专利名称：一种rh纯净钢冶炼及深脱碳工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种RH纯净钢冶炼及深脱碳处理技术。
背景技术：
RH脱碳是利用利用钢中C、0反应生成CO气体的动力学原理，通过降低真空中CO 分压，使钢中c、0反应向生成CO的方向进行；脱碳进行到后期由于钢液中的0含量低，0的 传质成为脱碳的限制性环节，为进一步降低碳含量，采取优化钢液C、0反应的动力学条件， 王峰，杨晓江<RH真空精炼工艺的应用实践〉金属世界[J]，2008. 5，P. 18文献中脱碳后期 采取降低真空、加大环流量来促进C、0反应的进一步进行，赵云珠，<RH生产超低碳钢的实 践〉鞍钢技术[J]，2008.2，p. 49文献中采取氧枪吹氧提高钢液中的喷
含量来促进C、0 反应的进一步进行。RH脱碳后期采用氧枪吹氧、降低真空度、提高环流量能在一定程度上降低碳含量， 但也存在着以下缺点(1)吹氧会引起其他元素的氧化，造成钢液夹杂物含量升高。(2)脱 除钢液中过剩的氧增加了脱氧合金的用量。( 真空度的降低受设备限制有一定局限性。环流量的提高会加速真空室耐材侵蚀、同时受设备条件限制有一定局限性。因此，研究RH深脱碳技术，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术所存在的问题，提供一种适用于各种超低碳钢生 产的，通过从RH上升/下降管下部导入的喷管向钢水中喷入(X)2气体或粉体实现深脱碳的方法。为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的该RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺的 特点在于，在RH上升/下降管的下部管壁上开有通孔，通过喷管与外部气源或送粉设备连 接，在RH精炼期间通过喷管向钢水中喷吹(X)2气体。或者，以氮气、氩气、二氧化碳或一氧 化碳气体为载体向钢水中喷吹CaC03、BaCO3> MgCO3> NaCO3> FeO, Fe2O3或MnO中的一种或一 种以上粉剂。本发明所述通孔的位置距RH下降管下沿100 500mm，其轴向与上升/下降管上 部轴向呈10 90°，数量为1 10个；所述通孔沿上升/下降管方向纵向排列分布，或径 向分布，或呈螺旋状分布，或为空间不对称分布；所述喷管的内径为1 30mm。本发明所述粉剂的粒度为0. 001 3mm，粉剂的喷入量为0. 1 10kg/t钢；所述 喷管的单管气体压力为0. 1 2Mpa，单管气体流量为3 40Nm3/h。本发明所述粉剂的喷入时间可以在RH精炼开始后0 20分钟，或者在
脱[C] 的能力不足时。本发明技术方案中碳酸盐粉剂喷入后发生反应(1)，产生的CO2气泡相当于多个小 真空室，加速了钢液中的碳氧反应，CO2与钢液中[C]发生反应(2)生成CO排出钢液，进一 步降低了钢液中碳含量；粉剂 ^Ο、ΜηΟ喷入钢液后分别发生反应(3)、，增强了钢液中的氧势，促进了钢液中碳氧反应的发生，进一步降低了钢液中的碳含量。CaCO3 = Ca(HO)2(1)CO2+[C] =2C0 ArG= =—97170.02(2)FeO+[C] = Fe+C0 ArG= =-63635.6⑶MnO+ [C] = Mn+C0 ^fil = -44040.92⑷本发明工艺简单、灵活、方便，易于操作。采用本发明技术方案能够促进脱碳反应 效率、进一步降低钢液中的碳含量；减少了直接供氧脱碳对钢液的污染；减少钢液脱碳耗 氧量，从而减少脱氧合金的使用量，氧化物夹杂的数量明显减少，钢水的洁净度显著提高， 纯净钢的全氧均在IOppm以下。
附图为本发明在RH上升/下降管下部管壁上安装喷管的示意图。图中1为上升/下降管管壁，2为通孔，3为喷管。
具体实施例方式下面参照附图结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。但本发明的保护范围 不受具体的实施例所限制，应以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提 下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权 利要求范围之内。实施例1在RH上升管下部管壁1钻孔，通孔2数量为2个，通孔2位置距RH上升管下沿 300mm，2个通孔的轴向夹角为120°，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室 外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为24mm，通孔2的轴向 与RH上升管轴向45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启IOmin后通过喷管3将CaCO3粉剂喷入钢 水中，粉剂的加入量为1 3kg/t钢，粉剂粒度< 0. 5mm，送粉气体为Ar，供气压力0. 8MPa, 单管气体流量为15m3/h。经喷粉处理RH脱碳后钢液碳含量稳定在< 20ppm，铸坯的全氧为 IOppm0实施例2在RH上升管下部管壁1钻孔，通孔2数量为1个，通孔2位置距RH上升管下沿 500mm，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接 口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为30mm，通孔2的轴向与RH上升管轴向呈45 °夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当钢包搬入主阀开启后通过喷管3将MgCO3粉剂喷 入钢水中，粉剂的加入量为3 m^g/t钢，粉剂粒度0. 5 2mm，送粉气体为CO2，供气压力 1. OMPa,单管气体流量为30m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢液碳含量稳定在< lOppm，，铸坯 的全氧为llppm。实施例3在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为6个，通孔2位置距RH下降管下沿
