百分比按0.04％≤c≤成品碳上限-0.01％控制；
b钢水罐净空控制在400mm～600mm；
2)精炼
a钢水到达lf炉预处理位，吹氩后定氧；
b沸腾状态下的钢水进lf炉处理位后，先加入首批渣料以稀释钢水罐中顶渣的氧化性，之后加入碳素脱氧剂；
c电极升温，升温时间可为5-10分钟，利用白灰和碳素脱氧剂及电弧的高温造电石渣脱氧，在升温过程中加入二批渣料，二批渣料中白灰与化渣剂的重量比控制在4:1～5:1；二批渣料量控制在0-6kg/吨钢；
d升温后，加入脱氧剂终脱氧、脱硫、取过程样，根据过程样合金化、终调成分并上机浇铸；
步骤1)中a根据成品碳上限控制转炉的终点碳：
当成品碳上限为0.05％～0.06％，不包含0.06％，转炉的终点碳含量质量百分比控制在0.04～0.05％；
当成品碳上限为0.06％～0.08％，转炉的终点碳含量质量百分比控制在0.04％～(成品碳上限-0.01％)；
步骤2)b的首批渣料及其加入量为白灰4～5kg/吨钢和化渣剂2～2.5kg/吨钢；
碳素脱氧剂加入量根据进站定氧值而定：碳素脱氧剂加入量为
钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+定氧值/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量；其中，定氧值单位为ppm，定氧值范围为200ppm-900ppm。
步骤2)所述的化渣剂是萤石或铝矾土或以铝矾土为主要成分的化渣材料；碳素脱氧剂是焦炭类增碳剂或石油焦增碳剂；
步骤2)中d所述的脱氧剂为铝线段时，生产的低碳镇静钢为低碳铝镇静钢；升温后根据定氧值所加首批铝线段的数量为：
200ppm≤进站定氧值＜500ppm时，lf炉加铝线段0.8～1.6kg/吨钢；
500ppm≤进站定氧值＜800ppm时，lf炉加铝线段1.6～2.1kg/吨钢；
800ppm≤进站定氧值时，lf炉加铝线段2.1～2.5kg/吨钢；
步骤2)中d所述的脱氧剂为硅铁时，生产的低碳镇静钢为低碳硅镇静钢；升温后所加首批硅铁的数量：钢水量×(成品硅上限-钢水中硅含量)/硅铁硅含量。
实施例一
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，该低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.05％，包括以下步骤：
1、炼钢工序
1)转炉终点碳含量质量百分比为0.04％；
2)沸腾出钢，大罐净空为400mm。
2、精炼工序
1、钢水到达lf炉预处理位，吹氩2分钟，吹氩量控制在500l/min以上，顶渣熔化后关氩气定氧，氧值为600ppm。
2、钢水进lf炉处理位后，加入渣料(4kg/吨钢白灰，2kg/吨钢的铝矾土)，待渣料完全熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂加入量为钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+600/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量；
3、电极升温9分钟，吹氩量：200l/min。
4、升温过程中，加入其余渣料，其余渣料中白灰与铝矾土分别为2kg/吨钢和0.5kg/吨钢；
5、升温后首批铝线段的加入量为1.9kg/吨钢。
6、及时粘取渣样，当渣样变色且呈浅绿色或透明玻璃渣，方可取过程样，根据过程样终调成分。
7、钢水合金化后喂入3m/吨钢铝钙线，净吹氩3分钟上机。
实施例二
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，该低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.05％，包括以下步骤：
1、炼钢工序
1)转炉终点碳含量质量百分比为0.05％；
2)沸腾出钢，大罐净空为500mm。
2、精炼工序
1、钢水到达lf炉预处理位，吹氩2分钟，吹氩量控制在500l/min以上，顶渣熔化后关氩气定氧，氧值为500ppm。
2、钢水进lf炉处理位后，加入渣料(4.1kg/吨钢白灰，2.2kg/吨钢的铝矾土)，待渣料完全熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂加入量为钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+500/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量；
3、电极升温8分钟，吹氩量：210l/min。
4、升温过程中，加入其余渣料，其余渣料中白灰与铝矾土分别为2.1kg/吨钢和0.5kg/吨钢；
5、升温后首批铝线段的加入量为1.6kg/吨钢。
6、及时粘取渣样，当渣样变色且呈浅绿色或透明玻璃渣，方可取过程样，根据过程样终调成分。
7、钢水合金化后喂入3m/吨钢铝钙线，净吹氩3分钟上机。
实施例三
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，该低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.07％，包括以下步骤：
