一种用于LF炉精炼的钙处理方法与流程

本发明涉及精炼钙处理技术领域，具体是指一种用于lf炉精炼的钙处理方法。

背景技术：

钢水的炉外精炼又称钢的二次冶金，是指“炼钢炉出钢后，直到钢水凝固为止的整个过程，对钢水进行冶金处理的各类工艺”。旨在：在炼钢炉基础上，进一步改善钢水的物理、化学性能，优化工序衔接匹配，自实施炉外精炼后，钙处理技术应运产生：钢水精炼时残留于钢液中的氧化物及脱氧产物悬浮于钢液中，其中部分夹杂物熔点极高(al2o3熔点2050℃)，其特性呈固态存在钢液中，在连铸浇注过程中很容易在中间包下水口碗部聚集，造成水口堵塞，处理不当易造成中断生产事故；钢材中的夹杂物在轧制过程中会被破碎，沿轧制方向连续分布，造成裂纹等严重缺陷，最终影响产品质量的提升。提高钢水纯净度，降低钢中氧含量和氧化物夹杂，一直是钢铁冶金中的一大难点，钙处理是20世纪70年代发展起来的一种钢水精炼手段，其主要目的包括：深度降低钢中o、s等有害元素含量；改变夹杂物组成形态，避免浇铸铝镇静钢发生水口堵塞并改善钢材力学性能。

传统的炼钢工序lf钢包精炼工艺流程如下：①钢水进站；②lf炉座包定位；③测温取样；④送电、加渣料、造还原渣；⑤调整钢水成分；⑥成分温度合格；⑦喂钙线处理；⑧吹氩；⑨加保温剂；⑩吊包；连铸浇注。目前，喂钙线处理均是在造渣、调渣后，成分温度合格后进行处理，这种处理方式已在现在精练操作中表现出一定不足，夹杂物级别控制不理想，b、c类夹杂物达标率不足85％，调渣用铝粒吨钢增加1-2元/t钢，为此对现行精炼工艺进行优化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种用于lf炉精炼的钙处理方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种用于lf炉精炼的钙处理方法，包括以下处理步骤：①钢水进站；②lf炉座包定位；③喂入50m纯钙线；④测温取样；⑤送电；⑥沾渣；⑦加70％-80％造渣料；⑧加剩余造渣料；⑨加铝粒调渣至黄白渣；⑩调整钢水成分；成分温度合格；喂入剩余钙线处理；吹氩；加保温剂；吊包；连铸浇注。

进一步的，提前喂入50m纯钙线：充分利用钙与氧的亲和力大于铝、锰、铁与氧的亲和力，在它们形成的氧化物中cao是最稳定的，向钢包内提前喂入钙线能使钢液中氧活度降低到稳定的狭小范围内，从而能够有效的控制钢中氧含量提前脱氧，ca将优先与钢中[o]发生反应；如果遇到al2o3夹杂物，则使其还原，改变al2o3夹杂物的性质及形态，使部分夹杂物提前变形，提前为部分夹杂物上浮创造条件，利用钙脱氧能力强的特点，降低钢水氧化性从而降低铝粒使用量，降低成本。喂线前控制[％o]≤80ppm，喂入金属钙线后，平均脱氧率为31.1％，最高脱氧率可达60％。钙在钢液中脱氧时其反应为：ca+o＝cao。脱氧后的钢中[ca]与[o]的溶解度都不高，欲降低钢液中[o]的活度需通过增加[ca]或降低cao来达到。向钢包内喂入钙线，部分未溶解的钙变成钙蒸汽也会发生脱氧反应：ca(g)+o＝cao(s)。未喂钙线前渣色见图1，提前喂入钙线后渣样及渣色见图2，通过比对：喂入部分钙线后，炉渣有黑色发污变为玻璃渣亮色，炉渣氧化性明显降低。

