专利名称：钢包精炼炉的渣系的控制方法
技术领域：
本发明涉及炼钢领域，特别涉及一种钢包精炼炉(LF炉)的渣系的控制方法。
背景技术：
市场竞争日趋激烈，低成本、高效率批量生产质量合格、稳定的铸坯是各家钢铁企业的重要任务。优特钢的生产主要是采用铝脱氧、LF精炼处理以保证钢水洁净度，而精炼渣系是发挥LF精炼作用的关键。铝脱氧容易形成高熔点Al2O3夹杂，滞留在钢水中，堵塞连铸机水口，影响钢水连浇性。LF精炼渣具有较好的吸附夹杂能力，因此，研究钢水铝含量与精炼渣的搭配，提高钢水洁净度，进而提高钢水连浇性，对保证连铸生产顺行的意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢包精炼炉的渣系的控制方法。根据本发明的钢包精炼炉的渣系的控制方法包括下述步骤在转炉出钢前或者在转炉出钢到钢包的过程中向钢水加入足以将钢水中的游离氧的至少99%脱除的铝质预脱氧剂。根据本发明的一方面，该方法还包括在向钢水加入足以将钢水中的游离氧的至少99 %脱除的铝质预脱氧剂的同时，对钢水底吹氩气。根据本发明的一方面，铝质预脱氧剂是铝锰铁合金、铝铁合金、铝锰钛合金和金属铝中的至少一种。根据本发明的一方面，该方法还包括在转炉出钢到钢包的过程中，以1.0kg/t -1. ^g/t 的量将预熔料加入钢水。根据本发明的一方面，预熔料按重量计包含不超过1.5%的!^e2O3、不超过4%的 SiO2,40% -50% 的 Ca0、36% -38% 的 Al2O3、不超过 4% 的 MgO、总量不超过 0. 02% 的 P 和 S、 不超过0. 5%的水分，以及不可避免的杂质。根据本发明的一方面，该方法还包括在钢水进入钢包精炼炉后，按照2. Okg/t -2. 的量将萤石加入钢水，并按照6. 5-8.的量将石灰加入钢水，然后电加热精炼。根据本发明的一方面，该方法还包括在钢包精炼炉的电加热精炼过程中，根据钢水的酸溶铝的含量通过将石灰加入炉渣来调整炉渣的碱度。根据本发明的一方面，按照下述情形中的至少一种情形来调整炉渣的碱度当钢水的酸溶铝含量为0. 008-0. 015%时，将炉渣的碱度调整为2. 5-3. 5 ；当钢水的酸溶铝含量大于0. 015%且小于0. 020%时，将炉渣的碱度调整为3. 0-4. 0 ；当钢水的酸溶铝含量为 0. 020-0. 045%时，将炉渣的碱度调整为3. 5-4. 5。根据本发明的一方面，石灰的加入量不超过1. 5kg/tiHo根据本发明的一方面，在钢包精炼炉电加热精炼之后，前期加入碳化钙和碳化硅中的至少一种，使得渣系中的(Fe0+Mn0)Wt%< 0. 5wt%，此时炉渣呈黄白渣状态；在炉渣呈黄白渣状态之后，加入碳化钙和碳化硅中的至少一种以保持黄白渣状态；所述前期加入的碳化钙和碳化硅中的至少一种的量多于在炉渣呈黄白渣状态之后加入的碳化钙和碳化硅中的至少一种的量。
具体实施例方式在根据本发明的炼钢工艺中，可利用作为初炼炉的转炉的吹氧脱碳功能将铁水初炼成钢水。在转炉吹炼过程中，由于不断向金属熔池吹氧，当吹炼达到终点时，钢水中必然残留一定数量的溶解氧。转炉吹炼结束后，如果不将氧脱除到一定程度，就不能顺利浇铸， 也不能得到结构合理的铸坯。因此，在出钢前或者在出钢及其以后的过程中根据钢种要求选择合适的脱氧剂及其加入量，加入到钢水中使其达到合乎规定的脱氧程度，这个操作称为脱氧。在脱氧的同时，也可使钢水中硅、锰及其他合金元素的含量达到成品钢的规格，达到合金化的目的。通常的脱氧方法有沉淀脱氧、扩散脱氧和真空脱氧。沉淀脱氧时，脱氧剂(例如铝铁合金)直接加入到钢水中，脱除钢水中的氧。这种脱氧方法脱氧效率比较高，耗时短，合金消耗较少，但脱氧产物容易残留在钢中会造成内生夹杂物。扩散脱氧时，脱氧剂加入到熔渣中，通过降低熔渣中W(TFe)含量，使钢水中氧向熔渣中转移扩散，达到降低钢水中氧含量的目的。钢水平静状态下扩散脱氧的时间较长，脱氧剂消耗较多，但钢中残留的有害夹杂物较少。真空脱氧的原理是将钢水置于真空条件下，通过降低外界CO分压打破钢水中碳氧平衡，使钢中残余的碳和氧继续反应，达到脱氧的目的。向钢中加入一种或几种合金元素，使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。