专利名称：一种真空脱气生产超低碳钢的方法
技术领域：
本发明涉及一种真空脱气生产超低碳钢的方法，具体地说是一种采用RH真空脱气设备生产碳含量小于15ppm的超低碳钢的方法，属于真空精炼领域。
在文献“Decarburization of ultra low carbon steel by RH degasser(RH脱气装置的超低碳钢脱碳)”，第7届中国·日本钢铁学术会议，海南中国金属学会，1995.161-169页中，日本学者公开了一种通过RH真空脱气设备的插入管向钢水混合喷吹氢气和氩气的方法，以及一种重新改造设备扩大真空室和插入管几何尺寸生产超低碳钢的方法，目的都在于加速超低碳区脱碳反应速率。其不足之处在于前一种方法存在钢水增氢、氢气操作安全性以及气源方面的问题，后一种方法除增加投资费用外，还受到原插入管、钢包、真空室的尺寸和耐火材料寿命的限制，在普通钢厂现有工序难以实施。
为达到上述目的，本发明提供一种真空脱气生产超低碳钢的方法，在RH真空脱气装置中采用上升插入管内连续喷吹氩气和真空室快速减压生产超低碳钢，其特征是真空脱碳喷吹的氩气流量按炉役期分阶段改变，炉役期前20炉脱碳输入与插入管设计内径匹配的氩气流量，20炉以后，每炉脱碳时间＞5min输送的氩气流量比炉役期前20炉高20％以上；脱碳前真空室预先减压到20kPa，脱碳开始后，加快脱碳0～10min期间真空室的减压速率。
目前普遍采用的真空脱气装置，就整个炉役生产碳含量小于15ppm的超低碳钢而言，在炉役前期按插入管初始设计内径d输入氩气流量时，尚可满足深脱碳的要求，但在使用一定炉数以后，插入管内壁受钢水冲刷或熔渣侵蚀，插入管内壁从初始设计内径d扩大到实际内径D，在圆形管壁周围吹入的气流与管中心之间的横向距离相应延长；另一方面，由于耐火材料管壁的蚀损、变形和粗糙度增加，管壁与钢水之间的摩擦阻力在变大，导致气泡驱动钢水环流的提升效率下降。因此，解决炉役期侵蚀过程脱碳能力降低的问题，必须改变全炉役期固定输送氩气流量的方法，使炉役中期以后的氩气流量显著高于炉役前期，同时保证该期间加速脱碳必须的真空度。
本发明所述的真空脱气生产超低碳钢的方法，其特征在于炉役期20炉以后，脱碳时间＜5min的提升氩气流量为每吨钢5.2Nl/min，脱碳时间5～10min的提升氩气流量为每吨钢7～7.2Nl/min，脱碳时间＞10min以后输入的提升氩气流量为每吨钢7.7～9Nl/min。
本发明所述的真空脱气生产超低碳钢的方法，其特征还在于脱碳时间＞8min以后，真空室压力小于0.2kPa，以保证脱碳必须的真空度。
本发明方法是充分考虑真空处理炉役期插入管内径的变化，根据插入管内径侵蚀程度，在炉役期间分两阶段按不同模式及时输送强化脱碳必须的氩气流量，同时避免提高氩气流量可能带来的对超低碳区高真空度的损害。
采用本发明方法解决了生产超低碳钢时，RH真空脱气装置同一炉役使用一定炉数后，脱碳能力随插入管内径侵蚀增大而降低的难题。
本发明具有如下突出的优点1、本发明的方法是将整个炉役期分成两阶段，通过不同的氩气流量输送模式并保持必须的真空室压力，达到克服插入管侵蚀期间因气泡提升钢水效率下降对循环流量和反应界面积的限制，激发插入管侵蚀后扩大单位时间钢水环流的作用，改善整个炉役期真空处理的脱碳性能，操作简便有效。
2、采用本发明方法可以在不改造设备的条件下生产碳含量小于15ppm的超低碳钢，节省设备改造投资。本发明方法脱碳处理15min可迅速使碳含量降低到10～13ppm，平均12ppm，提高了整个炉役期真空处理的脱碳效率，同时防止了快速脱碳在真空室内产生大量喷溅粘钢。
3、采用本发明的方法最突出的优点是脱碳结束碳含量小于15ppm的命中率从30％提高到76％，改善后工序产品性能和质量，降低轧制成本，为大批量生产超低碳冷轧板原料提供保证。
