CN107299196A - 一种无取向硅钢rh真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法 - Google Patents

一种无取向硅钢rh真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，主要步骤包括铁水预处理(KR法)—转炉冶炼—RH真空精炼，RH进站抽真空进行脱碳处理，RH脱碳结束时向炉渣表面加入低碳钢渣面脱氧剂，同时钢包接通底吹，促进低碳钢渣面脱氧剂对钢包渣的还原，低碳钢渣面脱氧剂加入完成后由真空室向钢水中加入金属铝、硅铁、金属锰脱氧及合金化，脱氧合金化后循环处理4～7分钟，分批加入脱硫剂对钢水脱硫，同时调整钢包底吹流量，促进渣金反应脱硫，使脱硫剂、钢包渣同时对钢水进行脱硫处理，提高脱硫效率，脱硫结束后钢水净循环处理大于8min，破空、出钢。本发明RH终点硫含量小于30ppm达标率由原来的22％左右提高至95％以上。

Description

一种无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法
技术领域
本申请钢水炉外精炼脱硫技术领域，特别是涉及一种无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法。
背景技术
冷轧无取向硅钢片最主要的用途是用于发电机制造，故又称冷轧电机硅钢。其含硅量0.5％～3.0％，经冷轧至成品厚度多为0.35mm和0.5mm厚的钢带，由于无取向硅钢技术壁垒相对较低，在建和拟建的产能较多，硅钢市场的竞争愈加激烈。同时，从节能的观点来看，科技发展的趋势是提高电气设备的效率，其主要的手段之一是改进电机铁芯所用的电磁钢板的磁性，也就是说，对低铁损、高磁通密度的硅钢要求日益强烈。
高质量的硅钢产品是硅钢技术发展追求的目标，硅钢与其他金属材料一样，其磁性性能主要与内部组织结构有关，众所周知，组织结构的确立又与其内部元素有关，组织织构、金属间化合物的形成与析出、合金元素的偏析等对硅钢的性能都会产生重要的影响。
对于硅钢而言，钢中的硫元素通常是有害元素。硫与锰形成的细小MnS夹杂可强烈阻碍冷轧无取向硅钢成品退火时晶粒长大，硫在晶界上的偏聚也阻碍退火时晶粒的生成；而且细小弥散的MnS夹杂强烈阻碍磁化时磁畴壁的移动，因此硫含量越低越好。在硅钢的冶炼生产中，一般采用铁水预处理、转炉造渣及炉外精炼等技术来控制和减少钢中硫的含量。
无取向硅钢工艺流程为KR-BOF-RH-CC，钢水硫含量控制的现状如下：
1)KR工位对铁水进行深脱硫处理，脱硫结束后扒除铁水脱硫渣。
2)转炉冶炼过程中加入废钢、造渣料等带入大量的硫，加上转炉内的氧化性气氛，导致冶炼后钢水大量回硫。
3)转炉出钢有一定的下渣量，炉渣氧化性较强，同时加入石灰、萤石可能会带入一定量的硫，但石灰、萤石与钢水作用具有一定的脱硫作用，由于出钢氧含量高，脱硫量较小。
4)RH脱碳期，由于钢水氧势和炉渣氧势较高，会出现少量回硫；此外，合金化过程加入的金属铝、硅铁等合金均含有一定的硫，会使钢水微量增硫。
该工艺流程主要增硫环节集中在转炉，同时RH工位是冶炼的最后一道工序。因此，为控制成品硫含量，开发有效的无取向硅钢RH真空精炼脱硫工艺是必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，以此解决上述现有技术中存在的问题，相对现有技术而言，是一种工艺简单、利于操作、脱硫能力强、实现钢水精炼生产超低硫钢且降低冶炼成本的硅钢冶炼工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，包括铁水预处理、转炉冶炼和RH真空精炼，其中RH真空精炼包括：
(1)、RH进站抽真空进行脱碳处理，脱碳处理结束时向炉渣表面加入低碳钢渣面脱氧剂，同时钢包接通底吹，底吹气体流量控制在0～300NL/min，控制条件满足：
加渣面脱氧剂和脱氧合金化：150～300NL/min；
RH加脱硫剂：50～150NL/min；
