本发明属于钢铁冶炼,具体涉及一种rh精炼过程中夹杂物的去除方法。
背景技术:
1、通常钢中夹杂物是有害的,对于采用“铁水预处理-转炉-rh-连铸”工艺流程生产的钢种而言,去除夹杂物的主要场所是rh精炼工序。rh冶金反应器主要是由钢包、真空室及连接它们的浸渍管构成的钢液流动空间。其工作原理是在真空和驱动气体作功的条件下,钢液由钢包经上升管进入真空室内再由下降管进入钢包,如此循环往复地进行连续循环流动。钢液进入真空室后,驱动气体的气泡离开钢液面会像喷泉一样碎裂,在真空室内进行脱气、脱碳等反应。由下降管进入钢包的钢液流股对钢包内的钢液进行搅拌混合。
2、钢液循环流量是rh精炼的主要参数,是指单位时间内通过真空室的钢液流量,它的大小主要取决于真空度、浸渍管的内径和驱动气体的流量。同时,循环流量还决定了下降管钢液的出口流速。通常,需要控制循环流量以保证恰当的钢液返回钢包时的流速,既要避免流速过大而直冲包底,又要避免流速太小而使返回钢包的钢液立即被吸入真空室形成循环的短路。
3、夹杂物在脱氧开始生成,在随后的循环流动中,夹杂物长大、碰撞上浮去除,留在钢中的夹杂物数量不断减少,尺寸也不断减小。钢中剩余的小尺寸夹杂物所受的合力不足以支撑它们走完上浮行程,而被钢流裹挟,难以与钢液分离去除。因此,促进小尺寸夹杂物的去除是技术关键。
4、中国专利cn111944953a中公开了一种降低钢中小尺寸非金属夹杂物数量的方法,具体公开了采用增氮和析氮的手段,利用钢水中析出微小气泡去除夹杂的原理,解决高品质特殊钢夹杂物高要求及小尺寸夹杂物难以有效去除的问题。
5、中国专利cn101323894a中公开了炉外精炼去除细小夹杂物的工艺方法,具体公开了通过喂线(含碳酸钙的包芯线)产生的小气泡来促进夹杂物的去除。
6、中国专利cn108504822a公开了一种控制超低碳钢中小粒径氧化铝夹杂物形貌的方法,具体公开了在rh精炼后期向真空室加入生石灰对没有上浮去除的小粒径al2o3夹杂物表面变性,生成cao-al2o3类夹杂物避免水口堵塞。
7、以上这些方法要么通过延长时间让夹杂物尽量上浮,但是由于受生产节奏时间限制的影响,去除效果不理想。要么在rh中加入钙铁等变性剂改变夹杂物性状,但是容易出现大粒径的钙铝酸盐或含变性剂的夹杂物,潜在影响钢的加工性能或服役性能。现有技术中没有公开过通过rh工艺本身调整,无需额外添加附加物料就能实现夹杂物高效去除的方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本发明提供了一种rh精炼过程中夹杂物的去除方法,该方法依靠调整rh过程中的驱动气体喷嘴数量、真空度和驱动气体流量来为加铝脱氧后的夹杂物去除的早期阶段及在全部合金加入后直至破空过程中的小尺寸夹杂物去除阶段创造适合的动力学条件,无需额外添加附加物料就能实现夹杂物的高效去除。操作简单可控、氩气和蒸汽消耗少、温度损失小。
2、本发明采取的技术方案如下:
3、一种rh精炼过程中夹杂物的去除方法,在加铝脱氧后的夹杂物生成和去除的早期阶段,减少位于上升管左侧的驱动气体喷嘴数量;在全部合金加入后直至破空过程中的小尺寸夹杂物去除阶段,降低下降管内钢液的出口流速。
4、所述rh精炼过程中夹杂物的去除方法,包括以下步骤:
5、(1)在加铝脱氧结束后关闭位于上升管左侧的部分驱动气体喷嘴,使喷嘴数量减少,真空度、驱动气体流量与脱氧前保持一致;
6、(2)根据加铝脱氧前的活度氧确定循环时间;
7、(3)循环结束后,全部打开驱动气体喷嘴,加入合金,让钢液循环2~3次;
8、(4)将下降管内钢液的出口流速降低20%~50%,继续循环3~6分钟后破空,钢水上连铸台进行浇铸,继续循环3~6分钟后破空,钢水上连铸台进行浇铸。
9、步骤(1)中,喷嘴数量减少1/8~1/4。
10、步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧≤250ppm时,循环3分钟。
11、步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧251~300ppm时,循环4分钟。
12、步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧301~350ppm时,循环5分钟。
