專利名稱：鋼包精煉爐的渣系的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼領(lǐng)域，特別涉及一種鋼包精煉爐(LF爐)的渣系的控制方法。
背景技術(shù)：
市場競爭日趨激烈，低成本、高效率批量生產(chǎn)質(zhì)量合格、穩(wěn)定的鑄坯是各家鋼鐵企業(yè)的重要任務。優(yōu)特鋼的生產(chǎn)主要是采用鋁脫氧、LF精煉處理以保證鋼水潔凈度，而精煉渣系是發(fā)揮LF精煉作用的關(guān)鍵。鋁脫氧容易形成高熔點Al2O3夾雜，滯留在鋼水中，堵塞連鑄機水口，影響鋼水連澆性。LF精煉渣具有較好的吸附夾雜能力，因此，研究鋼水鋁含量與精煉渣的搭配，提高鋼水潔凈度，進而提高鋼水連澆性，對保證連鑄生產(chǎn)順行的意義重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋼包精煉爐的渣系的控制方法。根據(jù)本發(fā)明的鋼包精煉爐的渣系的控制方法包括下述步驟在轉(zhuǎn)爐出鋼前或者在轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的過程中向鋼水加入足以將鋼水中的游離氧的至少99%脫除的鋁質(zhì)預脫氧劑。根據(jù)本發(fā)明的一方面，該方法還包括在向鋼水加入足以將鋼水中的游離氧的至少99 %脫除的鋁質(zhì)預脫氧劑的同時，對鋼水底吹氬氣。根據(jù)本發(fā)明的一方面，鋁質(zhì)預脫氧劑是鋁錳鐵合金、鋁鐵合金、鋁錳鈦合金和金屬鋁中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一方面，該方法還包括在轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的過程中，以1.0kg/t -1. ^g/t 的量將預熔料加入鋼水。根據(jù)本發(fā)明的一方面，預熔料按重量計包含不超過1.5%的!^e2O3、不超過4%的 SiO2,40% -50% 的 Ca0、36% -38% 的 Al2O3、不超過 4% 的 MgO、總量不超過 0. 02% 的 P 和 S、 不超過0. 5%的水分，以及不可避免的雜質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，該方法還包括在鋼水進入鋼包精煉爐后，按照2. Okg/t -2. 的量將螢石加入鋼水，并按照6. 5-8.的量將石灰加入鋼水，然后電加熱精煉。根據(jù)本發(fā)明的一方面，該方法還包括在鋼包精煉爐的電加熱精煉過程中，根據(jù)鋼水的酸溶鋁的含量通過將石灰加入爐渣來調(diào)整爐渣的堿度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，按照下述情形中的至少一種情形來調(diào)整爐渣的堿度當鋼水的酸溶鋁含量為0. 008-0. 015%時，將爐渣的堿度調(diào)整為2. 5-3. 5 ；當鋼水的酸溶鋁含量大于0. 015%且小于0. 020%時，將爐渣的堿度調(diào)整為3. 0-4. 0 ；當鋼水的酸溶鋁含量為 0. 020-0. 045%時，將爐渣的堿度調(diào)整為3. 5-4. 5。根據(jù)本發(fā)明的一方面，石灰的加入量不超過1. 5kg/tiHo根據(jù)本發(fā)明的一方面，在鋼包精煉爐電加熱精煉之后，前期加入碳化鈣和碳化硅中的至少一種，使得渣系中的(Fe0+Mn0)Wt%< 0. 5wt%，此時爐渣呈黃白渣狀態(tài)；在爐渣呈黃白渣狀態(tài)之后，加入碳化鈣和碳化硅中的至少一種以保持黃白渣狀態(tài)；所述前期加入的碳化鈣和碳化硅中的至少一種的量多于在爐渣呈黃白渣狀態(tài)之后加入的碳化鈣和碳化硅中的至少一種的量。
