专利名称：短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法
技术领域：
本发明涉及一种有超低硫要求的超低碳钢的冶炼方法。
背景技术：
硫是钢中的有害元素之一，硫对钢材最大的危害是引起钢的热脆。碳钢的[S]≤60*10-4％(质量分数，下同)，热加工时可避免产生热裂纹现象；铁素体不锈钢，控制[S]≤60*10-4％，可保证钢材良好的热加工性能。此外，硫降低钢材的韧性，恶化钢的Z向性能，并对氢制裂纹有较大影响。因此，硫在钢中的含量是越低越好。例如，具有较高的抗氢制裂纹(HIC)和抗硫应力裂纹(SSCC)能力的管线钢，要求钢水中[S]≤10*10-4％；具有低铁损高磁感强度的高牌号无取向硅钢，要求钢水中[S]≤20*10-4％。
转炉厂生产超低硫钢的工艺一般是铁水脱硫预处理-转炉-LF炉搅拌脱硫或RH喷粉脱硫-连铸。对铁水进行脱硫预处理的方法有KR脱硫、铁水罐喷粉脱硫、鱼雷罐喷粉脱硫等，其中KR铁水罐脱硫具有脱硫剂单耗低，平均脱硫率高、处理周期短等优点。但在实际应用中，采用KR铁水罐脱硫时对于加入脱硫剂的时机、扒渣操作、搅拌速度及搅拌头的位置等可能影响最终脱硫效果的因素都只是凭借操作人员的经验进行控制，以至于铁水脱硫后的硫含量忽高忽低，得不到满意的铁水脱硫后的硫含量，从而影响超低硫品种钢的正常冶炼。
发明内容
针对现在超低碳钢在铁水脱硫预处理过程中不能有效控制脱硫率、在复吹转炉冶炼过程中不能有效控制回硫量、在RH补充脱硫时脱硫率低的问题，本发明提供一种冶炼控制方法，通过对工艺过程中具体参数的优化控制从而得到符合超低硫要求的超低碳钢。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的一种短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，依次包括铁水脱硫预处理、转炉、RH喷粉脱硫、连铸，所述铁水脱硫预处理采用KR脱硫方法，具体的工序过程依次是扒去高炉铁水渣，使铁水面露出2/3以上；搅拌控制搅拌头插入距铁水液面550-600mm的深度，然后在搅拌速度为70～85转/分钟开始出现旋涡时加入脱硫剂，加脱硫剂时间保持1～3分钟；加入脱硫剂总量的1/2～2/3时，将搅拌速度提高到85～100转/分钟；铁水静置5～8分钟，扒脱硫后渣，扒后渣要使铁水面裸露2/3～3/4；间隔3～5分钟使渣子充分上浮后进行二次扒后渣，进行二次扒后渣应使铁水面裸露4/5以上。实验证明，采用上述铁水脱硫预处理工艺能够将铁水[S]控制在≤10*10-4％的水平。
优选地，在转炉阶段，选择复吹强度为0.05Nm3/min.t-0.08Nm3/min.t的一座转炉连续冶炼，使用硫含量≤0.020％的的石灰、轻烧等散状料，采用“软吹”双渣操作生产超低S品种钢。
实验证明采取本发明所述的转炉冶炼工艺可有效减小溅渣复吹转炉冶炼超低硫品种钢的回硫量，得到[S]含量≤30*10-4％的钢水，因此利于推广应用。
具体实施例方式
下面详细说明本发明优选的实施方式。
具体实施例方式
一超低硫品种钢的生产过程依次包括对铁水进行脱硫预处理，采用溅渣复吹转炉冶炼，出钢后进行RH或LF钢包精炼等，钢水在连铸机浇注成坯送往轧钢厂轧制。本实施方式选定合适的超低硫品种钢生产工艺，提高铁水脱硫预处理的脱硫率，减少溅渣复吹转炉冶炼低硫品种钢的回硫量，提高钢水在RH进行补充脱硫的脱硫效率。
一种短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，依次包括铁水脱硫预处理、转炉、RH喷粉脱硫、连铸，此工艺能充分发挥KR脱硫、转炉、RH的脱硫能力。
在铁水脱硫预处理阶段采用KR脱硫方法，具体的工序过程依次是扒去高炉铁水渣，使铁水面露出2/3以上。高炉铁水渣[S]含量高，一般在0.4～1.2％之间，高炉铁水渣(SiO2)、(Al2O3)高等影响铁水脱硫反应的效果，所以必须扒去高炉铁水渣才能进行KR铁水脱硫搅拌操作，扒去高炉铁水渣应使铁水面露出2/3以上，这时扒渣时间不太长，又能够有效消除高炉铁水渣对KR铁水脱硫效果的影响。