图1为本发明方法所使用的RH真空脱气设备局部纵剖面简图。图中①为真空室，②为提升气体氩气的导管，③为插入管的上升管，④为钢包，⑤为钢水，⑥为插入管的下降管。其中d为插入管内壁的初始设计直径；D为插入管内壁侵蚀后的直径。
图2是采用本发明的方法与比较例在脱碳前后的钢水碳含量。
图中数据点●为本发明方法，数据点○为比较例。
脱碳处理时，连通真空室①的插入管上升管③和下降管⑥，同时浸入钢包④的钢水⑤中抽真空，并从导管②连续喷吹氩气驱动钢水环流进行脱碳操表1. 本发明的脱碳操作
表2. 比较例的脱碳操作
作。真空处理20炉以后，插入管内部直径从初始直径d扩大到侵蚀直径D，本发明采用在5min以后从导管②吹入高于炉役初期的氩气流量，即在5～10min内吹入氩气7～7.2Nl/min·t，从10min后吹入氩气7.7～9Nl/min·t，提供更多气泡驱动上升管内钢水进入真空室，单位时间内使更多的钢水流入真空室发生脱碳反应；为避免吹入的气体流量对超低碳区必须真空度的损害，真空室预先减压到20kPa，脱碳开始后，加快在0～10min真空室的减压速率，钢水依靠重力通过下降管⑥返回钢包混合，再吸入上升管继续循环，整个脱碳时间为15min。
从表1和图2可以看到，本发明按插入管侵蚀程度提供加速脱碳必须的氩气流量和真空度，到达预定高真空度的时间短，可以在炉役后期迅速使碳含量降低到10～13ppm，平均12ppm。比较例以插入管初始条件设定供氩流量，供氩方式不随插入管侵蚀程度改变，尤其在炉役中后期，脱碳结束的碳含量在24～30ppm之间，平均26.5ppm，不能满足生产碳含量小于15ppm的超低碳钢的要求。因此，本发明的方法明显优于比较例。
本发明的方法具有可以不改造设备，节省投资，操作简便有效等优点，尤其适用于生产碳含量小于15ppm的超低碳优质钢。
权利要求
1.一种真空脱气生产超低碳钢的方法，在RH真空脱气装置中采用上升插入管内连续喷吹氩气和真空室快速减压生产超低碳钢，其特征是真空脱碳喷吹的氩气流量按炉役期分阶段改变，炉役期前20炉脱碳输入与插入管设计内径匹配的氩气流量，20炉以后，每炉脱碳时间＞5min输送的氩气流量比炉役期前20炉高20％以上；脱碳前真空室预先减压到20kPa，脱碳开始后，加快脱碳0～10min期间真空室的减压速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于炉役期20炉以后，脱碳时间＜5min的提升氩气流量为每吨钢5.2Nl/min，脱碳时间5～10min的提升氩气流量为每吨钢7～7.2Nl/min，脱碳时间＞10min以后输入的提升氩气流量为每吨钢7.7～9Nl/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于脱碳时间＞8min以后，真空室压力小于0.2kPa。
全文摘要
本发明涉及一种真空脱气生产超低碳钢的方法，属于真空精炼领域。本发明根据炉役期插入管侵蚀程度分两阶段提供加速脱碳必须的氩气流量和真空度，炉役期前20炉脱碳采用与插入管初始设计内径匹配的氩气流量，20炉后，每炉脱碳时间＞5min时，输送的氩气流量比炉役期前20炉高20％以上。钢水脱碳前，预先对真空室减压，脱碳开始后，在脱碳的0～10min加快真空室的减压速率。本方法在全炉役期生产超低碳钢可不改造真空室和插入管，改善因插入管内径侵蚀、钢水流动阻力增大、气泡提升效率减少所降低的脱碳速率，同时防止真空室内产生大量喷溅粘钢。本发明操作简便有效，适合用于碳含量小于15ppm的超低碳优质钢的生产。
文档编号C21C7/10GK1410559SQ02147730
公开日2003年4月16日 申请日期2002年11月25日 优先权日2002年11月25日
发明者区铁, 喻承欢, 杨杰, 柳志敏, 徐静波, 应风晔, 彭林, 冯军, 陈清泉, 张汉平 申请人:武汉钢铁(集团)公司