4200mm，通孔沿RH下降管圆周对称分布，相邻2个通孔的轴向夹角为60°，通孔2内导入喷 管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连 接，喷管3的内径为16mm，通孔2的轴向与RH下降管轴向呈45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启IOmin后，定氧aw小于lOOppm，脱碳过程 缓慢时，通过喷管3将BaC03+CaC03粉剂喷入钢水中，粉剂的加入量为7 ^g/t钢，粉剂粒 度0. 05 2mm，送粉气体为N1，供气压力IMPa，单管气体流量为^m3/h，经喷粉处理RH脱碳 后钢液碳含量稳定在< lOppm，铸坯的全氧为7ppm。实施例4在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为1个，通孔2位置距RH下降管下沿 200mm，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接 口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为20mm，通孔2的轴向与RH下降管轴向呈30 °夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当钢包搬入主阀开启后，通过喷管3将NaCO3粉剂喷 入钢水中，粉剂的加入量为3 m^g/t钢，粉剂粒度0. 5 2mm，送粉气体为C0，供气压力 1. OMPa,单管气体流量为30m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢液碳含量稳定在< lOppm，铸坯的 全氧为Ilppmo实施例5在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为8个，通孔2位置距RH下降管下沿 180mm，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接 口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为22mm，通孔2的轴向与RH下降管轴向呈30 °夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启IOmin后，定氧aw小于lOOppm，脱碳过程 缓慢时，通过喷管3将BaC03+CaC03粉剂喷入钢水中，粉剂的加入量为1 3kg/t钢，粉剂粒 度0. 02 2mm，送粉气体为CO2,供气压力1. 5MPa,单管气体流量为18m3/h，经喷粉处理Rm 脱碳后钢液碳含量稳定在< lOppm，，铸坯的全氧为7ppm。实施例6在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为2个，通孔2位置距RH下降管下沿 200mm，2个通孔的轴向夹角为120°，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室 外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为16mm，通孔2的轴向 与RH下降管轴向呈45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启IOmin后，定氧aw小于lOOppm，脱碳过程 缓慢时，通过喷管3将FeO粉剂喷入钢水中，粉剂的加入量为0. 1 ^g/t钢，粉剂粒度小 于2mm，送粉气体为Ar，供气压力1. 5MPa,单管气体流量为15m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢 液碳含量稳定在< llppm，铸坯的全氧为lOppm。实施例7在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为1个，通孔2位置距RH下降管下沿 300mm，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接 口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为6mm，通孔2的轴向与RH下降管轴向呈45 °夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启iaiiin后，定氧小于120ppm，脱碳过程 缓慢时，通过喷管3将F^O3粉剂喷入钢水中，粉剂的加入量为0. 1 ^g/t钢，粉剂粒度小 于2mm，送粉气体为Ar，供气压力1. 5MPa,单管气体流量为15m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢
5液碳含量稳定在< 12ppm，，铸坯的全氧为9ppm。实施例8在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为5个，2个通孔的轴向夹角为120°， 通孔2位置距RH下降管下沿300mm，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室 外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为7mm，通孔2的轴向 与RH下降管轴向呈30°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启15min后，定氧aw小于150ppm，脱碳过程 缓慢时，通过喷管3将Feo+ΜηΟ粉剂喷入钢水中，粉剂的加入量为0. 1 ^cg/t钢，粉剂粒 度小于2mm，送粉气体为Ar，供气压力1. 5MPa,单管气体流量为15m3/h，经喷粉处理RH脱碳 后钢液碳含量稳定在< 1Oppm，铸坯的全氧为8ppm。实施例9在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为2个，2个通孔的轴向夹角为120°， 通孔2位置距RH下降管下沿200mm，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室 外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为17mm，通孔2的轴向 与RH下降管轴向45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启17min后，定氧aw小于180ppm，脱碳过程 缓慢时，通过喷管3将FeO粉剂喷入钢水中，粉剂的加入量为0. 1 2kg/t钢，粉剂粒度小 于2mm，送粉气体为⑶，供气压力1. 5MPa,单管气体流量为15m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢 液碳含量稳定在< llppm，铸坯的全氧为lOppm。