本发明属于钢水炉外精炼领域，具体涉及一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法。
背景技术：
目前工业生产超低碳钢的方法主要为RH真空脱碳，RH真空脱碳利用两个浸渍管中的上升管吹入驱动气体将钢液提升到真空室，从下降管回落到钢包内，使钢液在钢包和真空室中循环流动，在真空室内利用碳氧反应脱碳。
专利CN101792845B“一种用单嘴精炼炉冶炼超低碳钢的方法”公开日2010年8页4日，改技术存在对真空室钢液面裸露面积缺乏控制手段的问题，必须要求钢包顶渣量尽可能少，并在浸渍管插入钢包钢液前使用钢包强底吹，将钢包顶渣排开，减少浸渍管罩入的钢包顶渣。一旦出钢下渣量大，钢包顶渣量多，钢包顶渣难以通过底吹排开，浸渍管插入钢液时罩入的顶渣量较多，真空脱碳时提升气体和上升钢流则难以将真空室顶渣推开，导致钢液面裸露面积小或无裸露面时，真空深脱碳效果就会降低。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法，解决了RH、单嘴精炼炉等真空精炼装置在生产超低碳钢时，由于脱碳后期脱碳速率受钢液表面脱碳限制，为增大真空室钢液裸露面必须尽可能减少钢包顶渣量，一旦初炼钢水钢包顶渣较多则难以生产超低碳钢的问题。
本发明提供的一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法，基于专利ZL 2012 10302397.0公开的“直筒型真空精炼装置及其使用方法”公开的装置及使用方法实现，使用的装置为ZL 2012 1 0302397.0公开公开的直筒型真空精炼装置。
本发明的具体技术方案如下：
一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法，包括以下步骤：
1)转炉出钢钢水不进行脱氧；
2)转炉出钢完毕后，钢包调运至直筒型真空精炼装置工位，顶升钢包至钢包渣面接触浸渍管下沿，钢包顶渣面漫过浸渍管下沿后抽真空，将钢包顶渣吸入真空室，顶升钢包至浸渍管插入钢液面下50-100mm；浸渍管壁下沿的向内测吹孔小气量吹氩；
3)顶升钢包至浸渍管插入钢包液面下至400-500mm，浸渍管壁下沿半圆周布置的向内侧吹孔大气量吹氩，对面一侧半圆周布置的侧吹孔小气量吹氩，同时抽真空至极限真空度；或，采用顶升钢包至浸渍管插入钢包液面下至400-500mm，浸渍管壁下沿周向均匀布置的向内侧吹孔全部大气量吹氩，同时快速抽真空至极限真空度。
4)保持极限真空度12-18min后，加入金属铝或铝基脱氧剂或其他脱氧剂将钢中活度氧脱除。
5)深脱碳结束后，将浸渍管壁下沿周向布置的向内测吹孔吹氩流量全部调至1～5L/t.min，调整结束后破空。
6)钢包出直筒型真空精炼装置工位。
步骤2)中所述浸渍管壁下沿的向内测吹孔小气量吹氩，总流量1～2L/t.min；
步骤3)中所述浸渍管壁下沿半圆周布置的向内侧吹孔大气量吹氩，总流量10～50L/t.min。
步骤3)中所述对面一侧半圆周布置的侧吹孔小气量吹氩，总流量1～5L/t.min。
步骤3)中浸渍管壁下沿周向均匀布置的向内侧吹孔全部大气量吹氩，总流量20～80L/t.min。
步骤3)中，初始钢水中的[C]/[O]的比值大于0.66时，或根据生产实际需要吹氧升温时，在上述步骤(3)增加工艺为抽真空至真空度在1000～5000Pa时，下氧枪进行吹氧，氧枪枪位调节范围为距离真空室钢液面高度1200～4000mm，吹氧量根据钢水初始[C]和[O]计算或升温需要计算得出。