具體實施例方式在根據(jù)本發(fā)明的煉鋼工藝中，可利用作為初煉爐的轉(zhuǎn)爐的吹氧脫碳功能將鐵水初煉成鋼水。在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，由于不斷向金屬熔池吹氧，當吹煉達到終點時，鋼水中必然殘留一定數(shù)量的溶解氧。轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后，如果不將氧脫除到一定程度，就不能順利澆鑄， 也不能得到結(jié)構(gòu)合理的鑄坯。因此，在出鋼前或者在出鋼及其以后的過程中根據(jù)鋼種要求選擇合適的脫氧劑及其加入量，加入到鋼水中使其達到合乎規(guī)定的脫氧程度，這個操作稱為脫氧。在脫氧的同時，也可使鋼水中硅、錳及其他合金元素的含量達到成品鋼的規(guī)格，達到合金化的目的。通常的脫氧方法有沉淀脫氧、擴散脫氧和真空脫氧。沉淀脫氧時，脫氧劑(例如鋁鐵合金)直接加入到鋼水中，脫除鋼水中的氧。這種脫氧方法脫氧效率比較高，耗時短，合金消耗較少，但脫氧產(chǎn)物容易殘留在鋼中會造成內(nèi)生夾雜物。擴散脫氧時，脫氧劑加入到熔渣中，通過降低熔渣中W(TFe)含量，使鋼水中氧向熔渣中轉(zhuǎn)移擴散，達到降低鋼水中氧含量的目的。鋼水平靜狀態(tài)下擴散脫氧的時間較長，脫氧劑消耗較多，但鋼中殘留的有害夾雜物較少。真空脫氧的原理是將鋼水置于真空條件下，通過降低外界CO分壓打破鋼水中碳氧平衡，使鋼中殘余的碳和氧繼續(xù)反應，達到脫氧的目的。向鋼中加入一種或幾種合金元素，使其達到成品鋼成分規(guī)格要求的操作過程稱為合金化。在多數(shù)情況下，脫氧和合金化是同時進行的，加入鋼中的脫氧劑一部分消耗于鋼的脫氧，轉(zhuǎn)化為脫氧產(chǎn)物而排出，另一部分則為鋼水所吸收，起合金化的作用；而加入鋼中的大多數(shù)合金元素，因其與氧的親合力比鐵強，也必然起到脫氧作用。因此，在實踐中往往不大可能把脫氧和合金化，脫氧元素和合金元素截然分開。脫氧劑可包括鋁質(zhì)脫氧劑和鈣質(zhì)脫氧劑中的至少一種。鋁質(zhì)脫氧劑包括鋁錳鐵合金、鋁鐵合金和金屬鋁中的至少一種，鈣質(zhì)脫氧劑包括電石、硅鈣合金、硅鈣鋇合金中的至少一種。合金化材料是依照最終期望得到的鋼種的成分所選擇的元素和/或元素的組合， 例如包括鎳、鉬、銅、鎢、鉻、鋁、鈦、硼、硅、釩、鈮、錳、稀土元素中的單一元素或其組合。鋁、 鈦、硼、硅、釩、鈮、錳、稀土元素由于其與氧的親合力比鐵強得多，所以也起到脫氧的作用。根據(jù)本發(fā)明，還可利用爐外精煉技術(shù)對鋼水進行精煉。爐外精煉包括以下作用中的至少一種承擔初煉爐原有的部分精煉功能；均勻鋼水，精確控制鋼種成分；精確控制鋼水溫度，適應連鑄生產(chǎn)的要求；進一步提高鋼水純凈度，滿足成品鋼材性能要求；作為煉鋼與連鑄之間的緩沖，提高煉鋼車間整體效率。爐外精煉技術(shù)可包括鋼包吹氬、CAB、DH、RH、 LF 爐處理、ASEA-SKF、VAD、CAS-OB, VOD、RH-OB, AOD、TN、SL、喂線和合成S洗中的一種或其組合。根據(jù)本發(fā)明，上述脫氧和/或合金化的操作的一部分或全部可以通過爐外精煉來執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的煉鋼工藝包括采用轉(zhuǎn)爐初煉鋼水并采用LF爐對鋼水進行精煉。以下對根據(jù)本發(fā)明的LF爐的渣系的控制方法進行詳細描述。首先，可在轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入鐵水，利用轉(zhuǎn)爐吹氧脫碳的功能，將鐵水初煉成鋼水。
吹煉完成之后，在轉(zhuǎn)爐出鋼前或者在轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的過程中向鋼水加入足以將鋼水中的游離氧的至少99%脫除的鋁質(zhì)預脫氧劑，可同時對鋼水底吹氬氣促進脫氧產(chǎn)物 Al2O3上浮。鋁質(zhì)預脫氧劑可以是鋁錳鐵合金、鋁鐵合金、鋁錳鈦和金屬鋁中的至少一種。由于脫氧充分，因此在LF爐精煉過程中，沒有必要再補充鋁質(zhì)脫氧劑，這樣與直接在LF爐用鋁質(zhì)脫氧劑脫氧相比，脫氧產(chǎn)物Al2O3能有較長的上浮時間，LF精煉過程可以使更多的尺寸小的Al2O3夾雜物(例如尺寸小于20 μ m的Al2O3夾雜物)上浮去除。