专利名称：洁净钢的生产方法
技术领域：
本发明涉及炼钢方法技术领域，尤其涉及一种洁净钢的生产方法。
背景技术：
油套管、高压锅炉管及国内外质量要求更高的管材需要优质钢生产，炼钢工艺必须进行优化，才能满足质量要求，因此便有了 “洁净钢”。“洁净钢”是指一类优质钢产品，其中氧化物、硫化物夹杂含量很低，磷、氢、氮含量也很低。钢中脱氧产物氧化铝(Al2O3)和氧化硅(SiO2)内生夹杂的形成原因在于，钢中溶解的氧和加入的铝或硅脱氧剂之间的反应， 是典型的脱氧生成的夹杂物。点簇状氧化铝夹杂来自脱氧或二次氧化，是铝脱氧钢中的典型存在形式，由于具有较高的界面能，氧化铝夹杂容易通过碰撞、聚集形成三维点簇状，点簇状夹杂内每个单体直径约为1 5微米，在与其他颗粒碰撞、分离或聚集之前，这些单体可能是花盘型或多面体型夹杂物，硅夹杂由于在钢水中为液态或玻璃质状态，通常硅夹杂物为球形，亦可以聚集成点簇状。目前，常用的炼钢工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、VD炉精炼和连铸，在炼钢过程中需要添加脱氧剂进行脱氧处理，例如在转炉冶炼，钢水处于强氧化期时，用硅和铝作脱氧剂常伴随生成氧化铝(Al2O3)和氧化硅(SiO2),这些杂质往往弥散在钢水中难以彻底去除， 所以炼钢结束很难得到“洁净钢”。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种洁净钢的生产方法，既能减少铝用量，又能保证炼钢过程的可控性和稳定性，提高了精炼过程合金收得率及产品的洁净度。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是洁净钢的生产方法，包括以下步骤 a.转炉冶炼，采用双渣炼钢工艺，加脱氧剂还原处理，所述脱氧剂为锰铁合金和电石，挡渣出钢；b. LF炉精炼，送电熔化固体渣，此时喂Si50Bal2Cal2合金线进行浸入脱氧处理，还原状态下添加合金调整化学成分达到标准要求；c.钢包车喂线，对钢水喂铝线进行脱氧， 控制成品铝含量按重量百分比0. 010-0. 025%，然后喂硅钙线进行变质并进一步强化脱氧处理，控制成品钙含量按重量百分比0. 0015-0. 0030%，控制钙铝含量比大于或等于0. 12 ；d. VD炉精炼，进行真空脱氢处理；e.连铸。作为一种改进，在步骤a中，所述双渣炼钢工艺包括第一次造渣，第一次造渣为活性石灰、轻烧白云石和氧化铁皮，活性石灰的吨钢加入量为40-50Kg，白云石的吨钢加入量为30-40Kg，氧化铁皮的吨钢加入量10-MKg，吹氧枪位控制在1. 2-1. 6m，氧气的吨钢吹入量为20-30Nm3，达到终点温度控制在1420-1450°C，排放2/3渣量；第二次造渣，活性石灰的吨钢补加量为15-20Kg，白云石的吨钢补加量为ΙΟ-MKg，低枪位控制在0. 8-1.細，氧气的吨钢吹入量为25-35Nm3，温度控制在1620_1660°C吹炼。作为一种改进，在步骤a中，所述挡渣出钢为出钢末转炉加挡渣球，出钢过程中钢包进行底吹氩，在氩气搅拌下出钢至1/4时随流加入活性石灰9-12Kg/吨钢，萤石I-Ig/吨钢，电石0. 5-lKg/吨钢，锰铁合金。作为进一步的改进，在步骤a中，出钢过程锰铁合金加入量按钢种成分要求的低限控制。作为一种改进，在步骤b中，Si50Bal2Cal2合金线吨钢加入量为1_2 Kg。作为一种改进，在步骤b结束时，用活性石灰和萤石调整渣的流动性及碱度。作为一种改进，在步骤d中，相对标准大气压真空度彡67 ，保持时间> 15min，并吹氩气搅拌，氩气搅拌流量控制在100-180NL/min。作为进一步的改进，在步骤d中，破真空后，软吹氩气，吹气时间> 8min，软吹氩气的压力控制在0. 3-0. 5Mpa。采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是由于转炉冶炼过程为钢水的强氧化期，而在该过程中添加的脱氧剂为锰铁合金和电石，可有效的减少硅和铝的氧化产物，为后序精炼洁净钢创造良好条件；LF炉精炼过程钢水为弱氧化期，此时喂Si50Bal2Cal2合金线，即能够有效脱氧，脱硫，同时脱氧过程产生的蒸气压使覆渣变成吸附能力较强的泡沫渣；钢包浮渣为白渣后，钢水为还原期，调整成分及温度合格后，钢包车开离LF炉工位，先喂铝线进行深脱氧，铝收得率高，且铝的氧化物形成的很少，然后喂硅钙线变质及强化脱氧处理，将Al2O3转化成12Ca0 · 7A1203，保证了洁净钢的洁净度。
