CN101348847B - 用于炉外精炼脱硫的工艺方法 - Google Patents

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，特别是一种用于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、喂入包芯线：钢水在LF、RH、VD或CAS-OB工位精炼，采用喂线工艺在上述工位将包芯线喂入到钢液中；c、连铸：连铸采用全程保护浇注。本发明工艺经应用证明，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

用于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，特别是一种用于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％，且降低冶炼成本的用于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：用于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、喂入包芯线：钢水在LF、RH、VD或CAS-OB工位精炼，采用喂线工艺在上述工位将包芯线喂入到钢液中；c、连铸：连铸采用全程保护浇注。 

所述的喂入包芯线，在LF精炼脱氧合金化后喂入，喂线过程停止吹氩搅拌，喂线速度在180～350m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后静止0.1～10min，然后吹氩轻处理，氩气的流量为50～280Nl/min，弱吹氩时间为0.1～5min。 

所述的喂入包芯线，在CAS-OB精炼脱氧合金化后喂入，喂线速度在200～340m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后底吹氩气搅拌，氩气搅拌强度为0～0.004m³/(min·t)，吹氩时间在0.1～6min。 

所述的喂入包芯线，在RH精炼脱氧合金化后喂入，喂线位置在RH下降管一侧，喂线速度在180～350m/min，喂入量在50～800m/t。喂线后RH循环时间为3～10min。 

所述的喂入包芯线，在VD精炼开始前喂入，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～800m/t，VD保压67Pa至少15分钟，或预抽和保压时间至少25分钟；VD真空处理期间，氩气压力至少0.1MPa，氩气流量80～100Nl/min。 

所述的喂入包芯线还包括直接将其喂入中间包，喂线的位置为长水口下方，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～800m/t。 

所述的喂入包芯线还包括直接将其喂入结晶器中，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～800m/t。 

所述的包芯线的线芯是由如下原料按重量百分比经制备而成： 

低熔点预熔渣包芯线1～70％，碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物1～60％，氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物0～98％，氟化钙0～40％，  粘结剂0～20％。 

所述的包芯线的线芯是由如下原料按重量百分比经制备而成： 

低熔点预熔渣粉剂10～35％，碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物10～45％，氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物30～70％，氟化钙5～30％，粘结剂5～15％。 

所述的包芯线是以2～5mm厚的低碳钢带为外皮。 

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℃。 

所述原料的粒度在1nm～3.5mm，其中氧化钙、氧化镁的活度≥200ml。 

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，本发明所加入的包芯线，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LF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％，脱氧结束后，喂入包芯线；喂线过程停止吹氩搅拌，喂线速度在180～350m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后静止0.1～10min，然后吹氩轻处理，氩气的流量为50～280Nl/min，弱吹氩时间为0.1～5min搬出，上机浇注，连铸采用全程保护浇注。 

包芯线的配制，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，然后破碎碾压及气流微粉磨研磨制备成为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5kg、氧化钙粉55kg、碳酸钙粉5kg入立式混料器中进行均匀混料1～8h，其中所述氧化钙、氧化镁的活度≥200ml；制备好的粉料入80～200℃烘干设备进行烘干10～22h即为粉剂。以厚度为2mm～5mm的普通低碳钢带作为包芯线的外皮，线芯为经过烘干的上述粉剂在制线机上，采用单层钢带搭接式制包芯线，包芯线速度为8～30m/min，包芯线粉剂含量在100～240g/m，包装成1000～2000m/卷，利于使用中控制加入量与加入速度，包芯线的截面为圆形，包装要确保密封良好，防止潮湿，并在20天内使用。 

实施例2 

将转炉出钢运到RH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％，脱氧结束后喂入包芯线，喂线位置在RH下降管一侧，喂线速度在180～350m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后RH循环时间为3～10min，循环结束后破真空，立即搬出，直接上机浇注，连铸采用全程保护浇注。 