因此，降低了連鑄機水口結(jié)瘤的幾率，提高鋼水連澆性。同時在出鋼至鋼包的過程中，以1. Okg/t鋼-1.的量將預熔料加入鋼水。預熔料按重量計包含不超過1. 5%的1 、不超過4%的Si02、40% -50%的Ca0、36% -38% 的Al2O3、不超過4%的MgO、總量不超過0. 02%的P和S、不超過0. 5%的水分，以及不可避免的雜質(zhì)。預熔料的主要有效成分為CaO與Al2O3，主要起控制爐渣的Al2O3含量(例如， 使得LF爐渣系中的Al2O3重量含量為12% -16% )，降低爐渣的熔點(例如生成低熔點的 12Ca0 · 7A1203)，加快精煉造渣速度的作用。之后，鋼水進入LF精煉爐工序，在吹氬的條件下進行鋼水精煉。具體地講，鋼水進入LF精煉爐后，先向鋼水加螢石和一部分石灰，然后電加熱精煉。螢石的作用是降低爐渣熔點，加快精煉造渣速度，實際上起到與預熔料基本相同的作用，但螢石對鋼包耐火材料的侵蝕嚴重，同時會造成環(huán)境污染。螢石的加入量可為2.0kg/tffl-2.5kg/tffl。根據(jù)本發(fā)明， 在出鋼至鋼包的過程中將預熔料加入鋼水，可減少螢石用量，也可以全部用預熔料代替全部螢石，但成本太高不經(jīng)濟。石灰是主要的造渣劑，其中的CaO是精煉爐渣的主要有效成分之一。該步驟中加入的所述一部分石灰的量可以是6. 5-8. 5kg/tiHo鋼中的鋁分為兩種類型。一種是冶煉時來不及上浮到鋼渣中的脫氧產(chǎn)物Al2O3中的鋁，由于Al2O3不能溶于酸中，所以將與氧結(jié)合形成Al2O3的鋁稱為酸不溶鋁。另一種是可被酸溶解的鋁，主要有單質(zhì)鋁和氮化鋁(AlN)中的鋁，其稱為酸溶鋁，通常用“Als”表示。 鋼中酸溶鋁和酸不溶鋁之和稱為全鋁，通常用“Al”或“Alt”表示。一般鋼水經(jīng)過精煉后， Alt中有80%以上的是Als，或者Als含量約等于Alt含量?？梢酝ㄟ^在LF爐電加熱精煉過程中將另一部分石灰加到爐渣來控制爐渣的堿度。在LF爐精煉的過程中，根據(jù)不同的鋼水Als含量來將爐渣控制為不同的堿度。具體地講，當鋼水Als含量為0. 008-0. 015 %時，將爐渣的堿度控制在2. 5-3. 5 ；當鋼水Als 含量大于0. 015%且小于0. 020%時，將爐渣的堿度控制在3. 0-4. 0 ；當鋼水Als含量為 0. 020-0. 045%時，將爐渣的堿度控制在3. 5-4. 5。在一個實施例中，可以根據(jù)鋼水Als含量的升高來提高堿度，可以根據(jù)鋼水Als含量的降低來降低堿度。在一個實施例中，該步驟中加入的所述另一部分石灰的量可不超過1. 5kg/tiHo此外，在LF爐精煉過程中將所述另一部分石灰加到爐渣還可以調(diào)整爐渣的粘度。鋼水中的Als可以代表鋼水的脫氧程度。當Als高時，鋼水中的氧勢就低，低于渣中氧勢時，爐渣就起不到脫氧效果，反而渣中的氧會向鋼水中擴散，具體的反應就是鋼中鋁將爐渣中的SiO2還原，其產(chǎn)物主要為Al2O3，從而增加鋼水夾雜物含量。堿度即渣中CaO含量與SW2含量之比，CaO與SW2結(jié)合能力強，當堿度高時，CaO能將SW2中氧的活度降低， 使爐渣的整個氧勢降低，減少或避免鋼中的Als還原Si02。因此，需要根據(jù)鋼水不同的Als 含量，控制不同的堿度，以避免Als還原SiO2，產(chǎn)生新的Al2O3夾雜。
通過采用上述技術(shù)手段控制鋼包精煉爐的渣系，可以使爐渣提高吸附夾雜能力， 降低鋼中Al2O3夾雜數(shù)量，鋼中Als比例能夠提高10-20%。因此，降低了連鑄機水口結(jié)瘤的幾率，提高鋼水連澆性。在LF爐中電加熱之后，前期加入作為LF爐脫氧劑的碳化鈣和碳化硅中的至少一種的大部分，使得渣系中的(Fe0+Mn0)Wt%<0. 5wt%，這時爐渣呈黃白渣狀態(tài)。(FeO+MnO)
