CN101319268B - 一种炉外精炼脱硫的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于各种微合金钢以及特殊钢的炉外精炼工艺，特别是一种炉外精炼脱硫的工艺方法，它是各种微合金钢或特殊钢精炼过程脱硫首选的工艺方法。包括如下步骤：a、脱氧：钢水先进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％；b、RH工位的调整：调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧；c、投入复合球体：钢包运到RH工位后，测温取样、抽真空、净循环，精炼结束后在RH工位将复合球体投入到钢液中；d、连铸：连铸采用全程保护浇注。本发明的工艺经应用证明，脱硫能力强，脱硫率为60％～90％，可实现钢水精炼脱硫至硫含量低于0.0010％，大大提高钢水的纯净度降低冶炼成本。

Description

一种炉外精炼脱硫的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种用于各种微合金钢以及特殊钢的炉外精炼工艺，特别是一种炉外精炼脱硫的工艺方法，它是各种微合金钢或特殊钢精炼过程脱硫首选的工艺方法。
背景技术
一般来说，除个别钢种如易切削钢外，硫是钢中的有害元素，在钢中形成硫化物夹杂，降低钢的延展性和韧性，特别是冲击韧性。当硫以硫化铁的形式存在时，会引起热脆，同时，含硫高的钢抗腐蚀能力大幅度降低，对钢的焊接性能也不利。奥氏体不锈钢经点腐蚀可出现硫化物应力腐蚀裂纹(SSCC)，其点腐蚀源就在硫化锰夹杂等非金属夹杂物处；氢诱导裂纹(HIC)是对石油管线危害最大的缺陷，硫化锰系的夹杂物与钢之间就会产生间隙，使之成为氢诱导裂纹的敏感源，因此，提高钢的纯净度，降低硫含量对提高钢材性能和减少缺陷至关重要。
目前有很多脱硫工艺方法，向钢液中喷吹石灰脱硫剂是一种较为常见的脱硫方法。通常采用石灰作为脱硫剂进行脱硫的处理时，2CaO+2S＝2CaS+O2，反应产生的氧与钢液内的硅结合，产生二氧化硅(SiO2)。随着吹入石灰，该二氧化硅形成了硅酸二钙，而硅酸二钙形成固体层包裹在石灰粉料表面。结果不利于石灰粉粒的脱硫效果。因此提高石灰粉粒的有效利用率成为提高脱硫效率的关键。
发明内容
本发明是针对上述现有技术中存在的问题提供一种工艺简单、利于操作、脱硫能力强、效果明显、稳定、确保和提高精炼钢的质量，实现钢水精炼脱硫至硫含量低于0.0010％，且降低冶炼成本的一种炉外精炼脱硫的工艺方法。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：一种炉外精炼脱硫的工艺方法，包括如下步骤：a、脱氧：钢水先进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％；b、RH工位的调整：调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧；c、投入复合球体：钢包运到RH工位后，测温取样、抽真空、净循环，精炼结束后在RH工位将复合球体投入到钢液中；d、连铸：连铸采用全程保护浇注。
所述的精炼，其冶炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃。
所述的的投入复合球体，从RH高位合金料仓投入，且RH真空室真空度控制在66.7～500Pa。
所述的投入复合球体，其复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，并且投入复合球体后循环0.1～15min。
所述的复合球体是由球芯和外壳构成，所述的球芯主要由低熔点预熔渣粉剂、碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物组成，所述的外壳主要由氧化钙或氧化镁的一种或两种的混合物构成。
所述的复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成：低熔点预熔渣粉剂1％～70％、碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物1％～60％、氟化钙0～40％、粘结剂0～20％。
所述的复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成：低熔点预熔渣粉剂10％～50％、碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物10％～45％、氟化钙5％～30％、粘结剂5％～15％。
所述的复合球体的外壳还包括0～20％的粘结剂。
所述的低熔点预熔渣粉剂由如下原料按重量百分比经制备而成：CaO 10％～70％，Al2O3 15％～50％，SiO2 0～10％，MgO 0～10％，CaF2 0～30％，其熔点在1100℃～1550℃。
所述的粘结剂为粘土、普通水泥、膨润土、水玻璃中任意一种或两种以上的混合物。
本发明的工艺方法与现有技术相比，由于本发明加入了细小CaO粉料可在较短的时间充分发生反应从而避免在CaO表面形成硅酸二钙，提高了活性CaO粉料的利用率。同时加入的CaCO3粉料自发的释放出二氧化碳(CO2)，并在钢液内引起预熔渣滴的充分扩散和强环流，而强环流是使钢液成分均匀必不可少的条件。因此，本发明所加入的复合球体，其配制科学合理，并经应用证明，本发明的脱硫能力强，脱硫率为60％～90％，可实现钢水精炼脱硫至硫含量低于0.0010％。大大提高钢水的纯净度降低冶炼成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
将转炉出钢运到CAS-OB工位精炼，测温取样，脱氧合金化，采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％，搬出。调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空、调节成份，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min，破真空、搬出上机浇注，连铸采用全程保护浇注。