RH净循环：0～50NL/min；
(2)、然后进行脱氧合金化，确保RH钢包渣成分为：45～55wt％CaO，25～35wt％Al2O3，5～8wt％MgO，SiO2<10wt％，(T.Fe+MnO)<3wt％，炉渣碱度达到4.0以上，C/A比为1.4～2.0，T.Fe为渣中含量相关的系数，单位kg；
(3)、脱氧合金化结束后向钢水中加入脱硫剂进行脱硫处理，加入脱硫剂脱硫的同时，调整钢包底吹流量，提升气体流量控制在150～200Nm3/h；
(4)、脱硫结束后钢水净循环处理大于8min，破空、出钢。
优选的，在上述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法中，采用KR法进行铁水预处理。
优选的，在上述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法中，铁水预处理后控制硫含量低于0.0015％。
优选的，在上述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法中，转炉冶炼步骤中，出钢结束按照以下方法加入低碳钢渣面脱氧剂、石灰：
m1＝(x[O]-0.06％)×106·η1 (0.8≤η1≤1.2)
m2＝200+m1·η2 (0.35≤η2≤0.55)
其中，m1、m2分别为低碳钢渣面脱氧剂、石灰加入量，kg；x[O]为转炉终点自由氧含量，％；η1为与转炉终点氧含量。
优选的，在上述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法中，RH真空精炼过程中RH脱硫剂分两批或三批加入，每批脱硫剂加入量1～3kg/t，间隔时间为3～6min，脱硫剂加入时真空室压力控制在20～100mbar。
优选的，在上述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法中，所述的RH脱硫剂成分：55％≤CaO≤75％、20％≤CaF2≤40％、S≤0.03％，Al2O3≤5％、SiO2≤5％、C≤0.20％、H2O≤0.9％；粒度：2-15mm≥80％，0-2mm不超过15％，≥15mm不超过15％。
优选的，在上述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法中，所述低碳钢渣面脱氧剂成分：20％≤Al≤40％、25％≤CaO≤45％、15％≤Al2O3≤30％，5％≤CaF2≤15％，C≤0.025％，以及其它不可避免的杂质。
优选的，在上述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法中，转炉冶炼控制出钢温度大于1650℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明严格控制无取向硅钢冶炼的工艺过程、渣面脱氧改质以及RH工艺参数，有效地提高了整个无取向硅钢的脱硫效果，与原有的工艺相比，极大地降低了钢水硫含量。在RH脱碳结束前向钢包渣面加低碳钢渣面脱氧剂，同时开通底吹，加快了炉渣改质，改质好的炉渣氧化性低、碱度高以及合适的C/A，具备一定的脱硫作用，改质好的炉渣在钢包底吹作用下，促进了炉渣对钢水的脱硫作用；RH真空室加入脱硫剂时，保持提升气体流量，提高真空室压力，可以降低钢水循环流量，延长RH脱硫剂在钢水中停留时间，同时，底吹气体、提升气体增加了钢水中气泡，增大脱硫反应界面，提高了脱硫效率。改质好的炉渣与真空室加入的脱硫剂二者同时脱硫，大大降低了钢水硫含量，稳定了产品质量。
同现有技术相比，本发明的有益效果至少体现在以下几个方面：
(1)优化了转炉出钢造渣工艺，节约了石灰、萤石和渣面脱氧剂的使用量；
(2)显著地降低了炉渣中T.Fe含量，提高钢水收得率，增大了钢产量，降低了炼钢成本；
(3)钢水中脱硫剂脱硫和炉渣脱硫同步脱硫，双重脱硫效果使得硫含量合格率提高，冷轧硅钢成品磁性能得到改善和稳定。
具体实施方式
本实施公开一种无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法采取的技术方案为：