1、炼钢工序
1)转炉终点碳含量质量百分比为0.06％；
2)沸腾出钢，大罐净空为500mm。
2、精炼工序
1、钢水到达lf炉预处理位，吹氩3分钟，吹氩量控制在500l/min以上，顶渣熔化后关氩气定氧，氧值为500ppm。
2、钢水进lf炉处理位后，加入渣料(5kg/吨钢白灰，2.5kg/吨钢的铝矾土)，待渣料完全熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂加入量为钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+500/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量。
3、电极升温8分钟，吹氩量：150l/min。
4、升温过程中，加入其余渣料，其余渣料中白灰与铝矾土分别为2.2kg/吨钢和0.5kg/吨钢；
5、升温后首批铝线段的加入量为1.6kg/吨钢。
6、及时粘取渣样，当渣样变色且呈浅绿色或透明玻璃渣，方可取过程样，根据过程样终调成分。
7、钢水合金化后喂入2.5m/吨钢铝钙线，净吹氩3分钟上机。
实施例四
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，该低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.08％，包括以下步骤：
1、炼钢工序
1)转炉终点碳含量质量百分比为0.05％；
2)沸腾出钢，大罐净空为600mm。
2、精炼工序
1、钢水到达lf炉预处理位，吹氩2分钟，吹氩量控制在500l/min以上，顶渣熔化后关氩气定氧，氧值为550ppm。
2、钢水进lf炉处理位后，加入渣料(4.5kg/吨钢白灰，2.5kg/吨钢的铝矾土)，待渣料完全熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂加入量为钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+550/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量。
3、电极升温10分钟，吹氩量：350l/min。
4、升温过程中，加入其余渣料，其余渣料中白灰与铝矾土分别为1.8kg/吨钢和0.4kg/吨钢；
5、升温后首批铝线段的加入量为1.7kg/吨钢。
6、及时粘取渣样，当渣样变色且呈浅绿色或透明玻璃渣，方可取过程样，根据过程样终调成分。
7、钢水合金化后喂入3m/吨钢铝钙线，净吹氩3分钟上机。
实施例五
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，该低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.05％，包括以下步骤：
1、炼钢工序
1)转炉终点碳含量质量百分比控制在0.04％；
2)沸腾出钢，大罐净空为500mm。
2、精炼工序
1、钢水到达lf炉预处理位，吹氩3分钟，吹氩量控制在500l/min以上，顶渣熔化后关氩气定氧，氧值为700ppm。
2、钢水进lf炉处理位后，加入渣料(4.5kg/吨钢白灰，2kg/吨钢的铝矾土)，待渣料完全熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂加入量为钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+700/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量。
3、电极升温7分钟，吹氩量：230l/min，保证埋弧效果。
4、升温过程中，加入其余渣料，其余渣料中白灰与铝矾土分别为1.3kg/吨钢和0.3kg/吨钢；
5、升温后首批硅铁的加入量为钢水量×(成品硅上限-钢水中硅含量)/硅铁硅含量。
6、及时粘取渣样，当渣样变色且呈浅绿色或透明玻璃渣，方可取过程样，根据过程样终调成分。
7、钢水合金化后喂入2m/吨钢硅钙线，净吹氩3分钟上机。
实施例六
一种常压下碳脱氧工艺生产低碳镇静钢的方法，该低碳镇静钢的碳含量上限的质量百分比为0.08％，包括以下步骤：
1、炼钢工序
1)转炉终点碳含量质量百分比控制在0.07％；
2)沸腾出钢，大罐净空为400mm。
2、精炼工序
1、钢水到达lf炉预处理位，吹氩3分钟，吹氩量控制在500l/min以上，顶渣熔化后关氩气定氧，氧值为400ppm。
2、钢水进lf炉处理位后，加入渣料(5kg/吨钢白灰，2.5kg/吨钢的铝矾土)，待渣料完全熔化后加入碳素脱氧剂，碳素脱氧剂加入量为钢水量×(成品碳上限-钢水中碳含量+400/1000000-0.02％)/碳素脱氧剂碳含量。
3、电极升温8分钟，吹氩量：260l/min，保证埋弧效果。
4、升温过程中，加入其余渣料，其余渣料中白灰与铝矾土分别为2kg/吨钢和0.4kg/吨钢；
5、升温后首批硅铁的加入量为钢水量×(成品硅上限-钢水中硅含量)/硅铁硅含量。
6、及时粘取渣样，当渣样变色且呈浅绿色或透明玻璃渣，方可取过程样，根据过程样终调成分。
7、钢水合金化后喂入2m/吨钢硅钙线，净吹氩3分钟上机。