包芯线的配制，首先按按配方配比取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、氧化镁98kg、碳酸镁1kg入立式混料器中进行均匀混料1～8h，其中所述氧化钙、氧化镁的活度≥200ml；制备好的粉料入100～150℃烘干设备进行烘干10h～22h即为粉剂，以厚度为2mm的低碳钢带作为包芯线的外皮，线芯为经过烘干的上述粉剂在制线机上，采用单层钢带搭接式制包芯线，其它同实施例1。 

实施例3 

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％，脱氧结束后喂入包芯线，喂线速度在200～340m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后底吹氩气搅拌，氩气搅拌强度为0～0.004m³/(min·t)，吹氩时间在0.1～6min，搬出，直接上机浇注，并且连铸采用全程保护浇注。 

包芯线的配制，首先按配方配比取CaO 70kg、Al₂O₃ 15kg、SiO₂ 3kg、MgO2kg、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45kg、碳酸钙与碳酸镁的混合物30kg(两者的配比不严格要求)、氧化钙与氧化镁的混合物10kg(两者的配比不严格要求)、膨润土15kg入立式混料器中进行均匀混料1～8h，其中所述氧化钙、氧化镁的活度≥200ml；制备好的粉料入70～180℃烘干设备进行烘干10h～20h即为粉剂，以厚度为2.5mm的低碳钢带作为包芯线的外皮，线芯为经过烘干的上述粉剂在制线机上，采用单层钢带搭接式制包芯线，其它同实施例1。 

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，上机浇注，连铸采用全程保护浇注，直接将包芯线喂入结晶器中，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～  800m/t。 

包芯线的配制，首先按配方配比取CaO 50kg、Al₂O₃ 40kg、SiO₂ 5kg、MgO5kg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60kg、氟化钙10kg、碳酸钙1kg、氧化镁25kg、粘土4kg入立式混料器中进行均匀混料1～8h，其中所述氧化钙、氧化镁的活度≥200ml；制备好的粉料入90～160℃烘干设备进行烘干10h～15h即为粉剂，以厚度为5mm的低碳钢带作为包芯线的外皮，线芯为经过烘干的上述粉剂在制线机上，采用单层钢带搭接式制包芯线，横截面为方形，其它同实施例1。 

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，采用加铝方式进行脱氧处理，达到α_[O]≤0.0003％。搬出，将钢包运到VD工位，在VD精炼开始前喂入包芯线，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～800m/t，VD保压67Pa至少15分钟，或预抽和保压时间至少25分钟；VD真空处理期间，氩气压力至少0.1MPa，氩气流量80～100Nl/min，连铸采用全程保护浇注。 

包芯线的配制，首先按配方配比取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3kg、氟化钙2kg、碳酸钙10kg、氧化镁85kg入立式混料器中进行均匀混料1～8h，其中所述氧化钙、氧化镁的活度≥200ml；制备好的粉料入80～180℃烘干设备进行烘干10h～16h即为粉剂，以厚度为4mm的低碳钢带作为包芯线的外皮，线芯为经过烘干的上述粉剂在制线机上，采用单层钢带搭接式制包芯线，其它同实施例1。 

实施例6 

脱氧处理，达到α_[O]≤0.0003％，搬出，上机浇注，连铸采用全程保护浇注。在浇注过程中直接将包芯线喂入中间包，喷粉的位置为长水口下方，喂线速度在200～340m/min，喂入量在50～800m/t。 

包芯线的配制，首先按配方配比取CaO35kg、Al₂O₃45kg、MgO5kg、CaF₂15kg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12kg、氟化钙18kg、碳酸镁45kg、氧化钙15kg、粘土6kg、水玻璃4kg入立式混料器中进行均匀混料1～8h，其中所述氧化钙、氧化镁的活度≥200ml；制备好的粉料入90～170℃烘干设备进行烘干10h～20h即为粉剂，以厚度为3mm的低碳钢带作为包芯线的外皮，线芯为经过烘干的上述粉剂在制线机上，采用单层钢带搭接式制包芯线，横截面为方形，其它同实施例1。 