在多数情况下，脱氧和合金化是同时进行的，加入钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧，转化为脱氧产物而排出，另一部分则为钢水所吸收，起合金化的作用；而加入钢中的大多数合金元素，因其与氧的亲合力比铁强，也必然起到脱氧作用。因此，在实践中往往不大可能把脱氧和合金化，脱氧元素和合金元素截然分开。脱氧剂可包括铝质脱氧剂和钙质脱氧剂中的至少一种。铝质脱氧剂包括铝锰铁合金、铝铁合金和金属铝中的至少一种，钙质脱氧剂包括电石、硅钙合金、硅钙钡合金中的至少一种。合金化材料是依照最终期望得到的钢种的成分所选择的元素和/或元素的组合， 例如包括镍、钼、铜、钨、铬、铝、钛、硼、硅、钒、铌、锰、稀土元素中的单一元素或其组合。铝、 钛、硼、硅、钒、铌、锰、稀土元素由于其与氧的亲合力比铁强得多，所以也起到脱氧的作用。根据本发明，还可利用炉外精炼技术对钢水进行精炼。炉外精炼包括以下作用中的至少一种承担初炼炉原有的部分精炼功能；均勻钢水，精确控制钢种成分；精确控制钢水温度，适应连铸生产的要求；进一步提高钢水纯净度，满足成品钢材性能要求；作为炼钢与连铸之间的缓冲，提高炼钢车间整体效率。炉外精炼技术可包括钢包吹氩、CAB、DH、RH、 LF 炉处理、ASEA-SKF、VAD、CAS-OB, VOD、RH-OB, AOD、TN、SL、喂线和合成S洗中的一种或其组合。根据本发明，上述脱氧和/或合金化的操作的一部分或全部可以通过炉外精炼来执行。根据本发明的炼钢工艺包括采用转炉初炼钢水并采用LF炉对钢水进行精炼。以下对根据本发明的LF炉的渣系的控制方法进行详细描述。首先，可在转炉内加入铁水，利用转炉吹氧脱碳的功能，将铁水初炼成钢水。
吹炼完成之后，在转炉出钢前或者在转炉出钢到钢包的过程中向钢水加入足以将钢水中的游离氧的至少99%脱除的铝质预脱氧剂，可同时对钢水底吹氩气促进脱氧产物 Al2O3上浮。铝质预脱氧剂可以是铝锰铁合金、铝铁合金、铝锰钛和金属铝中的至少一种。由于脱氧充分，因此在LF炉精炼过程中，没有必要再补充铝质脱氧剂，这样与直接在LF炉用铝质脱氧剂脱氧相比，脱氧产物Al2O3能有较长的上浮时间，LF精炼过程可以使更多的尺寸小的Al2O3夹杂物(例如尺寸小于20 μ m的Al2O3夹杂物)上浮去除。因此，降低了连铸机水口结瘤的几率，提高钢水连浇性。同时在出钢至钢包的过程中，以1. Okg/t钢-1.的量将预熔料加入钢水。预熔料按重量计包含不超过1. 5%的1 、不超过4%的Si02、40% -50%的Ca0、36% -38% 的Al2O3、不超过4%的MgO、总量不超过0. 02%的P和S、不超过0. 5%的水分，以及不可避免的杂质。预熔料的主要有效成分为CaO与Al2O3，主要起控制炉渣的Al2O3含量(例如， 使得LF炉渣系中的Al2O3重量含量为12% -16% )，降低炉渣的熔点(例如生成低熔点的 12Ca0 · 7A1203)，加快精炼造渣速度的作用。之后，钢水进入LF精炼炉工序，在吹氩的条件下进行钢水精炼。具体地讲，钢水进入LF精炼炉后，先向钢水加萤石和一部分石灰，然后电加热精炼。萤石的作用是降低炉渣熔点，加快精炼造渣速度，实际上起到与预熔料基本相同的作用，但萤石对钢包耐火材料的侵蚀严重，同时会造成环境污染。萤石的加入量可为2.0kg/tffl-2.5kg/tffl。根据本发明， 在出钢至钢包的过程中将预熔料加入钢水，可减少萤石用量，也可以全部用预熔料代替全部萤石，但成本太高不经济。石灰是主要的造渣剂，其中的CaO是精炼炉渣的主要有效成分之一。该步骤中加入的所述一部分石灰的量可以是6. 5-8. 5kg/tiHo钢中的铝分为两种类型。一种是冶炼时来不及上浮到钢渣中的脱氧产物Al2O3中的铝，由于Al2O3不能溶于酸中，所以将与氧结合形成Al2O3的铝称为酸不溶铝。另一种是可被酸溶解的铝，主要有单质铝和氮化铝(AlN)中的铝，其称为酸溶铝，通常用“Als”表示。 钢中酸溶铝和酸不溶铝之和称为全铝，通常用“Al”或“Alt”表示。一般钢水经过精炼后， Alt中有80%以上的是Als，或者Als含量约等于Alt含量。可以通过在LF炉电加热精炼过程中将另一部分石灰加到炉渣来控制炉渣的碱度。在LF炉精炼的过程中，根据不同的钢水Als含量来将炉渣控制为不同的碱度。具体地讲，当钢水Als含量为0. 008-0. 