粗真空脱氢方法
【专利摘要】本发明公开了一种粗真空脱氢方法，所述方法包括在抽真空的同时向钢水中通入氩气，其中：真空度在101325-1000Pa时吹氩流量为1.5-2.5Nl/min·t；真空度在1000-500Pa时吹氩流量为1.5-3.75Nl/min·t；真空度在500-350Pa时吹氩流量为3.0-5.0Nl/min·t；真空度在350Pa以下吹氩流量为4.5-6.25Nl/min·t。
【专利说明】粗真空脱氢方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种粗真空脱氢方法，具体地说，涉及一种在粗真空条件下对钢水进行脱氢的方法。
【背景技术】
[0002]对于一些特定的钢种来说，在氢含量较高的情况下，容易产生白点、氢脆等质量缺陷，因此，通常需要严格地控制钢中的氢的含量。
[0003]现有技术中，通常使用真空吹氩的方法来进行钢水脱氢。氢在钢液中的溶解服从平方根定律，降低体系的压力，使氢气的分压降低，就能减少钢液中溶解的氢气量。氢在钢液中的浓度很小，它们形成气泡的析出压力远小于其所受的外压，所以溶解的氢原子，不能依靠形成气泡的方式排出，而是通过向钢液表面吸附，转变为气体分子，再向气相中排出。因此，在现有技术中，在脱氢过程中需要使体系的真空度达到中真空(133.3~0.1333Pa)，同时氩气的流量控制为尽量小保证不堵包为前提(一般控制为1.5-2.5Nl/min.t)，在此真空度下保持时间> 15min后，氢含量可降至0.0002%以下，脱氢率可到70%。
[0004]然而，维持中真空或高真空的真空度需要较高的成本，并且对设备的要求也较高。当出于成本考虑或者由于设备堵塞等故障而使真空度达不到中真空的要求，而处于粗真空(101325~133.3Pa)的范围，则真空处理过程中无论处理时间多长均脱氢困难，脱氢率低于 20%。
[0005]此外，由于钢冶炼是一个高温多烟尘过程，冶金设备工况条件恶劣，吹氧脱碳过程中产生的烟尘会逐渐堆积在真空泵体中，使其抽气能力下降，从而使真空度降不到中真空范围，使脱氢任务失败。脱氢任务失败即意味着本炉钢质量等级下降，在后道加工工序出现白点和裂纹几率大幅度上升，缺陷严重的炉号会使整炉钢报废，缺陷不严重的炉号也只能作降标材处理，因此脱氢任务完不成对成本影响是很大的，而脱氢失败对冶金企业而言是常态的，故非常有必要找到一种在真空度达不到中真空度也能把氢脱到0.0002%以下的方法。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术中的一个或更多个问题，本发明提供了一种能够在粗真空条件下也具有良好的脱氢率的粗真空脱氢方法。
[0007]根据本发明的一方面，一种粗真空脱氢方法，所述方法包括在抽真空的同时向钢水中通入氩气，其中:真空度在101325-1000Pa时吹氩流量为1.5-2.5Nl/min.t ;真空度在1000-500Pa时吹氩流量为1.5-3.75Nl/min.t ;真空度在500_350Pa时吹氩流量为
3.0-5.0Nl/min.t ;真空度在 350Pa 以下吹氩流量为 4.5-6.25Nl/min.t。
[0008]根据本发明的一方面，钢水在500Pa以下保持时间可以大于或等于15分钟。
[0009]根据本发明的一方面，真空处理过程中极限真空度可以小于或等于350Pa。
[0010]根据本发明的一方面，在脱氢结束后，破空前可将流量调整至1.25Nl/min-t再破空。
[0011]根据本发明的一方面，真空处理前钢渣层的厚度可以不超过60_。
[0012]根据本发明的一方面，钢水的钢种过热度可以大于100°C。
[0013]根据本发明的一方面，钢水的原始氢含量可以不高于0.0007%，脱氢后氢含量可为0.0002% 以下。
[0014]根据本发明的一方面，钢包的透气砖的透气效果可以保证吹氩过程中无流量减损现象。
[0015]根据本发明的各方面，虽然在粗真空条件下进行脱氢，但是仍然能够实现优异的脱氢率，从而确保钢中的氢含量符合钢种的要求。即，本发明系统解决了粗真空不能脱氢的难题，攻克了冶金领域一个极大的难关，其成本效益显著且具有操作简单的优点。
【具体实施方式】
