CN101522922A - 钢包中钢的脱氧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生产高质量低碳钢。本发明的钢包中钢的脱氧方法包括将粒状或团块状脱氧剂引入所述熔体中，所述脱氧剂的密度低于钢包中熔体的密度。在熔体由生产单元浇铸进入钢包中的过程中，将所述脱氧剂通过集中高速流引入到熔体中，所述集中高速流的动量使脱氧剂能直接渗入熔体内。借助喷丸机器将脱氧剂引入熔体流中。所述脱氧剂的形式为尺寸为0.5至12.0mm的粒状或者团块状铝。采用本发明能够两倍地降低脱氧剂损失，增加脱氧剂的采收率和显著地改善金属质量。

Description

钢包中钢的脱氧方法
本发明涉及黑色冶金，特别涉及用来生产高质量低碳钢的技术。
在高质量钢生产中常用并特别重要的一种工艺为脱氧或从准备浇铸的熔体中除去过量氧。
固体金属中高的或不足的氧含量预先确定了残余碳的氧化过程的延续，直到铸锭结晶结束，所述氧化过程伴随有气态的碳的氧化物。而且，最终产品表现出影响其质量和密度的气孔率。
沉积(deposition)是在炼钢中最广泛使用的脱氧方法。该方法包括，氧从溶体(氧在溶体中以氧化亚铁形式存在)中转移进入具有某些元素的非金属化合物中，所述元素与氧的亲合力比铁高，比氧化亚铁低，并且在金属中可溶。因而形成的氧化物产物以固态或者液态形式从金属中进入熔渣中。
在特殊钢的生产实践中，沉淀脱氧在钢包中或者直接在炉外处理设备中进行。除了铝，在炼钢时有时使用硅、锰、镁、钡、钙、复合合金作为脱氧剂和改性剂。
添加铝的最常用方法为，以团块或者相当的棒材的形式将铝供应给钢包。当脱氧剂材料采用该方法添加时，其有效元素被熔体利用的程度处于相当低的水平(例如对于铝5-20％)并且非常不稳定。因此，这种添加方法需要大量的手工作业。
为了降低脱氧剂损失，使用了不同的方法添加团块状或粒状脱氧剂进入钢包中。
一种被认为是典型的钢包中钢的脱氧方法包括在熔体由生产单元浇铸进入钢包中的过程中，添加粒状或者团块状脱氧剂进入所述熔体中，所述脱氧剂的密度低于熔体。(Yu.F.Vyatkin，V.A.Vikhrevchuk，V.F.Polyakov etal.＂A resource-saving technology of deoxidizing steel with aluminum in a ladle＂，＂Chermetinformatsya Journal，No.6，1990，p.53-55)。
但是已知方法具有以下缺陷：在浇铸过程中，破损的脱氧剂被引入到熔体表面或者金属流表面，因此脱氧剂的主要部分被空气中的氧烧损，可能不能溶入金属中。这导致了脱氧剂的损失并得到劣质的金属。
本发明的目的是提供一种能改善金属质量和降低脱氧剂损失的脱氧方法。
预期的技术效果为脱氧剂损失降低，采收率(acceptance)稳定性改善，金属质量较高。
所述的技术效果可以实现，即在已知的钢包中钢的脱氧方法中，包括添加粒状或者团块状脱氧剂，该脱氧剂的密度低于钢包中的熔体的密度，根据本发明，利用集中高速流将脱氧剂引入到熔体流中，所述集中高速流的动量确保了所述脱氧剂能直接渗入熔体中。
可能的本发明脱氧方法的其它实施方式提供了：
-通过使用喷丸机器，将脱氧剂引入由生产单元浇铸进入钢包中的熔体流中；
-使用粒状或者团块状铝作为脱氧剂，颗粒或者团块的尺寸为0.5-12mm，所述脱氧剂可以通过喷丸机器引入到由生产单元浇铸进入钢包中的熔体流中；