进一步的，遵循四次沾渣法，先造渣再调渣原则：钢水进入精炼位开启氩气后，喂入钙线后先沾渣看渣子粘杆情况，确定石灰加入数量，原则上一批料加入总量的70-80％，一批料加入前严禁下电极，防止电极挡住石灰致使石灰结坨，精炼剂10-30㎏，下电极进行化渣、造渣，3分钟左右沾渣看渣子粘杆情况，确定是否补加石灰，原则上二批料剩余石灰全部加完，之前严禁加铝粒，渣子基本粘杆达标后进行调渣操作。(若前期温度偏低，先下电极提温后再进行上述操作)，调渣前必须确定沾渣实际情况，根据渣子粘杆情况确定铝粒加入量原则上第一次加入铝粒的70％左右，待铝粒化好后及时沾渣确认是否补加铝粒及加入数量，一炉钢至少沾渣四次，严禁调渣调过，原则上低合金钢以黄渣为主，避免白渣出钢(特殊要求除外)，精炼吹氩时间必须不少于10分钟。成渣后渣色变化比对图见图3。

进一步的，喂入剩余钙线：(1)主要作用是对硫化物夹杂变性行为，采用钙处理方法对钢中mns夹杂物变性的原理是通过增加钢中有效钙含量，在钢水凝固过程中提前形成的高熔点cas质点，可以抑制钢水在此过程中生成mns的总量和聚集程度，并把mns部分或全部改性成cas，即形成细小、单一的cas相或cas与mns的复合相。

考虑钢液中各元素活度(合金元素1％，硫2％)，将各元素硫化物生成自由能按负值排列：

1873k时：ces＞cas＞zr3s4＞tis＞mgs＞mns＞fes

1273k时：cas＞ces＞mgs＞mns＞fes＞mos2＞ni3s2＞cu2s

若ca与mn同时与钢中硫反应并达到平衡，则：

即加入的钙遇到mns夹杂，则必将使它们还原，改变其性质及形态。通过钙处理的方法使钢中长条状的mns夹杂球化，得到质硬且脆，而且熔点更高的球形硫化物；

(2)对al2o3夹杂变性行为—a12o3夹杂物为钢中内生夹杂物。在镇静钢中，采用al脱氧工艺即用fe-al-si或al脱氧时，al2o3是常见氧化物夹杂中对钢质影响最大的一类，它属于脆性不变形夹杂物，与基体的热变形能力差异较大,在轧制过程中很容易被破碎并且延轧制方向连续分布。大块的a12o3脆性夹杂，经变形破碎成具有尖锐菱角的夹杂，并成链状分布在基体中，这些坚硬的形状不规则a12o3夹杂在变形中能将基体划伤，并在夹杂物周围产生应力集中场直至在交界面处形成空隙或裂纹。a12o3系夹杂物的密度比钢液密度小，如果能够控制铝脱氧产物的形态使其在炼钢连铸温度下呈液态，就可以使大量的这类脱氧产物在进入中间包之前从钢液中上浮去除，不仅可以减轻中间包水口堵塞问题保证连铸顺利进行，而且可以增加钢的清洁度、改善钢的质量。去除铝脱氧产物前后夹杂物比对图见图4。

本发明的有益效果为：能够有效的控制钢中氧含量提前脱氧，使部分夹杂物提前变形，提前为部分夹杂物上浮创造条件，利用钙脱氧能力强的特点，降低钢水氧化性从而降低铝粒使用量，降低成本；通过钙处理的方法使钢中长条状的mns夹杂球化，得到质硬且脆，而且熔点更高的球形硫化物；可以使大量的铝脱氧产物在进入中间包之前从钢液中上浮去除，不仅可以减轻中间包水口堵塞问题保证连铸顺利进行，而且可以增加钢的清洁度、改善钢的质量。

附图说明

图1是未喂钙线前钢包内的渣样渣色图。

图2是提前喂入钙线后钢包内的渣样渣色图。

图3是成渣后渣色变化比对图。

图4是去除铝脱氧产物前后夹杂物比对图。

图5是实施例一喂入钙线前的渣样渣色图。

图6是实施例一喂入钙线后的渣样渣色图。

图7是实施例一的渣样图。

图8是实施例一的渣样图。

图9是实施例一的渣样图。

图10是实施例一的渣样图。

图11是实施例二喂入钙线前的渣样渣色图。

图12是实施例二喂入钙线后的渣样渣色图。

图13是实施例二的渣样图。

图14是实施例二的渣样图。

图15是实施例二的渣样图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

一种用于lf炉精炼的钙处理方法，包括以下处理步骤：①钢水进站；②lf炉座包定位；③喂入50m纯钙线；④测温取样；⑤送电；⑥沾渣；⑦加70％-80％造渣料；⑧加剩余造渣料；⑨加铝粒调渣至黄白渣；⑩调整钢水成分；成分温度合格；喂入剩余钙线处理；吹氩；加保温剂；吊包；连铸浇注。