的數(shù)值越低，表明爐渣中的氧勢越低，鋼水中氧即向爐渣中傳遞，從而起到脫氧的效果。在爐渣呈黃白渣狀態(tài)之后，加入碳化鈣和碳化硅中的至少一種的少部分，用來保持黃白渣。也就是說，前期加入的碳化鈣和碳化硅中的至少一種的量多于在爐渣呈黃白渣狀態(tài)之后加入的碳化鈣和碳化硅中的至少一種的量。下面結(jié)合具體示例說明根據(jù)本發(fā)明的鋼包精煉爐的渣系的控制方法。1 冶煉45#鋼和40Cr鋼的鋼句,精煉爐的渣系的控制在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中以1. 2-1. ^g/t·的量(足以將鋼水中的游離氧的至少99%脫除)將鋁錳鈦合金加入鋼水，具體的加入量根據(jù)轉(zhuǎn)爐終點碳而進行動態(tài)控制，從而最終將鋼水的Als含量控制在0. 008% -0.015%。同時在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中以1.0kg/tffl-1.5kg/t·的量將預熔料加入鋼水。預熔料含有 47. 5% 的 Ca0、36. 3% 的 Α1203、3· 5% 的 MgO、不超過 1. 5% 的佝203、不超過 4% 的 SiO2, 總量不超過0. 02%的P和S、不超過0. 5%的水分，以及不可避免的雜質(zhì)。在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中同時對鋼水底吹氬氣。在LF爐工序，通電加熱之前按照6. ^g/t·的量加入石灰，按2. Okg/t·的量加入螢石，然后開始通電提溫化渣，取完第一樣后補加石灰1.0kg/tffl，以此來控制精煉渣的堿度為2. 5-3. 5，并以此來調(diào)整爐渣的粘度。在LF爐精煉過程中，向LF爐分批加入碳化鈣、碳化硅脫氧劑，造弱電石渣，保證精煉渣(FeO+MnO) % < 0. 5 %。采用大電流提溫，大電壓化渣原則。在生產(chǎn)中，當進站溫度偏高時，通電1分鐘后，采用電流22000-26000A，電壓5擋，快速化渣；當進站溫度正?；蚱蜁r，采用電流 28000-30000A,電壓4_5擋，大電流大電壓快速提溫化渣；中后期采用電流8000_12000A， 電壓6-8擋進行保溫操作。通電時間不低于18分鐘。示例2 冶煉CM490、CM690、20CrMnTi鋼的鋼包精煉爐的渣系的控制在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中以2. 0-2.的量(足以將鋼水中的游離氧的至少99%脫除)將鋁錳鈦合金加入鋼水，具體的加入量根據(jù)轉(zhuǎn)爐終點碳而進行動態(tài)控制，從而最終將鋼水的Als含量控制在0. 020% -0. 045% ο在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，以1. 0kg/tiH-l.的量將預熔料加入鋼水。預熔料含有 42. 5%的 Ca0、36. 3%的 Al203、3. 5%的 MgO、不超過 1. 5%的 1 、不超過 4%的 SiO2、總量不超過0. 02%的P和S、不超過0. 5%的水分，以及不可避免的雜質(zhì)。在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中同時對鋼水底吹氬氣。在LF爐工序，通電加熱之前按照8. 0kg/t·的量加入石灰、按2. ^g/t·的量加入螢石，然后開始通電提溫化渣，取完第一樣后補加石灰1.0kg/tffl，以此來控制精煉渣的堿度為3. 5-4. 5，并以此來調(diào)整爐渣的粘度。在LF爐精煉過程中，向LF爐分批加入碳化鈣、碳化硅脫氧劑，造弱電石渣，保證精煉渣(FeO+MnO) 0. 5%。
采用大電流提溫，大電壓化渣原則。在生產(chǎn)中，當進站溫度偏高時，通電1分鐘后，采用電流22000-26000A，電壓5擋，快速化渣；當進站溫度正常或偏低時，采用電流 28000-30000A,電壓4_5擋，大電流大電壓快速提溫化渣；中后期采用電流8000_12000A， 電壓6-8擋進行保溫操作。通電時間不低于18分鐘。
權(quán)利要求