实施例10在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为3个，2个通孔的轴向夹角为120°， 通孔2位置距RH下降管下沿200mm，通孔2内导入喷管3，喷管3向外延伸，固定于真空室 外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连接，喷管3的内径为13mm，通孔2的轴向 与RH下降管轴向呈45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启后，通过喷管3将MgC03+NaC03粉剂喷入钢 水中，粉剂的加入量为5 Ag/t钢，粉剂粒度小于1mm，送粉气体为N2，供气压力1. 5MPa, 单管气体流量为15m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢液碳含量稳定在< lOppm，铸坯的全氧为 9ppm。实施例11在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为6个，通孔2位置距RH下降管下沿 200mm，通孔沿RH下降管圆周对称分布，相邻2个通孔的轴向夹角为60°，通孔2内导入喷 管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连 接，喷管3的内径为16mm，通孔2的轴向与RH下降管轴向呈45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启后，通过喷管3将NaCO3粉剂喷入钢水中， 粉剂的加入量为3 5kg/t钢，粉剂粒度小于0. 5 μ m，送粉气体为N2，供气压力1. 5MPa，单 管气体流量为35m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢液碳含量稳定在< llppm，，铸坯的全氧为 1Oppm。实施例12在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为6个，通孔2位置距RH下降管下沿200mm，通孔沿RH下降管圆周对称分布，相邻2个通孔的轴向夹角为60°，通孔2内导入喷 管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连 接，喷管3的内径为^mm,通孔2的轴向与RH下降管轴向呈45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，当主阀开启后，通过喷管3将CaCO3粉剂喷入钢水中， 粉剂的加入量为3 ^g/t钢，粉剂粒度小于1mm，送粉气体为二氧化碳，供气压力IMPa， 单管气体流量为7m3/h，经喷粉处理RH脱碳后钢液碳含量稳定在< lOppm，铸坯的全氧为 7ppm0实施例13在RH下降管下部管壁1钻孔，通孔2数量为6个，通孔2位置距RH下降管下沿 200mm，通孔沿RH下降管圆周对称分布，相邻2个通孔的轴向夹角为60°，通孔2内导入喷 管3，喷管3向外延伸，固定于真空室外壳上，外延部分留出接口，接口与外购送粉设备连 接，喷管3的内径为20mm，通孔2的轴向与RH下降管轴向呈45°夹角。在超低碳钢RH脱碳过程中，钢液搬入氧活度为20ppm，当主阀开启后，通过喷管3 将(X)2气体直接喷入钢水中，喷吹时间为15 16min，供气压力15. Oatm，单管气体流量为 60L/min，经吹气处理RH脱碳后钢液[C]稳定在< lOppm，铸坯的T
为7ppm。
权利要求
1.一种RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺，其特征在于在RH上升/下降管的下部管壁上 开有通孔，通过喷管与外部气源或送粉设备连接，在RH精炼期间通过喷管向钢水中喷吹 CO2气体；或者以氮气、氩气、二氧化碳或一氧化碳气体为载体向钢水中喷吹CaC03、BaC03、 MgCO3> NaCO3> FeO, Fe2O3或MnO中的一种或一种以上粉剂。
2.根据权利要求1所述的RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺，其特征在于所述通孔的位置 距RH下降管下沿100 500mm，其轴向与上升/下降管上部轴向呈10 90°，数量为1 10个，所述通孔沿上升/下降管方向纵向排列分布，或径向分布，或呈螺旋状分布，或为空 间不对称分布，所述喷管的内径为1 30mm。
3.根据权利要求1或2所述的RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺，其特征在于所述粉剂的粒 度为0. 001 3mm，粉剂的喷入量为0. 1 10kg/t钢。
4.根据权利要求1或2所述的RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺，其特征在于所述喷管单管 气体压力为0. 1 2Mpa，单管气体流量为3 40Nm7h。
5.根据权利要求1或2所述的RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺，其特征在于所述粉剂的喷 入时间在RH精炼开始后0 20分钟。
6.根据权利要求1所述的RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺，其特征在于所述粉剂的喷入时 间在采用
脱[C]的能力不足时。
全文摘要
本发明提供一种RH纯净钢冶炼及深脱碳工艺，其特点在于在RH上升/下降管的下部管壁上开有通孔，通过喷管与外部气源或送粉设备连接，在RH精炼期间通过喷管向钢水中喷吹CO2气体。或者，以氮气、氩气、二氧化碳或一氧化碳气体为载体向钢水中喷吹CaCO3、BaCO3、MgCO3、NaCO3、FeO、Fe2O3或MnO中的一种或一种以上粉剂。本发明工艺简单、灵活、方便，易于操作。采用本发明技术方案能促进脱碳反应效率、进一步降低钢液中的碳含量；减少直接供氧脱碳对钢液的污染；减少钢液脱碳耗氧量，从而减少脱氧合金的使用量，氧化物夹杂的数量明显减少，钢水的洁净度显著提高，纯净钢的全氧均在10ppm以下。
文档编号C21C7/068GK102146502SQ201010108190
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者吴春杰, 唐复平, 姜振生, 孙涛, 孙群, 康伟, 李镇, 林洋, 栗红, 王晓峰, 袁皓, 费鹏, 辛国强, 金学峰, 陈本文 申请人:鞍钢股份有限公司