[0016]下面，将参照特定的实施例来描述本发明，然而，本发明可以以许多不同的方式实施，而不限于这里 阐述的示例性实施例。另外，本领域技术人员应当理解，提供的实施例仅仅是出于说明性的目的，而不是出于限制的目的。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0017]本发明的一个实施例提供了一种粗真空脱氢方法，所述方法包括在抽真空的同时向钢水中通入氩气，其中:真空度在101325-1000Pa时吹氩流量为1.5-2.5Nl/min-t (标准升/分钟?吨钢，下同);真空度在1000-500Pa时吹氩流量为1.5-3.75Nl/min -t ;真空度在500-350Pa时吹氩流量为3.0-5.0Nl/min *t ;真空度在350Pa以下吹氩流量为4.5-6.25N1/min.t0
[0018]在一个实施例中，钢水在500Pa以下保持时间大于或等于15分钟。在本发明的另一个实施例中，真空处理过程中极限真空度小于或等于350Pa。在本发明的其它实施例中，在脱氢结束后，破空前将流量调整至1.25Nl/min.t再破空。
[0019]当真空度在1000Pa以下时，通过将适当地控制氩气流量，使得氩气搅拌强度能够改善动力学条件增加氢原子的运动速率。另外，由于氩气流量较大，还增加了氩气泡的数量使钢液和气相界面积得到增加。即，在固定体积的系统里，不但使质点的运动速率变大而且捕获质点的网面积也变大，因此可以使得钢水中的氢原子个数大幅下降，即脱氢过程的第一环节的效率大幅度提闻。
[0020]此外，脱氢过程的第二环节里的钢液和气相界面上的氢原子浓度越来越高，根据碰撞理论，原子浓度越高越容易互相碰撞接触发生反应变成氢分子，其具体过程也就是大幅度增加了氢分子的形成机率，给钢液和气相界面腾空了位置方便界面继续捕获氢原子，同时也形成了大量的氢分子方便在真空下扩散到气相中，使得脱氢过程的第二环节的效率大幅度提闻。
[0021]脱氢过程的第三环节，当钢液和气相界面上脱附出的氢分子的绝对数量越多时，粗真空导致的较差真空作用也能将绝对数量大的氢分子扩散到气相中，即在粗真空作用下脱除的氢分子绝对数量仍然非常高，其结果就是钢水中的氢含量已经降至足够低了。
[0022]因此，利用根据本发明的脱氢方法，通过控制在不同真空度下的氩气流量，因此即使在粗真空条件下也能够实现优异的脱氢效果。根据本发明的一个实施例，可以将氢脱到0.0002% 以下。
[0023]此外，在脱氢过程中，通过控制以下工艺条件中的一个或更多个，可以更为有利地提闻脱氢!效率:
[0024]1、真空处理前应控制较薄的钢渣层，越薄越好，最厚不得超过60mm。当钢渣层的厚度超过60mm时，可能使脱H变得困难，从而不能实现期望的脱氢效果。如果钢渣的厚度超过上述范围，可以通过滗渣来使其低于60mm。
[0025]2、真空吹氩时钢水温度越高越好，考虑到耐材的成本，应控制具体钢种过热度大于 100C。
[0026]3、钢包的透气砖透气效果好，吹氩过程中无流量减损现象。
[0027]4、各种气体和液体的计量检测器具精度好、准确度高、反应灵敏。
[0028]5、真空处理原始氢含量不得高于0.0007%。
[0029]6、极限真空度≤350Pa。
[0030]下面将参照电炉-VD炉-LF炉炼钢的具体示例更详细地描述根据本发明的真空脱氢方法。然而本领域技术人员应当理解，本发明不限于下面的具体工艺参数。
[0031]电炉粗钢水工艺要求:
[0032]配料要求:使用重料(碳合结返回切头、攀钢坯等)、铬不锈返回料、合金等，配料C ≤ 2.00%,P ≤ 0.026%, S ≤ 0.050%、Mn ≤ 0.40%、Si ≤ 0.80%、按钢水配至 Cr:14.00% (配高不配低)，其它元素不得大于标准规定。配入炉料应严格进行分选，确保残余元素和五害符合钢的成分要求。随主料配入石灰2500-3500kg。
[0033]吹氧脱碳前保证T≥16000C，终点碳控制0.50-0.65%。
[0034]预还原脱氧剂和渣料组成:SiC:500-600kg。
[0035]脱氧剂和渣料加入后五档电压通电，通电3min后，电压适当改小并连续喷碳粉≥200kg ;保证通电还原7-8min后,进行N2深吹搅拌5min左右；预还原时间≥15min,流洛
≥ 80%ο
[0036]测温T≥1670°C时，使用红热钢包出钢(出钢量39吨)，包内无残钢，包沿无钢瘤。
[0037]入罐要求:T≥ 1560 0C、C0.50 ~0.60%、Si0.20 ~0.30%、Cr 12.00 ~12.50%、渣厚< 40mm、自由空间≥ 800mm。
[0038]VOD精炼炉工艺要求:
[0039]罐车开至VOD工位，可在合罐盖前调整好氧枪高度，然后合好罐盖。启动5a、5b真空泵进行抽真空，当真空度达到200乇(即26kPa)时，启动氧枪吹氧，氧进口压力≥1.0MPa0氧气预吹流量:350m3/h，预吹时间为I~2min ;后改主吹，氧气主吹流量:500~600m3/h。当真空度回升时，打开4a、4b泵，保证吹氧过中真空度低于20kPa。视入罐情况及废气温度、真空度变化情况，控制好终点碳。
[0040]终点碳控制在0.10%~0.15%，抽空后加入的渣料、脱氧剂、合金必须烘烤后使用。
[0041]真空化洛:加洛料:石灰800~1000kg、萤石40kg ;加脱氧剂:A1块80~IOOkg/炉、Fe-Si 块 240 ~280kg/ 炉；
[0042]做好真空化渣工作，具体要求:a.极限真空度≤350Pa ；b.在500Pa以下保持时间≥15分钟；c.在500Pa以下吹氩流量3.0-5.0Nl/min *t,350Pa以下吹氩流量4.5-6.25N1/min.t ；d.破空前将流量调回1.25Nl/min.t，再破空。[0043]VOD炉真空化渣后取样分析，定氢。经过分析，所得的钢水中氢的含量为
0.8-1.5ppm,符合[H]≤1.5ppm 的要求。
[0044]LF炉工艺要求:
[0045]送电，调整炉渣，视VOD化渣后的Al含量，用Al线调整前期Al为0.03%, 一次性加入碳粉30~40kg，用Al粉≥30kg/炉深还原，Ca-Si粉≥40kg/炉保持白渣。
[0046]炉洛脱氧良好,取样全分析(取样要求分析钢中全Al),加娃石40~60kg/炉。
[0047]样回，S≤0.010%，按如下目标调整成分(％):
[0048]C:0.17 ；Mn:0.32 ；S1:0.40 ~0.50 ；Cr:≥ 12.30
[0049]温度≥16000C，按200~250米/炉喂Ca-Si线进行终脱氧和Ca处理。喂线5min后方可取成品样。调整好吹Ar流量，进行≥5min的软吹Ar操作。
[0050]软吹Ar毕，温度1565-1580 °C，吊包上回转台前30分钟内定氢，[H]要求≤2.5ppm，加大包覆盖剂80kg/炉后吊包进行浇注。
[0051]虽然已经参照具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行形式和细节上的各种修改和改变。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种粗真空脱氢方法，其特征在于所述方法包括在抽真空的同时向钢水中通入氩气，其中: 真空度在101325-1000Pa时吹氩流量为1.5-2.5Nl/min.t ； 真空度在1000-500Pa时吹氩流量为1.5-3.75Nl/min.t ； 真空度在500-350Pa时吹氩流量为3.0-5.0Nl/min.t ； 真空度在350Pa以下吹氩流量为4.5-6.25Nl/min.t。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于钢水在500Pa以下保持时间大于或等于15分钟。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于真空处理过程中极限真空度小于或等于350Pao
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于在脱氢结束后，破空前将流量调整至1.25N1/min.t再破空。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于真空处理前钢渣层的厚度不超过60_。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于钢水的钢种过热度大于100°C。`
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于原始氢含量不高于0.0007%，脱氢后氢含量为0.0002% 以下。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于钢包的透气砖的透气效果保证吹氩过程中无流量减损现象。
【文档编号】C21C7/072GK103667603SQ201310722023
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】杨杰, 王永新, 何盛 申请人:攀钢集团江油长城特殊钢有限公司