CN111621621B - 一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法 - Google Patents

一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，所述方法包括，获得温度为1580℃～1600℃的含Mn钢液；将所述含Mn钢液在60～100KPa的压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液；所述RH真空处理中，轻处理时间为1～3min，本处理时间为和8～15min。采用本发明的方法，将Mn的损失量由改进前的0.1％以上降低至0.015％以下，提高Mn元素窄成分控制，同时降低Mn合金消耗，减少RH精炼除尘设备损坏和维修，增加生产稳定性和可持续性，同时更缩短了炼钢生产周期，增加炼钢生产效率。

Description

一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法
技术领域
本发明属于RH精炼技术领域，特别涉及一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法。
背景技术
随着钢铁工业技术的不断进步，连铸技术不断发展，为适应市场多品种需要，高品质品种钢产量增加，采用RH精炼工艺的钢种所占的比例越来越大，因此RH精炼对于提升钢的品质和保证品种研发有着至关重要的作用，也是国内绝大多数钢铁企业必不可少的精炼设备。金属锰可以增加钢的强度及硬度，是绝大多数钢板生产必不可少的合金元素。
目前含Mn钢采用RH冶炼时经常发生Mn的损失，目前RH精炼过程中Mn的损失在0.08％以上，有时会达到0.25％，难以窄范围控制，严重影响钢板成分的稳定性。
发明内容
本发明提供了一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，以解决现有技术中钢液在RH精炼过程中，Mn损失大，难以窄范围控制，影响钢板成分稳定性的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，所述方法包括，
本发明提供了一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，所述方法包括，
获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液；
将所述高温含Mn钢液在60～100KPa压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液；所述RH真空处理中，轻处理时间为1～3min，本处理时间为8～15min。
进一步地，所述高温含Mn钢液液面覆盖含SiO2的炉渣，所述SiO2的质量分数为4～7％。
进一步地所述获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液，包括，
通过转炉冶炼，获得转炉钢液；
将所述转炉钢液出钢至温度为900～1000℃的钢包中，获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液。
进一步地，所述将所述转炉钢液出钢至温度为900～1000℃的钢包中，获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液，包括，
将所述转炉钢液出钢至温度为900～1000℃的钢包中，在出钢过程中，对转炉钢液进行Mn成分调整，获得第一含Mn钢液；
对所述第一含Mn钢液进行Mn含量检测和LF精炼，获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液，所述Mn含量检测时，若第一含Mn钢液中Mn含量不满足目标值，则在LF精炼过程中，对所述第一含Mn钢液进行Mn成分调整。
进一步地，将所述高温含Mn钢液在60～100KPa的压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液，包括，
控制RH真空室的温度为1300～1400℃；
向所述含Mn钢液中置入所述RH真空室，在60～100KPa的压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液。
进一步地，所述将所述高温含Mn钢液在60～100KPa压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液，包括：
将所述高温含Mn钢液进行Mn含量检测，对所述Mn含量检测后的高温含Mn钢液在60～100KPa压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液，所述Mn含量检测时，若高温含Mn钢液中Mn含量不满足目标值，则在RH真空处理过程中，进行Mn成分调整，
所述Mn成分调整的条件为：压强＞25KPa，RH真空处理结束前至少6min。
进一步地，将所述低Mn损率钢液进行连铸，所述连铸中，过热度为18～30℃。