搅拌实践中发现，搅拌头插入太深，既无旋涡也不利于脱硫剂扩散到铁水中；插入太浅，铁水飞溅严重，同时也不产生旋涡，因而插入太深和插入太浅都得不到最好的脱硫效果。一般认为，搅拌器的插入深度应控制在使搅拌头与罐底距离大至等于叶片外缘与罐壁的距离，但在实践中发现，搅拌效果并非完全决定于搅拌头的插入深度，对于同一直径的铁水罐口，选择不同直径的搅拌头会产生差距极大的搅拌效果。大量试验证明，当搅拌头的直径为脱硫铁水罐口直径的30％-40％时，搅拌头插入距铁水液面550-600mm的深度可以使铁水产生适当旋涡同时可以加速脱硫剂扩散到铁水中，搅拌头的直径过小，搅拌效果和脱硫效果差；搅拌头的直径过大，搅拌时铁水喷溅严重，同时也不产生旋涡，脱硫效果也差。(本实施方式中，铁水总深度为2000-2500mm)然后在搅拌速度为70～85转/分钟开始出现旋涡时加入脱硫剂，加脱硫剂时间保持1～3分钟；脱硫剂的加入时机过早，旋涡尚未形成，脱硫剂不能随旋涡充分弥散到铁水中，部分脱硫剂粘于搅拌头的轴部，滋生“蘑菇”层，既影响脱硫效果，又增加人工处理“蘑菇”层的次数。脱硫剂的加入时机过晚，脱硫剂飞溅严重，脱硫剂的损失大，脱硫效果差。
加入脱硫剂总量的1/2～2/3时，将搅拌速度提高到85～100转/分钟，这样可以加强铁水与脱硫剂的接触，提高脱硫反应的效率。
铁水静置5～8分钟，目的是使铁水中的反应渣充分上浮。然后扒脱硫后渣，扒去后渣才能避免低硫铁水在混铁炉和转炉内回硫，扒后渣要使铁水面裸露2/3～3/4，大量实验数据表明，铁水面裸露2/3～3/4时回硫量最稳定，一般为30*10-4％-50*10-4％。
间隔3～5分钟使渣子充分上浮后进行二次扒后渣，进行二次扒后渣应使铁水面裸露4/5以上。实施铁水静置扒脱硫后渣的工艺和二次扒后渣的工艺，每罐可多扒渣0.3～0.5t(每罐80-84吨，正常可扒渣1.0-2.0吨)，其它条件相同时，比不进行二次扒后渣工艺时的终点钢水[S]会多降低10*10-4％以上。
在转炉阶段，选择复吹强度为0.05Nm3/min.t-0.08Nm3/min.t的转炉，供气强度大，改善了钢渣反应的动力学条件，促进了脱S反应的进行。其它条件相同时，采用此种复吹强度的转炉相对于0.02Nm3/min.t-0.04Nm3/min.t的转炉，会使出钢[S]多降低10-20*10-4％。
采用铁水在一座转炉上连续冶炼的模式进行生产。采用低S铁水在一座转炉上连续冶炼的模式生产超低S品种钢，使用经扒脱硫后渣工艺和二次扒后渣工艺得到的上炉低S渣的(S)为0.042％，比(S)为0.078％的普铁渣低0.036％，从而使下炉终渣(S)低0.036％×25％＝0.009％，下炉终点[S]含量也相应变低10*10-4％左右，因此可以减少溅渣复吹转炉冶炼超低硫品种钢的回硫量。
在转炉阶段，采用“软吹”双渣操作。“软吹”双渣操作能明显降低超低硫品种钢的终点[S]。
转炉使用硫含量≤0.020％的的石灰、轻烧等散状料。散状料是终渣的主要来源，占终渣的65％左右，散状料含S量的高低对终渣(S)含量影响非常大。不同含S量的散状料造渣剂对终点[S]的影响见表1。
表1不同含S量的散状料造渣剂对终点[S]的影响统计
实验证明，其它条件相同时，使用硫含量≤0.020％的的石灰、轻烧等散状料，与使用硫含量＞0.040％的的石灰、轻烧等散状料相比，会使出钢[S]多降低10-20*10-4％；
钢水在RH喷粉脱硫过程中的脱硫效果与钢水成分、钢水温度、钢包顶渣成分、脱硫剂的熔点、加入量和加入方式等有关。实验证明，钢水中[Si]、[Als]、[C]、[S]含量越高，[O]含量越低，钢水温度越高，钢包顶渣中(FeO+MnO)含量越低，脱硫剂的熔点越低，脱硫剂的加入量越大，采用喷粉脱硫的方式，脱硫效果越好。为获得超低硫的超低碳钢水，在转炉出钢后，应采用以下技术控制钢水出钢温度大于1700℃，且控制钢包顶渣中的(FeO+MnO)含量＜10％，同时使用熔点＜1400℃的脱硫剂。
对钢包顶渣进行改质后，钢包顶渣的碱度提高，(FeO+MnO)含量降低，加入同量的脱硫剂后，脱硫效率可提高20％。
实验证明，在RH进行补充脱硫后超低碳钢的成品[S]≤20*10-4％。
具体实施例方式
二与具体实施方式
一不同之处在于，本实施方式采用如下方案冶炼具有超低硫要求的超低碳钢(对于没有说明部分与具体实施方式
一相同)A.铁水脱硫预处理阶段采用常规方法扒去高炉铁水渣，使铁水面露出整个铁水表面积的2/3以上；搅拌经检测，高炉铁水硫含量为0.030％-0.035％，本实施方式使用正常寿命的搅拌头(如寿命为200次)，搅拌头的直径为脱硫铁水罐口直径的35％，控制搅拌头的插入深度为580mm，需要加入450kg的脱硫剂，在搅拌速度为80～85转/分钟开始出现旋涡时加入脱硫剂，加脱硫剂总时间保持1～1.5分钟；当加入脱硫剂总量的1/2～2/3时(225kg-300kg)时，将搅拌速度提高到85～90转/分钟，然后将余下的脱硫剂加入；