(1)铁水深脱硫后硫含量低于0.0015％，同时扒除脱硫后渣；
(2)转炉使用清洁原辅料，减少钢水回硫，清洁原辅料主要包括洁净废钢、石灰、轻烧白云石、球团矿和镁球，污泥球等高硫含量辅料严禁使用；转炉出钢温度大于1650℃，出钢过程采用挡渣锥挡渣，严格控制下渣，按照以下方法加入低碳钢渣面脱氧剂、石灰：
m1＝(x[O]-0.06％)×106·η1 (0.8≤η1≤1.2)
m2＝200+m1·η2 (0.35≤η2≤0.55)
其中，m1、m2为低碳钢渣面脱氧剂、石灰加入量，kg；x[O]为转炉终点自由氧含量，％；η1为与转炉终点氧含量、渣中T.Fe含量相关的系数，kg；η2为与炉渣成分相关的系数。
(3)RH真空脱碳结束时向炉渣表面加入低碳钢渣面脱氧剂，同时钢水中加入金属铝、硅铁、金属锰脱氧及合金化，并接通钢包底吹，促进钢包渣改质，确保RH钢包渣成分为：45～55wt％CaO，25～35wt％Al2O3，5～8wt％MgO，SiO2<10wt％，(T.Fe+MnO)<3wt％，炉渣碱度达到4.0以上，C/A比为1.4～2.0。
(4)所述的钢包接通底吹，底吹气体流量控制在0～300NL/min，控制模式如下：
(5)RH真空精炼过程中RH脱硫剂分两批或三批加入，每批脱硫剂加入量1-3kg/t，间隔时间为3～6min，脱硫剂加入时真空室压力控制在20～100mbar，提升气体流量控制在150～200Nm3/h。
(6)转炉出钢、RH真空精炼脱碳结束，向钢包顶渣中加入的低碳钢渣面脱氧剂，主要成分：20％≤Al≤40％、25％≤CaO≤45％、15％≤Al2O3≤30％，5％≤CaF2≤15％，C≤0.025％，以及其它不可避免的杂质。
KR法进行铁水预处理是采用钙剂加机械搅拌进行脱硫的方法。将浇注耐火材料并经过烘烤的十字形搅拌头，浸人铁水包熔池一定深度，借其旋转产生的漩涡，使氧化钙或碳化钙基脱硫粉剂与铁水充分接触反应，达到脱硫目的。搅拌器的搅拌速度、***深度、脱硫剂加入时间、扒渣及铁水静置时间对处理效果有重要影响。
转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。
RH精炼的特征是在真空室的下部设有两根与其相通的环流管，脱气处理时将环流管***钢液，靠真空室被抽成真空后建立的压差使钢液由环流管进入真空脱气室，同时从两根环流管之一(上升管)吹入驱动气体，利用气泡泵原理抽引钢液流过脱气室和下降管产生循环运动，并在真空室内脱除气体。
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本实施例选取钢种为无取向硅钢W800，使用的钢包规格为200t，钢水重量为175～185t，采用本发明工艺处理为例，对本项发明进行进一步说明。
本实施例所提供的一种无取向硅钢冶炼工艺，在某钢厂的无取向硅钢的生产线上进行生产，通过抽样检查跟踪了生产过程。
(1)铁水深脱硫处理后，硫含量低于0.0008％，脱硫后渣进行扒渣处理。
(2)转炉冶炼时，入炉使用清洁原辅料，转炉出钢严格控制下渣，不加萤石，其它控制参数参见下表。
表1转炉出钢主要工艺参数控制
(3)RH进站[C]含量为0.02～0.04wt％，[O]含量500～600wt％，具体如表2所示。钢水先进行深脱碳处理，脱碳结束后加铝脱氧及合金化，加铝脱氧合金化前2分钟左右向炉渣表面加入低碳钢渣面脱氧剂，同时钢包接通底吹，气体流量控制在150～200NL/min；钢水脱氧合金化循环5分钟之后加入脱硫剂，分两批加入，间隔时间为3min，加RH脱硫剂时底吹气体流量控制在100～150NL/min，真空度提高至50～100mbar；脱硫剂全部加入后进行净循环处理，同时底吹气体流量控制在50～100NL/min，真空度降至2mbar以下，RH破空出钢前3-5min关闭底吹。炉渣成分如表3所示。
表2 RH过程参数
表3 RH终渣成分，wt％
(4)真空精炼结束后，将钢水吊至连铸回转台上，进行保护浇注。