具体实施例方式一种洁净钢的生产方法，包括以下步骤
a.转炉冶炼，采用双渣炼钢工艺，所述双渣炼钢工艺包括第一次造渣，第一次造渣为活性石灰、轻烧白云石和氧化铁皮，活性石灰的吨钢加入量为40_50Kg，白云石的吨钢加入量为30-40Kg，氧化铁皮的吨钢加入量10-MKg，吹氧枪位控制在1. 2-1. 6m，氧气的吨钢吹入量为20-30Nm3，达到终点温度控制在1420-1450°C，排放2/3渣量；第二次造渣，活性石灰的吨钢补加量为15-20Kg，白云石的吨钢补加量为10-MKg，低枪位控制在0. 8-1. ^!，氧气的吨钢吹入量为25-35Nm3/t，吹炼终点温度控制在1620_1660°C，出钢过程加脱氧剂还原处理，所述脱氧剂为锰铁合金和电石，挡渣出钢，所述挡渣出钢为出钢末转炉加挡渣球， 出钢过程中钢包进行底吹氩，在氩气搅拌下出钢至1/4时随流加入活性石灰9-12Kg/吨钢， 萤石I-Ig/吨钢，电石0. 5-lKg/吨钢以及锰铁合金，其中，锰铁合金加入量按钢种含量要求的下限控制；
b.LF炉精炼，送电熔化开固体渣，喂硅钡钙线浸入脱氧，此时所化渣被钙蒸汽压膨化为吸附能力较强的泡沫渣，在钢水弱氧化状态下，强脱氧剂钙和钡同时存在的条件下硅被氧化的程度很小，足量的钙、钡存在下几乎不氧化硅。继续升温调渣，补充活性石灰及萤石，此时用碳化硅、硅铁合金进行扩散脱氧，还原状态下添加合金调整化学成分达到标准要求，具体添加的合金根据所炼钢种的牌号确定，用硅钙钡或硅钙或电石合金伴随加入脱氧，来平衡保持钢水中钙含量，以质量百分比计，精炼过程Ca含量平衡在10-25ppm，可有效降低钢水粘度，有利于夹杂物上浮，此时喂Si50Bal2Cal2合金线进行浸入脱氧处理， Si50Bal2Cal2合金线吨钢加入量为1_2 Kg，取样分析调整成分，同时继续升温扩散脱氧，控制渣碱度为2. 8-3. 5，精炼结束时，用活性石灰和萤石调整渣的流动性及碱度，经LF炉精炼后钢水以重量百分比计 P 彡 0. 010%, S ^ 0. 0030%, Ca:0. 0015-0. 0025%, Al :0. 012-0. 020% ；c.钢包车喂线，钢包车脱离LF炉时，钢水已为还原期，对钢水先喂铝线进行脱氧，控制成品铝含量按重量百分比0. 010-0. 025%，然后喂硅钙线进行变质并进一步强化脱氧处理，将少量的Al2O3转化成12Ca0 · 7A1203，控制成品钙含量按重量百分比0. 0015-0. 0030%, 目标值控制在0. 0017-0. 0023%,控制钙铝含量比大于或等于0. 12 ；
d.VD炉精炼，进行真空脱氢处理，在该过程中，相对标准大气压真空度< 67Pa，保持时间> 15min，并吹氩气搅拌，氩气搅拌流量控制在100-180NL/min，破真空后，软吹氩气，吹气时间彡8min，软吹氩气的压力控制在0. 3-0. 5Mpa ；
e.连铸，开浇过程长水口全封闭，氩气保护浇注；中包采用高碱度保温覆盖剂，连续测温，恒速拉坯。钢水氩后取样分析结果[N]30ppm,[H] 1. 73ppm,
9ppm; 坯样夹杂物分析AB⑶类夹杂均小于0.5级。根据炼钢工艺，将炼钢过程的氧化期分为三个阶段强氧化期、弱氧化期和还原期，强氧化期出现在转炉冶炼过程中，弱氧化期出现在LF炉精炼过程中，还原期出现在LF 炉精炼至白渣后，在这三个阶段都需要对钢水进行脱氧处理，本发明的主要发明构思为，强氧化期采用不易形成夹杂的脱氧剂脱氧处理，弱氧化期采用浸入式强脱氧和扩散脱氧联合处理钢水，还原期采用强剂脱氧处理。在提高钢水温度的同时，控制钙的最佳含量范围，既提高了钢水流动性，还保证了钢水的还原气氛，各种合金的收得率得到了明显提高。钙处理钢中钙铝类和钙铝硅类夹杂物成分与钙含量密切相关，当钙含量<10ppm时，大部分钙铝类夹杂物中氧化铝含量较高，在浇铸温度下仍以固相存在，当钙含量>30ppm，夹杂物中氧化钙含量较高，也容易形成高熔点的钙铝类夹杂，夹杂物固相率在一定范围内随着钙含量的增加而上升，当钙含量低于IOppm时，固相率超过60%，恶化钢水流动性和可浇性。