真空脱碳的反应速率和终点碳含量主要取决于RH的钢液循环流量和真空室内钢液面的裸露面积。RH炉真空精炼时只能依靠提升气体和上升钢流推开渣层使真空室钢液面裸露，因此必须通过减少钢包顶渣量降低真空室内钢液面渣厚来提高钢液面的裸露面积以达到深脱碳的目的。
在生产超低碳钢种时，当钢中碳含量脱至0.0030％以下时，钢水的内部脱碳基本处于“停滞”状态，钢水的进一步脱碳主要依靠气泡脱碳和表面脱碳，尤其是提高钢水的自由表面脱碳是生产超低碳钢的关键。提高钢水的自由表面脱碳主要通过增大真空室钢液面的裸露面积，增大自由表面反应面积来提高脱碳速率。
本发明基于专利CN 102816896 B(直筒型真空精炼装置及其使用方法)实现，在无钢包底吹时，利用浸渍管壁下沿周向均匀布置的、分2N段(N＝3-6)的独立控制流量的向内侧吹孔组合，生产超低碳钢的工艺方法。在深脱碳时既可以采用浸渍管壁下沿半圆周布置的向内侧吹孔大气量吹氩、对面一侧半圆周布置的侧吹孔小气量吹氩(保持吹氩孔畅通)的非对称吹气模式，将真空室钢液面上覆盖的顶渣向一侧连续推开，扩大真空室钢液面的裸露面积，同时在钢包和真空室之间形成一侧上升、一侧下降的循环流；也可以采用浸渍管壁下沿的向内侧吹孔全部开大气量吹氩，将真空室钢液面上覆盖的顶渣推向中间区域，扩大真空室钢液面裸露面积，同时在钢包和真空室之间形成浸渍管内壁附近的钢水上升、真空室中心区域的钢水下降的循环流。这两种循环脱碳方式都可以在真空室表面利用真空碳氧反应脱碳的同时，利用真空室内的氧化性顶渣中的氧化铁加快钢水的表面脱碳速率。采用直筒型真空精炼装置在无钢包底吹条件下，真空150pa以下保持15min的脱碳时间，可以将钢液中的碳含量脱至0.0015％以下，同时对钢包顶渣厚度没有要求。
附图说明
图1为本发明使用的直筒精炼装置浸渍管下沿测吹孔分布示意图。
具体实施方式
实施例1
一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法，包括以下步骤：
转炉出钢，钢水不进行脱氧，进直筒型真空精炼装置工位钢水温度1608℃，[C]＝0.031％，[O]＝821ppm，钢包渣厚＝80mm，进行以下步骤：
1)缓慢顶升钢包至钢包渣面接触浸渍管下沿，钢包顶渣面漫过浸渍管下沿后停止顶升，缓慢抽真空吸入钢包渣，1min后缓慢顶升钢包至浸渍管插入钢液面下50mm。浸渍管壁下沿的向内测吹孔段P1～P6均匀小气量吹氩(总流量2L/t.min)；
2)快速顶升钢包至浸渍管插入钢液面下450mm后，调整浸渍管壁下沿周向均匀布置的、分段独立控制流量的侧吹孔吹气流量，浸渍管壁下沿半圆周布置的测吹孔段P2、P3、P4调整为均匀强吹(总流量45L/t.min)，对面一侧浸渍管壁下沿半圆周布置的测吹孔段P5、P6、P1调整为均匀弱吹(总流量2L/t.min)。快速抽真空至极限真空度86Pa；
3)极限真空度保持15min后，加铝脱氧循环6min；
4)破空前将浸渍管壁下沿周向布置的向内测吹孔吹氩流量全部调至均匀弱吹(总流量2L/t.min)，调整结束后破空。
5)钢包出直筒型真空精炼装置工位。
实施例2
一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法，包括以下步骤：
转炉出钢，钢水不进行脱氧，进直筒型真空精炼装置工位钢水温度1620℃，[C]＝0.035％，[O]＝915ppm，钢包渣厚＝100mm，进行以下步骤：
1)缓慢顶升钢包至钢包渣面接触浸渍管下沿，钢包顶渣面漫过浸渍管下沿后停止顶升，缓慢抽真空吸入钢包渣，1min后缓慢顶升钢包至浸渍管插入钢液面下80mm。浸渍管壁下沿的向内测吹孔段P1～P6均匀小气量吹氩(总流量2L/t.min)；