13、步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧>350ppm时,循环6分钟。
14、步骤(3)中,合金化的过程中,真空度、驱动气体流量与脱氧前保持一致。
15、步骤(4)中,通过关闭一级真空泵,将真空度调整至3~8kpa、驱动气体流量减少20%~50%来将下降管内钢液的出口流速降低20%~50%。
16、经所述去除方法去除后,钢液中的氧化物夹杂物数量密度低于0.96个/mm2,其中大于15μm夹杂物的数量密度低于0.03个/mm2。
17、夹杂物的运动取决于夹杂物所受的重力、浮力和钢液的曳力三者合力的大小和方向。在真空室内,期望钢液中的夹杂物由熔池内部往上运动,且向上运动的距离越短越好,以便尽快脱离钢液。在钢液经下降管进入钢包的过程中,夹杂物受到重力、浮力、钢液的曳力和钢液向下的抽引力,钢液向下的抽引力与钢液在下降管的出口流速有关,期望夹杂物往上运动且所受钢液向下的抽引力越小越好,以及向上运动的行程越小越好。本发明通过调整rh工艺参数实现夹杂物的运动轨迹朝着脱离钢液的方向发展且缩短运动行程,从而促进夹杂物的去除。
18、本发明提供的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,在加铝脱氧后的夹杂物生成和去除的早期阶段,通过减少驱动气体喷嘴数量使靠近真空室左边侧壁部分的钢液高度和流速都低于其它区域钢液的高度和流速,易于碎裂后的驱动气体的气泡将钢液中的夹杂物溅到真空室的侧壁耐材上而去除。在全部合金加入后直至破空过程中的小尺寸夹杂物去除阶段,降低下降管内钢液的出口流速,从而减少钢液流股进入钢包后的行进距离,缩短钢包内钢液中的夹杂物的行程。
19、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
20、1.本发明提供的方法为铝脱氧后的夹杂物去除的早期阶段及在全部合金加入后直至破空过程中的小尺寸夹杂物去除阶段创造了合理的动力学条件,无需额外添加附加物料就能实现夹杂物的高效去除。
21、2.本发明提供的方法操作简单可控、氩气和蒸汽消耗少、温度损失小。
1.一种rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,在加铝脱氧后的夹杂物生成和去除的早期阶段,减少位于上升管左侧的驱动气体喷嘴数量;在全部合金加入后直至破空过程中的小尺寸夹杂物去除阶段,降低下降管内钢液的出口流速。
2.根据权利要求1所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,步骤(1)中,喷嘴数量减少1/8~1/4。
4.根据权利要求2所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧≤250ppm时,循环3分钟。
5.根据权利要求2所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧251~300ppm时,循环4分钟。
6.根据权利要求2所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧301~350ppm时,循环5分钟。
7.根据权利要求2所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,步骤(2)中,加铝脱氧前的活度氧>350ppm时,循环6分钟。
8.根据权利要求2所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,步骤(3)中,合金化的过程中,喷嘴数量、真空度、驱动气体流量与脱氧前保持一致。
9.权利要求2所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,步骤(4)中,通过关闭一级真空泵,将真空度调整至3~8kpa、驱动气体流量减少20%~50%来将下降管内钢液的出口流速降低20%~50%。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的rh精炼过程中夹杂物的去除方法,其特征在于,经所述去除方法去除后,钢液中的氧化物夹杂物数量密度低于0.96个/mm2,其中大于15μm夹杂物的数量密度低于0.03个/mm2。