下面为本发明的包芯线在各种微合金钢及特殊钢的炉外精炼过程中去除细小夹杂物中的应用。 

应用实施例 

钢包运到CAS-OB工位后，测温取样，脱氧合金化，采用加铝方式进行脱氧处理，达到α_[0]≤0.0003％，脱氧结束后喂入包芯线，喂线速度在200～340m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后底吹氩气搅拌，氩气搅拌强度为0～0.004m³/(min·t)，吹氩时间在0.1～6min，上机浇注，并且连铸采用全程保护浇注。 

表1 

	S
		脱硫前	0.0070％
脱硫后	0.0012％
		连铸钢坯	0.0012％
脱硫率	82.86％

Claims (13)

1.用于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、喂入包芯线：钢水在LF、RH、VD或CAS-OB工位精炼，采用喂线工艺在上述工位将包芯线喂入到钢液中；

c、连铸：连铸采用全程保护浇注；

所述包芯线的线芯是由如下原料按重量百分比经制备而成：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％、氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物10～98％，氟化钙0～40％，粘结剂0～20％；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％，Al₂O₃15％～50％，SiO₂0～10％，MgO 0～10％，CaF₂0～30％，其熔点在1100℃～1550℃；所述线芯原料的粒径1nm～3.5mm。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述的喂入包芯线，在LF精炼脱氧合金化后喂入，喂线过程停止吹氩搅拌，喂线速度在180～350m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后静止0.1～10min，然后吹氩轻处理，氩气的流量为50～280NL/min，弱吹氩时间为0.1～5min。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述的喂入包芯线，在CAS-OB精炼脱氧合金化后喂入，喂线速度在200～340m/min，喂入量在50～800m/t，喂线后底吹氩气搅拌，氩气搅拌强度为0～0.004m³/(min·t)，吹氩时间在0.1～6min。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述的喂入包芯线，在RH精炼脱氧合金化后喂入，喂线位置在RH下降管一侧，喂线速度在180～350m/min，喂入量在50～800m/t。喂线后RH循环时间为3～10min。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述的喂入包芯线，在VD精炼开始前喂入，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～800m/t，VD保压67Pa至少15分钟，或预抽和保压时间至少25分钟；VD真空处理期间，氩气压力至少0.1MPa，氩气流量80～100NL/min。

6.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述包芯线的线芯是由如下原料按重量百分比经制备而成：

低熔点预熔渣粉剂                          10～35％

碳酸钙、碳酸镁或碳酸钙与碳酸镁的混合物    10～45％

氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物    30～70％

氟化钙                                    5～30％

粘结剂                                    5～15％

7.根据权利要求1或6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。

8.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于所述的包芯线是以2～5mm厚的低碳钢带为外皮。

9.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征是所述原料中氧化钙的活度≥200ml、氧化镁的活度≥200ml。

10.用于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，达到氧的活度为α_[O]≤0.0003％；

b、喂入包芯线：采用喂线工艺直接将包芯线喂入中间包；

c、连铸：连铸采用全程保护浇注；

所述包芯线的线芯是由如下原料按重量百分比经制备而成：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％、氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物10～98％，氟化钙0～40％，粘结剂0～20％；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％，Al₂O₃15％～50％，SiO₂0～10％，MgO 0～10％，CaF₂0～30％，其熔点在1100℃～1550℃；所述原料的粒径1nm～3.5mm。

11.根据权利要求10所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述的直接将包芯线喂入中间包，喂线的位置为长水口下方，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～800m/t。

12.用于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，达到氧的活度值为α_[O]≤0.0003％；

b、喂入包芯线：采用喂线工艺直接将包芯线喂入结晶器中；

c、连铸：连铸采用全程保护浇注；

所述包芯线的线芯是由如下原料按重量百分比经制备而成：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％、氧化钙、氧化镁或氧化钙与氧化镁的混合物10～98％，氟化钙0～40％，粘结剂0～20％；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％，Al₂O₃15％～50％，SiO₂0～10％，MgO 0～10％，CaF₂0～30％，其熔点在1100℃～1550℃；所述原料的粒径1nm～3.5mm。

13.根据权利要求12所述的工艺方法，其特征在于步骤b所述的直接将包芯线喂入结晶器中，喂线速度在200～350m/min，喂入量在50～800m/t。