铁水静置6分钟，扒脱硫后渣，扒后渣要使铁水面裸露2/3～3/4；间隔4分钟后进行二次扒后渣，进行二次扒后渣使铁水面裸露4/5以上。
经化验分析，采用所述方法得到的铁水硫含量为痕迹，即为0。
C.RH喷粉脱硫阶段RH喷粉脱硫过程中，控制钢水出钢温度为1720℃，且控制钢水中的(FeO+MnO)含量为8％，同时使用预熔型的铝酸钙质脱硫剂，由于熔点低，在1350℃左右，远低于机混CaO60％+CaF240％脱硫剂的熔点(1450℃以上)，因而加入钢水后熔化速度快，能够马上发挥脱硫作用，实验证明脱硫效率可以提高5％左右。
实验证明，本实施方式在RH进行补充脱硫后超低碳钢的成品[S]含量为12*10-4％。
权利要求
1.一种短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，依次包括铁水脱硫预处理、转炉、RH喷粉脱硫、连铸，其特征在于所述铁水脱硫预处理采用KR脱硫方法，具体的工序过程依次是扒去高炉铁水渣，使铁水面露出2/3以上；搅拌在搅拌速度为70～85转/分钟开始出现旋涡时加入脱硫剂，加脱硫剂时间保持1～3分钟；加入脱硫剂总量的1/2～2/3时，将搅拌速度提高到85～100转/分钟；铁水静置5～8分钟，扒脱硫后渣，扒后渣要使铁水面裸露2/3～3/4；间隔3～5分钟使渣子充分上浮后进行二次扒后渣，进行二次扒后渣应使铁水面裸露4/5以上。
2.根据权利要求1所述的短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，其特征在于搅拌头的直径为脱硫铁水罐口直径的30％-40％，控制搅拌头插入距铁水液面550-600mm的深度。
3.根据权利要求2所述的短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，其特征在于在搅拌速度为80～85转/分钟开始出现旋涡时加入脱硫剂，加脱硫剂时间保持1～1.5分钟；加入脱硫剂总量的1/2～2/3时，将搅拌速度提高到85～90转/分钟。
4.根据权利要求1所述的短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，其特征在于在转炉阶段，采用铁水在一座转炉上连续冶炼的模式进行生产。
5.根据权利要求4所述的短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，其特征在于选择复吹强度为0.05Nm3/min.t-0.08Nm3/min.t的转炉。
6.根据权利要求4所述的短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，其特征在于在转炉阶段，采用“软吹”双渣操作。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，其特征在于RH喷粉脱硫过程中，控制钢水出钢温度大于1700℃，且控制钢水中的(FeO+MnO)含量＜10％，同时使用熔点＜1400℃的脱硫剂。
8.根据权利要求7所述的短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，其特征在于转炉使用硫含量≤0.020％的散状料。
全文摘要
短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，涉及一种有超低硫要求的超低碳钢的冶炼方法。针对现在超低碳钢在铁水脱硫预处理过程中不能有效控制脱硫率的问题，本发明提供一种冶炼控制方法，通过对工艺过程中具体参数的优化控制从而得到符合超低硫要求的超低碳钢。一种短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，依次包括铁水脱硫预处理、转炉、RH喷粉脱硫、连铸，所述铁水脱硫预处理采用KR脱硫方法，具体的工序过程依次是扒去高炉铁水渣，使铁水面露出2/3以上；搅拌；铁水静置5～8分钟，扒脱硫后渣；二次扒后渣。实验证明，采用本发明所述铁水脱硫预处理工艺能够将铁水[S]控制在≤10＊10
文档编号C21C5/28GK101037716SQ20071005198
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月26日 优先权日2007年4月26日
发明者陈清泉, 李具中, 黄成红, 田义胜, 柳志敏, 林利平, 杨杰, 帅国勇, 魏伟, 夏胜强, 孔勇江, 邓品团 申请人:武汉钢铁(集团)公司