015 %时，将炉渣的碱度控制在2. 5-3. 5 ；当钢水Als 含量大于0. 015%且小于0. 020%时，将炉渣的碱度控制在3. 0-4. 0 ；当钢水Als含量为 0. 020-0. 045%时，将炉渣的碱度控制在3. 5-4. 5。在一个实施例中，可以根据钢水Als含量的升高来提高碱度，可以根据钢水Als含量的降低来降低碱度。在一个实施例中，该步骤中加入的所述另一部分石灰的量可不超过1. 5kg/tiHo此外，在LF炉精炼过程中将所述另一部分石灰加到炉渣还可以调整炉渣的粘度。钢水中的Als可以代表钢水的脱氧程度。当Als高时，钢水中的氧势就低，低于渣中氧势时，炉渣就起不到脱氧效果，反而渣中的氧会向钢水中扩散，具体的反应就是钢中铝将炉渣中的SiO2还原，其产物主要为Al2O3，从而增加钢水夹杂物含量。碱度即渣中CaO含量与SW2含量之比，CaO与SW2结合能力强，当碱度高时，CaO能将SW2中氧的活度降低， 使炉渣的整个氧势降低，减少或避免钢中的Als还原Si02。因此，需要根据钢水不同的Als 含量，控制不同的碱度，以避免Als还原SiO2，产生新的Al2O3夹杂。
通过采用上述技术手段控制钢包精炼炉的渣系，可以使炉渣提高吸附夹杂能力， 降低钢中Al2O3夹杂数量，钢中Als比例能够提高10-20%。因此，降低了连铸机水口结瘤的几率，提高钢水连浇性。在LF炉中电加热之后，前期加入作为LF炉脱氧剂的碳化钙和碳化硅中的至少一种的大部分，使得渣系中的(Fe0+Mn0)Wt%<0. 5wt%，这时炉渣呈黄白渣状态。(FeO+MnO)
的数值越低，表明炉渣中的氧势越低，钢水中氧即向炉渣中传递，从而起到脱氧的效果。在炉渣呈黄白渣状态之后，加入碳化钙和碳化硅中的至少一种的少部分，用来保持黄白渣。也就是说，前期加入的碳化钙和碳化硅中的至少一种的量多于在炉渣呈黄白渣状态之后加入的碳化钙和碳化硅中的至少一种的量。下面结合具体示例说明根据本发明的钢包精炼炉的渣系的控制方法。1 冶炼45#钢和40Cr钢的钢句,精炼炉的渣系的控制在转炉出钢过程中以1. 2-1. ^g/t·的量(足以将钢水中的游离氧的至少99%脱除)将铝锰钛合金加入钢水，具体的加入量根据转炉终点碳而进行动态控制，从而最终将钢水的Als含量控制在0. 008% -0.015%。同时在转炉出钢过程中以1.0kg/tffl-1.5kg/t·的量将预熔料加入钢水。预熔料含有 47. 5% 的 Ca0、36. 3% 的 Α1203、3· 5% 的 MgO、不超过 1. 5% 的佝203、不超过 4% 的 SiO2, 总量不超过0. 02%的P和S、不超过0. 5%的水分，以及不可避免的杂质。在转炉出钢过程中同时对钢水底吹氩气。在LF炉工序，通电加热之前按照6. ^g/t·的量加入石灰，按2. Okg/t·的量加入萤石，然后开始通电提温化渣，取完第一样后补加石灰1.0kg/tffl，以此来控制精炼渣的碱度为2. 5-3. 5，并以此来调整炉渣的粘度。在LF炉精炼过程中，向LF炉分批加入碳化钙、碳化硅脱氧剂，造弱电石渣，保证精炼渣(FeO+MnO) % < 0. 5 %。采用大电流提温，大电压化渣原则。在生产中，当进站温度偏高时，通电1分钟后，采用电流22000-26000A，电压5挡，快速化渣；当进站温度正常或偏低时，采用电流 28000-30000A,电压4_5挡，大电流大电压快速提温化渣；中后期采用电流8000_12000A， 电压6-8挡进行保温操作。通电时间不低于18分钟。示例2 冶炼CM490、CM690、20CrMnTi钢的钢包精炼炉的渣系的控制在转炉出钢过程中以2. 0-2.的量(足以将钢水中的游离氧的至少99%脱除)将铝锰钛合金加入钢水，具体的加入量根据转炉终点碳而进行动态控制，从而最终将钢水的Als含量控制在0. 020% -0. 045% ο在转炉出钢过程中，以1. 0kg/tiH-l.的量将预熔料加入钢水。预熔料含有 42. 5%的 Ca0、36. 3%的 Al203、3. 5%的 MgO、不超过 1. 5%的 1 、不超过 4%的 SiO2、总量不超过0. 02%的P和S、不超过0. 5%的水分，以及不可避免的杂质。在转炉出钢过程中同时对钢水底吹氩气。在LF炉工序，通电加热之前按照8. 0kg/t·的量加入石灰、按2. ^g/t·的量加入萤石，然后开始通电提温化渣，取完第一样后补加石灰1.0kg/tffl，以此来控制精炼渣的碱度为3. 5-4. 5，并以此来调整炉渣的粘度。在LF炉精炼过程中，向LF炉分批加入碳化钙、碳化硅脱氧剂，造弱电石渣，保证精炼渣(FeO+MnO) 0. 5%。