本发明通过严格控制无取向硅钢冶炼的工艺过程、投放渣面脱氧剂以及调节炉渣成分等方法，有效地提高了无取向硅钢的脱硫效果，与原有的工艺相比成品硫含量50ppm及以下的炉次由原先的76.53％大幅度提高到了100％，30ppm及以下的炉次由原先的22.41％提高到了95.68％，并取得了如下经济效益：
1)优化了转炉出钢造渣工艺，节约了石灰、萤石和渣面脱氧剂的使用量，降低2.6元/t。
2)炉渣中的T.Fe含量降低3.5％左右，提高了钢水收得率，增加了钢产量，渣量按2t计算，硅钢产品价格按4.5元/kg计算，节约成本1.75元/t。
3)硫含量合格率提高，冷轧硅钢成品磁性能得到改善和稳定。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (8)

1.一种无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于，包括铁水预处理、转炉冶炼和RH真空精炼，其中RH真空精炼包括：
(1)、RH进站抽真空进行脱碳处理，脱碳处理结束时向炉渣表面加入低碳钢渣面脱氧剂，同时钢包接通底吹，底吹气体流量控制在0～300NL/min，控制条件满足：
加渣面脱氧剂和脱氧合金化：150～300NL/min；
RH加脱硫剂：50～150NL/min；
RH净循环：0～50NL/min；
(2)、然后进行脱氧合金化，确保RH钢包渣成分为：45～55wt％CaO，25～35wt％Al2O3，5～8wt％MgO，SiO2<10wt％，(T.Fe+MnO)<3wt％，炉渣碱度达到4.0以上，C/A比为1.4～2.0；
(3)、脱氧合金化结束后向钢水中加入脱硫剂进行脱硫处理，加入脱硫剂脱硫的同时，调整钢包底吹流量，提升气体流量控制在150～200Nm3/h；
(4)、破空、出钢。
2.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于：采用KR法进行铁水预处理。
3.根据权利要求2所述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于：铁水预处理后控制硫含量低于0.0015％。
4.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于：转炉冶炼步骤中，出钢结束按照以下方法加入低碳钢渣面脱氧剂、石灰：
m1＝(x[O]-0.06％)×106·η1 (0.8≤η1≤1.2)
m2＝200+m1·η2 (0.35≤η2≤0.55)
其中，m1、m2分别为低碳钢渣面脱氧剂、石灰加入量，kg；x[O]为转炉终点自由氧含量，％；η1为与转炉终点氧含量。
5.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于：RH真空精炼过程中RH脱硫剂分两批或三批加入，每批脱硫剂加入量1～3kg/t，间隔时间为3～6min，脱硫剂加入时真空室压力控制在20～100mbar。
6.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于：所述的RH脱硫剂成分：55％≤CaO≤75％、20％≤CaF2≤40％、S≤0.03％，Al2O3≤5％、SiO2≤5％、C≤0.20％、H2O≤0.9％；粒度：2-15mm≥80％，0-2mm不超过15％，≥15mm不超过15％。
7.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于：所述低碳钢渣面脱氧剂成分：20％≤Al≤40％、25％≤CaO≤45％、15％≤Al2O3≤30％，5％≤CaF2≤15％，C≤0.025％，以及其它不可避免的杂质。
8.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH真空炉钢水与炉渣同步脱硫方法，其特征在于：转炉冶炼控制出钢温度大于1650℃。
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