1.一種鋼包精煉爐的渣系的控制方法，所述方法包括下述步驟在轉(zhuǎn)爐出鋼前或者在轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的過程中向鋼水加入足以將鋼水中的游離氧的至少99%脫除的鋁質(zhì)預脫氧劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于所述方法還包括在向鋼水加入足以將鋼水中的游離氧的至少99%脫除的鋁質(zhì)預脫氧劑的同時，對鋼水底吹氬氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于鋁質(zhì)預脫氧劑是鋁錳鐵合金、鋁鐵合金、鋁錳鈦合金和金屬鋁中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于所述方法還包括在轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的過程中，以1. 0kg/tiH-l.的量將預熔料加入鋼水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于預熔料按重量計包含不超過1. 5%的F%03、不超過4%的SiO2,40% -50%的CaO,36% -38%的Al2O3、不超過4%的MgO、總量不超過0. 02%的P和S、不超過0. 5%的水分，以及不可避免的雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于所述方法還包括在鋼水進入鋼包精煉爐后，按照2. 0kg/tiH-2.證8八,0的量將螢石加入鋼水，并按照 6. 5-8.的量將石灰加入鋼水，然后電加熱精煉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于所述方法還包括在鋼包精煉爐的電加熱精煉過程中，根據(jù)鋼水的酸溶鋁的含量通過將石灰加入爐渣來調(diào)整爐渣的堿度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于按照下述情形中的至少一種情形來調(diào)整爐渣的堿度當鋼水的酸溶鋁含量為0. 008-0. 015%時，將爐渣的堿度調(diào)整為2. 5-3. 5 ；當鋼水的酸溶鋁含量大于0. 015%且小于0. 020%時，將爐渣的堿度調(diào)整為3. 0-4. 0 ；當鋼水的酸溶鋁含量為0. 020-0. 045%時，將爐渣的堿度調(diào)整為3. 5-4. 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于石灰的加入量不超過1. 5kg/t鋼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼包精煉爐的渣系的控制方法，其特征在于，在鋼包精煉爐電加熱精煉之后，前期加入碳化鈣和碳化硅中的至少一種，使得渣系中的(Fe0+Mn0)wt%< 0. 5wt%，此時爐渣呈黃白渣狀態(tài)；在爐渣呈黃白渣狀態(tài)之后，加入碳化鈣和碳化硅中的至少一種以保持黃白渣狀態(tài)；所述前期加入的碳化鈣和碳化硅中的至少一種的量多于在爐渣呈黃白渣狀態(tài)之后加入的碳化鈣和碳化硅中的至少一種的量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼包精煉爐的渣系的控制方法，該控制方法包括以下步驟在轉(zhuǎn)爐出鋼前或者在轉(zhuǎn)爐出鋼到鋼包的過程中向鋼水加入足以將鋼水中的游離氧的至少99％脫除的鋁質(zhì)預脫氧劑。
文檔編號C21C7/076GK102373316SQ201110301809
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者尹崇麗, 王顯軍, 申景霞, 謝興軍, 陳良, 魏瀟, 黃優(yōu)明 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司