采用大电流提温，大电压化渣原则。在生产中，当进站温度偏高时，通电1分钟后，采用电流22000-26000A，电压5挡，快速化渣；当进站温度正常或偏低时，采用电流 28000-30000A,电压4_5挡，大电流大电压快速提温化渣；中后期采用电流8000_12000A， 电压6-8挡进行保温操作。通电时间不低于18分钟。
权利要求
1.一种钢包精炼炉的渣系的控制方法，所述方法包括下述步骤在转炉出钢前或者在转炉出钢到钢包的过程中向钢水加入足以将钢水中的游离氧的至少99%脱除的铝质预脱氧剂。
2.根据权利要求1所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于所述方法还包括在向钢水加入足以将钢水中的游离氧的至少99%脱除的铝质预脱氧剂的同时，对钢水底吹氩气。
3.根据权利要求1所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于铝质预脱氧剂是铝锰铁合金、铝铁合金、铝锰钛合金和金属铝中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于所述方法还包括在转炉出钢到钢包的过程中，以1. 0kg/tiH-l.的量将预熔料加入钢水。
5.根据权利要求4所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于预熔料按重量计包含不超过1. 5%的F%03、不超过4%的SiO2,40% -50%的CaO,36% -38%的Al2O3、不超过4%的MgO、总量不超过0. 02%的P和S、不超过0. 5%的水分，以及不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于所述方法还包括在钢水进入钢包精炼炉后，按照2. 0kg/tiH-2.证8八,0的量将萤石加入钢水，并按照 6. 5-8.的量将石灰加入钢水，然后电加热精炼。
7.根据权利要求1所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于所述方法还包括在钢包精炼炉的电加热精炼过程中，根据钢水的酸溶铝的含量通过将石灰加入炉渣来调整炉渣的碱度。
8.根据权利要求7所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于按照下述情形中的至少一种情形来调整炉渣的碱度当钢水的酸溶铝含量为0. 008-0. 015%时，将炉渣的碱度调整为2. 5-3. 5 ；当钢水的酸溶铝含量大于0. 015%且小于0. 020%时，将炉渣的碱度调整为3. 0-4. 0 ；当钢水的酸溶铝含量为0. 020-0. 045%时，将炉渣的碱度调整为3. 5-4. 5。
9.根据权利要求7所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于石灰的加入量不超过1. 5kg/t钢。
10.根据权利要求1所述的钢包精炼炉的渣系的控制方法，其特征在于，在钢包精炼炉电加热精炼之后，前期加入碳化钙和碳化硅中的至少一种，使得渣系中的(Fe0+Mn0)wt%< 0. 5wt%，此时炉渣呈黄白渣状态；在炉渣呈黄白渣状态之后，加入碳化钙和碳化硅中的至少一种以保持黄白渣状态；所述前期加入的碳化钙和碳化硅中的至少一种的量多于在炉渣呈黄白渣状态之后加入的碳化钙和碳化硅中的至少一种的量。
全文摘要
本发明公开了一种钢包精炼炉的渣系的控制方法，该控制方法包括以下步骤在转炉出钢前或者在转炉出钢到钢包的过程中向钢水加入足以将钢水中的游离氧的至少99％脱除的铝质预脱氧剂。
文档编号C21C7/076GK102373316SQ201110301809
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者尹崇丽, 王显军, 申景霞, 谢兴军, 陈良, 魏潇, 黄优明 申请人:莱芜钢铁集团有限公司