按照该工艺实施，酸溶铝和总铝的比例就达到80%以上，相应的钢中的总氧量普遍降到了 12ppm 以下，减少了酸不溶铝含量，提高了钢水的纯净度，对防止钢坯产生鼓包有明显的作用；当钢的纯净度提高到一定程度，即使夹杂物和低熔点元素在凝固过程中富集，但富集后的总量仍然非常少，且夹杂物尺寸也不大，不足以破坏金属的连续性，轧制过程也就不容易引起鼓包，铸坯质量有了明显提高，降低了轧制过程的内鼓包缺陷所导致的废品。本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发， 不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.洁净钢的生产方法，其特征在于包括以下步骤a.转炉冶炼，采用双渣炼钢工艺，加脱氧剂还原处理，所述脱氧剂为锰铁合金和电石， 挡渔出钢；b.LF炉精炼，送电熔化固体渣，此时喂Si50Bal2Cal2合金线浸入钢水进行脱氧处理， 还原状态下添加合金调整化学成分达到标准要求；c.钢包车喂线，对钢水喂铝线进行脱氧，控制成品铝含量按重量百分比 0. 010-0. 025%，然后喂硅钙线进行变质并进一步强化脱氧处理，控制成品钙含量按重量百分比0. 0015-0. 0030%,控制钙铝含量比大于或等于0. 12;d.VD炉精炼，进行真空脱氢处理；e.连铸。
2.如权利要求1所述的洁净钢的生产方法，其特征在于在步骤a中，所述双渣炼钢工艺包括第一次造渣，第一次造渣为活性石灰、轻烧白云石和氧化铁皮，活性石灰的吨钢加入量为40-50Kg，白云石的吨钢加入量为30-40Kg，氧化铁皮的吨钢加入量10_MKg，吹氧枪位控制在1. 2-1. 6m，氧气的吨钢吹入量为20-30Nm3，达到终点温度控制在1420_1450°C，排放 2/3渣量；第二次造渣，活性石灰的吨钢补加量为15-20Kg，白云石的吨钢补加量为10-MKg， 低枪位控制在0. 8-1.細，氧气的吨钢吹入量为25-35Nm3，吹炼终点温度控制在 1620-1660°C。
3.如权利要求1所述的洁净钢的生产方法，其特征在于在步骤a中，所述挡渣出钢为出钢末转炉加挡渣球，出钢过程中钢包进行底吹氩，在氩气搅拌下出钢至1/4时随流加入活性石灰9-lIg/吨钢，萤石I-Ig/吨钢，电石0. 5-lKg/吨钢，锰铁合金。
4.如权利要求3所述的洁净钢的生产方法，其特征在于在步骤a中，锰铁合金加入量按钢种成分要求的低限控制。
5.如权利要求1所述的洁净钢的生产方法，其特征在于在步骤b中，Si50Bal2Cal2合金线吨钢加入量为1-2 Kg。
6.如权利要求1所述的洁净钢的生产方法，其特征在于在步骤b结束时，用活性石灰和萤石调整渣的流动性及碱度。
7.如权利要求1所述的洁净钢的生产方法，其特征在于在步骤d中，相对标准大气压真空度彡67Pa，保持时间> 15min，并吹氩气搅拌，氩气搅拌流量控制在100-180NL/min。
8.如权利要求7所述的洁净钢的生产方法，其特征在于在步骤d中，破真空后，软吹氩气，吹气时间彡8min，软吹氩气的压力控制在0. 3-0. 5Mpa。
全文摘要
本发明公开了一种洁净钢的生产方法，属于炼钢方法技术领域，包括以下步骤a.转炉冶炼，采用双渣炼钢工艺，加脱氧剂还原处理，挡渣出钢；b.LF炉精炼，送电熔化固体渣，此时喂Si50Ba12Ca12合金线进行浸入脱氧处理；c.钢包车喂线，钢包车喂铝线进行脱氧，控制成品铝含量按重量百分比0.010-0.025%，然后喂硅钙线进行变质并进一步强化脱氧处理，控制成品钙含量按重量百分比0.0015-0.0030%，控制钙铝含量比大于或等于0.12；d.VD炉精炼；e.连铸。本发明既能减少铝用量，又能保证炼钢过程的可控性和稳定性，提高了精炼过程合金收得率及产品的洁净度，广泛应用于洁净钢的生产过程中。
文档编号C21C7/00GK102329917SQ201110302240
公开日2012年1月25日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者刘云龙, 国焕然, 张云三, 张增江, 张建彬, 王林顺, 赵俊刚 申请人:山东墨龙石油机械股份有限公司