-引入铝流进入所述熔体流中的位置取决于其颗粒组成(fractionalcomposition)，其中颗粒尺寸越小，铝流引入位置越接近充填的钢包中的熔体表面。
为了采用要求的流速直接引入颗粒进入熔体内，对于给定颗粒，所述颗粒或团块的供给流速应能确保在金属内高速动压和静压之间的平衡状态。
ω2ρ1/2＝l·ρ2·g
其中：
ω-化学试剂流速；
ρ1和ρ2-分别为化学试剂流的密度和液态钢流的密度；
g-重力加速度；
1-化学试剂渗入熔体中的深度。
该计算显示为了确保尺寸为0.5-12mm的粒状铝直接渗入流体中的条件，所述流体由炼钢单元浇铸进入钢包中，所述脱氧剂应该采用40-318.6N(其中N代表牛顿，即等于0.102kgf)的动量(力的冲量)供应。
上述数据并没有覆盖所有可能的流量动量值并仅限定针对于铝。喷丸机器为一种能够使脱氧剂渗入熔体中的装置，进入流体中和钢包中金属表面以下。所述机器通常装配有计量装置并能以50-200kg的批量供应脱氧剂。
本发明的另一个特征为以下事实，用于将铝引入金属流中的位置基于其颗粒组成确定，颗粒尺寸越小，引入位置越接近充填的钢包中的熔体表面。尺寸低于0.5mm的颗粒在与金属流接触时熔化，这导致了由空气中的氧引起的脱氧剂的显著氧化。当供应尺寸超过12mm的脱氧剂时，在喷丸机器的操作中产生的一些问题阻碍脱氧剂渗入熔体中，并有助于脱氧剂在空气中燃烧。当熔体从出口边缘或者管道边缘(trunk edge)流出时，金属分散并且在移动时卷入空气中的氧气，从而导致了金属的烧损。金属流混合能太高，如果小粒径脱氧剂送入管道边缘，它实际不会进入钢包中，因此，当将化学试剂送入到流体中时，需要确定引入化学试剂的位置，在该位置上脱氧剂损失最小。
实施例1
实施本发明方法以在电弧炉中制造Steel 20。采用锰和硅将金属脱氧。当将该金属浇铸进入钢包中时，使用生产率为400kg/分钟的喷丸机器将尺寸为6mm的铝球以100-kg每批引入。在该流程中的气压为5巴。传输路径由金属管制成，确保了铝流以约1.5m至2.0m的距离引入熔体流。
炉出口处的熔体温度为1545℃。基于每吨钢1.5kg的铝，将铝以200N的动量引入。
当根据本发明方法对钢进行脱氧时，其氧含量为0.005-0.006％，铝残留量为0.022％。根据典型方法获得的钢的氧含量为0.007-0.008％，铝残留为量0.017％。
当在实践中实现时，本发明能够两倍地降低脱氧剂损失，增加脱氧剂的采收率并显著地改善金属质量。

Claims (5)

1、钢包中钢的脱氧方法，其包括在熔体由生产单元浇铸进入钢包中的过程中，将粒状或团块状脱氧剂引入熔体流中，其中所述脱氧剂的密度低于所述钢包中所述熔体的密度，其特征在于，利用集中高速流的动量将所述脱氧剂引入到熔体流中，确保了所述脱氧剂能直接渗入所述熔体中。
2、权利要求1所述的方法，其特征在于，为了将所述脱氧剂引入由生产单元浇铸进入钢包的熔体流中，使用了喷丸机器。
3、权利要求1所述的方法，其特征在于，使用尺寸为0.5mm至12mm的颗粒或者团块铝作为脱氧剂。
4、权利要求3所述的方法，其特征在于，为了将铝引入由生产单元浇铸进入钢包的熔体流中，使用了喷丸机器。
5、权利要求4所述的方法，其特征在于，基于铝流的颗粒组成选择将铝流引入所述熔体流中的位置，其中颗粒尺寸越小，将所述铝流引入所述熔体流的位置越接近充填的钢包中熔体的表面。
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