2)快速顶升钢包至浸渍管插入钢液面下450mm后，调整浸渍管壁下沿周向均匀布置的、分段独立控制流量的侧吹孔吹气流量，浸渍管壁下沿半圆周布置的所有测吹孔段P1-P6调整为均匀强吹(总流量70L/t.min)。快速抽真空至极限真空度103Pa；
3)极限真空度保持15min后，加铝脱氧循环6min；
4)破空前将浸渍管壁下沿周向布置的向内测吹孔吹氩流量全部调至均匀弱吹(总流量2L/t.min，调整结束后破空。
5)钢包出直筒型真空精炼装置工位。
实施例3
一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法，包括以下步骤：
转炉出钢，钢水不进行脱氧，进直筒型真空精炼装置工位的钢包钢水温度1593℃，[C]＝0.052％，[O]＝453ppm，钢包渣厚＝85mm条件下，进行以下步骤：
1)缓慢顶升钢包至钢包渣面接触浸渍管下沿，钢包顶渣面漫过浸渍管下沿后停止顶升，缓慢抽真空吸入钢包渣，1min后缓慢顶升钢包至浸渍管插入钢液面下60mm。浸渍管壁下沿的向内测吹孔段P1～P6均匀小气量吹氩(总流量2L/t.min)；
2)快速顶升钢包至浸渍管插入钢液面下450mm后，调整浸渍管壁下沿周向均匀布置的、分段独立控制流量的侧吹孔吹气流量，浸渍管壁下沿半圆周布置的测吹孔段P2、P3、P4调整为均匀强吹(总流量30L/t.min)，对面一侧浸渍管壁下沿半圆周布置的测吹孔段P5、P6、P1调整为均匀弱吹(总流量2L/t.min)。抽真空2min后真空度降到2000Pa，下氧枪至钢液面2500mm吹氧，吹氧量50Nm3，吹氧后继续抽真空2min至极限真空度94Pa；
3)极限真空度保持15min后，加铝脱氧循环6min；
4)破空前将浸渍管壁下沿周向布置的向内测吹孔吹氩流量全部调至均匀弱吹(总流量2L/t.min)，调整结束后破空。
5)钢包出直筒型真空精炼装置工位。
实施例4
一种基于直筒真空精炼装置生产超低碳钢的方法，包括以下步骤：
转炉出钢，钢水不进行脱氧，进直筒型真空精炼装置工位的钢包钢水温度1590℃，[C]＝0.050％，[O]＝521ppm，钢包渣厚＝94mm条件下，进行以下步骤：
1)缓慢顶升钢包至钢包渣面接触浸渍管下沿，钢包顶渣面漫过浸渍管下沿后停止顶升，缓慢抽真空吸入钢包渣，1min后缓慢顶升钢包至浸渍管插入钢液面下85mm。浸渍管壁下沿的向内测吹孔段P1～P6均匀小气量吹氩(总流量2L/t.min)；
2)快速顶升钢包至浸渍管插入钢液面下450mm后，调整浸渍管壁下沿周向均匀布置的、分段独立控制流量的侧吹孔吹气流量，浸渍管壁下沿半圆周布置的所有测吹孔段P1-P6调整为均匀强吹(总流量65L/t.min)。抽真空2min后真空度降到1800Pa，下氧枪至钢液面2500mm吹氧，吹氧量55Nm3，吹氧后继续抽真空2min至极限真空度86Pa；
3)极限真空度保持15min后，加铝脱氧循环6min；
4)破空前将浸渍管壁下沿周向布置的向内测吹孔吹氩流量全部调至均匀弱吹(总流量2L/t.min，调整结束后破空。
5)钢包出直筒型真空精炼装置工位。
本发明中，能够在20min内将钢水初始碳含量≤0.08％脱至0.0015％以下的超低碳钢，在上述的实施例中，能分别将：
实施例1，初始碳含量由0.031％脱至碳含量0.0008％超低碳钢；
实施例2，初始碳含量由0.035％脱至碳含量0.0010％超低碳钢；
实施例3，初始碳含量由0.052％脱至碳含量0.0012％超低碳钢；
实施例4，初始碳含量由0.050％脱至碳含量0.0010％超低碳钢；
本文中所描述的具体实施例只是对本发明的主导思想作说明。本领域的技术人员在具体实施过程中可以对有关参数进行修改，但都不会偏离本发明的主导思想。