转炉出钢，钢水吊运至lf精炼，接通吹氩装置，调整吹氩强度至钢水裸露直径≤300mm，将此包钢水开至精炼炉帽下，沾渣确认炉渣渣色(如图5)后提前喂入钙线50m，取渣样(如图6)，测温1550℃，根据渣色变化情况确定加入石灰300㎏，功率100kwh下电极进行第一次造渣操作，精炼3分钟二次沾渣(渣样如图7)，根据渣子粘杆情况，再次加入石灰100㎏，功率100kwh下电极进行第二次造渣操作，精炼2分钟三次沾渣(渣样如图8)，造渣达标加入铝粒20㎏，下电极3分钟，三次沾渣(渣样如图9)，根据渣色加入10㎏铝粒，下电极2分钟，四次沾渣(渣样如图10)，调渣至黄白渣，调渣完毕，起电极，测温1572℃，根据成品前样c0.09％加入增碳剂60㎏，功率50kwh下电极5分钟，渣渣确认增碳剂化完后起电极，测温1583℃，达到放钢条件，喂入剩余70m纯钙线，吹氩10分钟，钢水上连铸进行浇注。

通过向钢包内提前喂入钙线能使钢液中氧活度降低到稳定的狭小范围内，从而能够有效的控制钢中氧含量提前脱氧，ca将优先与钢中[o]发生反应；如果遇到al2o3夹杂物，则使其还原，改变al2o3夹杂物的性质及形态，使部分夹杂物提前变形，提前为部分夹杂物上浮创造条件，利用钙脱氧能力强的特点，降低钢水氧化性从而降低本炉铝粒使用量10㎏，降低成本2.5元/t钢。

实施例二

一种用于lf炉精炼的钙处理方法，包括以下处理步骤：①钢水进站；②lf炉座包定位；③喂入50m纯钙线；④测温取样；⑤送电；⑥沾渣；⑦加70％-80％造渣料；⑧加剩余造渣料；⑨加铝粒调渣至黄白渣；⑩调整钢水成分；成分温度合格；喂入剩余钙线处理；吹氩；加保温剂；吊包；连铸浇注。

转炉出钢，钢水吊运至lf精炼，接通吹氩装置，调整吹氩强度至钢水裸露直径≤300mm,将此包钢水开至精炼炉帽下，沾渣确认炉渣渣色(如图11)后提前喂入钙线50m,取渣样(如图12)，测温1540℃，根据渣色变化情况确定加入石灰250㎏，功率120kwh下电极进行第一次造渣操作，精炼3分钟二次沾渣(渣样如图13)，根据渣子粘杆情况，再次加入石灰50㎏，功率120kwh下电极进行第二次造渣操作，精炼3分钟三次沾渣(渣样如图14)，造渣达标加入铝粒30㎏，下电极5分钟，三次沾渣(渣样如图15)，调渣至黄白渣，调渣完毕，起电极，测温1580℃，根据成品前样c0.11％加入增碳剂50㎏，功率50kwh下电极4分钟，渣渣确认增碳剂化完后起电极，测温1585℃，达到放钢条件，喂入80m纯钙线，吹氩12分钟，钢水上连铸进行浇注。

通过向钢包内提前喂入钙线能使钢液中氧活度降低到稳定的狭小范围内，从而能够有效的控制钢中氧含量提前脱氧，ca将优先与钢中[o]发生反应；如果遇到al2o3夹杂物，则使其还原，改变al2o3夹杂物的性质及形态，使部分夹杂物提前变形，提前为部分夹杂物上浮创造条件，利用钙脱氧能力强的特点，降低钢水氧化性从而降低本炉铝粒使用量20㎏，降低成本5元/t钢。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，只是本发明的实施方式之一，实际的实施方式并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的实施例，均应属于本发明的保护范围。