复合球体的配制，首先低熔点预熔渣按配方配比取CaO 40kg、Al2O3 35kg、SiO2 10kg、MgO 10kg、CaF2 5kg放入混料器中进行均匀混料、然后在镁砂坩埚中熔化、冷却，后经破碎碾压及气流微粉磨研磨成粒径为1nm～3.5mm的粉料，其熔点在1100～1550℃备用；再按配方配比分别取其粒径为1nm～3.5mm的低熔点预熔渣粉35kg、氟化钙粉10kg、碳酸钙粉50kg、粘土5kg入立式混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为80～110℃，时间为2～6h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。复合球体的外壳按含1％的普通水泥与氧化钙混合；按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为10～60mm，最后将其在60～120℃烘干，烘干时间10～24h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例2
将转炉出钢运到LF工位精炼，测温取样，脱氧合金化，钢水采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％。调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空、调节成份，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min，直接上机浇注，连铸采用全程保护浇注。
复合球体的配制，首先按配方配比取CaO 10kg、Al2O3 50kg、SiO2 5kg、MgO 5kg、CaF2 30kg制备低熔点预熔渣，其方法同实施例1；再按配方配比分别取其粒径为1nm～3.5mm的制备好的低熔点预熔渣1kg、碳酸镁60kg、氟化钙29kg、膨润土10kg入立式混料器中进行均匀混料1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为90～120℃，时间为2～5h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。复合球体的外壳按含20％的粘土与氧化钙和氧化镁的混合，按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在80～200℃烘干，烘干时间10～12h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例3
调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧。将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空，脱氧合金化，采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min；破真空、搬出上机浇铸，连铸采用全程保护浇注。
复合球体的配制，首先按配方配比取CaO 70kg、Al2O3 15kg、SiO2 3kg、MgO 2kg、CaF2 10kg制备低熔点预熔渣，其方法同实施例1；再按配方配比分别取其粒径为1nm～3.5mm的制备好的低熔点预熔渣55kg、碳酸钙与碳酸镁的混合物30kg(两者的配比不严格要求)、粘土15kg入混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为100～150℃，时间为2～5h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。复合球体的外壳按含15％的普通水泥与氧化钙和氧化镁的混合，按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在90～150℃烘干，烘干时间10～18h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例4
将转炉出钢运到CAS-OB工位精炼，测温取样，脱氧合金化，采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％，搬出。调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空、调节成份，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min，破真空、搬出上机浇注，连铸采用全程保护浇注。
复合球体的配制，首先按配方配比取CaO 50kg、Al2O3 40kg、SiO2 5kg、MgO 5kg制备低熔点预熔渣，其方法同实施例1；再按配方配比分别取其粒径为1nm～3.5mm的制备好的低熔点预熔渣70kg、碳酸钙21kg、粘土5kg、水玻璃4kg入立式混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为80～140℃，时间为2～7h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。复合球体的外壳按含5％的粘土与氧化镁混合，按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在70～180℃烘干，烘干时间10～15h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例5
将转炉出钢运到LF工位精炼，测温取样，脱氧合金化，钢水采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％，搬出。调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空、调节成份，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min，破真空、搬出上机浇注，连铸采用全程保护浇注。
复合球体的配制，取CaO 55kg、Al2O3 25kg、CaF2 20kg制备低熔点预熔渣，其方法同实施例1；再按配方配比分别取其粒径为1nm～3.5mm的制备好的低熔点预熔渣25kg、氟化钙30kg、碳酸钙45kg入立式混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为90～130℃，时间为2～8h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。复合球体的外壳按含8％的粘土与氧化钙混合，按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在100～200℃烘干，烘干时间10～15h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例6
将转炉出钢运到CAS-OB工位精炼，测温取样，脱氧合金化，采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％，搬出。调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空、调节成份，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min，破真空、搬出上机浇注，连铸采用全程保护浇注。
复合球体的配制，首先按配方配比取CaO 35kg、Al2O3 45kg、MgO 5kg、CaF2 15kg制备低熔点预熔渣，其方法同实施例1；再按配方配比分别取其粒径为1nm～3.5mm的制备好的低熔点预熔渣40kg、氟化钙5kg、碳酸镁45kg、粘土6kg、水玻璃4kg入立式混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为95～120℃，时间为2～8h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。复合球体的外壳按含12％的粘土与氧化镁混合，按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在90～160℃烘干，烘干时间10～22h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
实施例7
将转炉出钢运到LF工位精炼，测温取样，脱氧合金化，钢水采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％，搬出。调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空、调节成份，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min，破真空、搬出上机浇注，连铸采用全程保护浇注。
复合球体的配制，取CaO 20kg、Al2O3 30kg、SiO2 10kg、MgO 10kg、CaF2 30kg制备低熔点预熔渣，其方法同实施例1；再按配方配比分别取其粒径为1nm～3.5mm的制备好的低熔点预熔渣20kg、氟化钙40kg、碳酸镁25kg、普通水泥6kg、水玻璃9kg入立式混料器中进行充分搅拌混合，混料时间为1h～3h，上述混合后的原料再在烘干设备中进行烘干处理，烘干温度为100～140℃，时间为2～4h。上述烘干处理后的原料采用滚动方法在圆盘造球机上制球芯，圆盘造球机的转速为400～1600r/min，球芯大小的控制通过筛分进行确定，得到其直径为1～20mm。复合球体外壳按氧化钙与氧化镁混合，按上述配比取外壳所需的粉料在混料器中进行充分混合，氧化钙、氧化镁的活度≥200ml，混料时间为1～3h。将已制好的球芯与外壳原料通过滚动方法在圆盘造粒机上进行复合制球，通过筛分对球体大小进行控制确定，制好的复合球体尺寸为5～60mm，最后将其在70～150℃烘干，烘干时间10～24h，冷却至室温将其包装10～30kg/袋，并在20天内使用。
应用实施例
将转炉出钢运到LF工位精炼，测温取样，脱氧合金化，钢水采用加铝方式进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％，搬出。调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，测温取样，精炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃，抽真空、调节成份，净循环。当RH真空室真空度在66.7～500Pa时，从RH合金料仓投入复合球体，复合球体的直径为10～60mm，复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后循环0.1～15min，破真空、搬出上机浇注，连铸采用全程保护浇注。
表1
  S
  脱硫前   0.0072％
  脱硫后   0.0009％
  连铸钢坯   0.0009％
  脱硫率   87.5％

Claims (4)

1.一种炉外精炼脱硫的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
a、脱氧：钢水先进行脱氧处理，达到α[O]≤0.0003％；
b、RH工位的调整：调节RH下降管与下料管的位置，使之处于下料管的异侧；
c、投入复合球体：钢包运到RH工位后，测温取样、抽真空、净循环，精炼结束后在RH工位将复合球体投入到钢液中；
d、连铸：连铸采用全程保护浇注；
所述的复合球体是由球芯和外壳构成，所述的外壳主要由氧化钙或氧化镁的一种或两种的混合物构成；所述的复合球体的球芯由下述原料按重量百分比制备而成：低熔点预熔渣粉剂10％～50％，碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物10％～45％，氟化钙5％～30％，粘结剂5％～15％；所述的球芯的直径为1～20mm，复合球体尺寸为5～60mm；
所述的低熔点预熔渣粉剂由如下原料按重量百分比经制备而成：CaO 10％～70％，Al2O3 15％～50％，SiO2 0～10％，MgO 0～10％，CaF2 0～30％，其熔点在1100℃～1550℃；
所述原料的粒径为1nm～3.5mm；
步骤c所述的投入复合球体，其复合球体的加入量为0.5～3.5kg/t，单次加入量在50～130kg，两次加入间隔在0～5min，投入复合球体后需循环0.1～15min。
步骤c所述的投入复合球体，从RH高位合金料仓投入，且RH真空室真空度控制在66.7～500Pa。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤c所述的精炼，其冶炼过程钢水实际需要温度高于一般精炼所需温度5～25℃。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述的复合球体的外壳还包括0～20％的粘结剂。
4.根据权利要求1或3所述的工艺方法，其特征在于所述的粘结剂为粘土、普通水泥、膨润土、水玻璃中任意一种或两种以上的混合物。
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