进一步地，所述高温含Mn钢液中，Mn的质量分数为1.6～2.5％。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请提供了一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，本方法包括控制RH真空处理前钢液的温度，缩短到达深真空也就是轻处理的时间，同时控制本处理也就深真空处理的时间和压强。在某一温度下，当真空室内的气体压强小于气相Mn的饱和蒸汽压时，钢液中溶解态的Mn会转变成气态Mn而挥发损失。本申请通过控制低的钢液的温度，缩短到达深真空的时间，同时在满足真空脱气处理的前提下尽量控制真空处理压强，减少深真空处理时间，减少Mn损失，可使Mn元素的损失量最低可达0.008％。同时采用本申请的方法可以减少RH精炼除尘设备损坏和维修，增加生产稳定性和可持续性，同时更缩短了炼钢生产周期，增加炼钢生产效率。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明实施例提供了一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，所述方法包括，
获得温度为1580℃～1600℃的含Mn钢液；
将所述含Mn钢液在60～100KPa压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液；所述RH真空处理中，轻处理时间为1～3min，本处理时间为8～15min。
在某一温度下，当真空室内的气体压强小于气相Mn的饱和蒸汽压时，钢液中溶解态的Mn会转变成气态Mn而挥发损失。本申请通过控制低的钢液的温度，缩短到达深真空的时间，同时在满足真空脱气处理的前提下尽量控制真空处理压强，减少深真空处理时间，减少Mn元素的损失。
如果RH进站钢液温度过高，会加速钢液中Mn变为气态Mn而蒸发，从而增加锰损。如果RH进站温度过低，无法保证钢液浇铸时的过热度，钢液凝固无法顺利浇铸。
本申请中轻处理指从抽真空开始到到达深真空这一段时间内的真空处理，因该阶段的真空度相较于深真空处理(本处理)的真空度高，因此称为轻处理。轻处理时间越短，那么从钢液中逸出的锰蒸汽越少，轻处理时间越长，锰损越大。
本申请中真空室内压强达到深真空后的真空处理称为本处理。本处理压强和时间不可过大和过长，否则，锰损越大；本处理压强和时间不可过小和过短，否则无法达到脱气效果。
RH真空处理压强通常是指真空室内压强达到深真空后的压强。
进一步地，所述高温含Mn钢液液面覆盖有含SiO2的炉渣，所述SiO2的质量分数为4～7％。
控制炉渣中SiO2的含量，避免在真空处理中，钢液中的Mn与渣中的SiO2进行反应，从而降低Mn损。炉渣中SiO2的质量分数越大，炉渣碱度越低，不利于脱硫，且会在RH真空处理阶段与钢液中的Mn反应，不利于降低锰损。炉渣中SiO2质量分数越小，炉渣碱度大，有利于脱硫。
炉渣还包括如下质量分数的组分：CaO：45％～55％，MgO：5％～10％，Al2O3：22％～30％，(FeO+MnO)小于1％。
进一步地，所述获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液，包括，
通过转炉冶炼，获得转炉钢液；
将所述转炉钢液出钢至温度为900～1000℃的钢包中，获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液。
在钢包使用前进行烘烤提高温度，一方面，可以去除钢包中加入的水，另一方面，提高钢包的温度，可以降低转炉出钢温度，避免进入RH站钢液温度过高，不利于降低锰损。
进一步地，所述将所述转炉钢液出钢至温度为900～1000℃的钢包中，获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液，包括，
将所述转炉钢液出钢至温度为900～1000℃的钢包中，在出钢过程中，对转炉钢液进行Mn成分调整，获得第一含Mn钢液；
对所述第一含Mn钢液进行Mn含量检测和LF精炼，获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液，所述Mn含量检测时，若第一含Mn钢液中Mn含量不满足目标值，则在LF精炼过程中，对所述第一含Mn钢液进行Mn成分调整。
尽可能在转炉出钢阶段添加锰合金，避免RH真空处理过程进行锰合金化。因为在RH真空处理阶段添加合金，极易使锰在高温和真空的双重作用下变成气态，无法实现锰合金化，不利于降低锰损。在转炉出钢阶段还可以加入硅铁进行合金化，加入铝铁进行脱氧。
本申请中的目标值指TMn+0.1％，其中TMn指成品中的Mn含量。考虑Mn的收得率不是100％，因此要预先多加锰合金，防止生产过程中Mn损失导致成品Mn含量不符合要求。如果转炉出钢锰合金化无法达到成品锰要求，可以选择在LF精炼过程中加入锰合金，避免RH真空处理过程进行锰合金化。因为在RH真空处理阶段添加合金，极易使锰在高温和真空的双重作用下变成气态，无法实现锰合金化，不利于降低锰损。在LF精炼阶段，还可以加入硅铁进行合金化。
进一步地，将所述高温含Mn钢液在60～100KPa的压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液，包括，
控制RH真空室的温度为1300～1400℃；
向所述含Mn钢液中置入所述RH真空室，在60～100KPa的压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液。
在RH真空室使用前进行烘烤，一方面，可以去除RH真空室中加入的水，另一方面，提高RH真空室的温度，从而可以处理较低温度的钢液，降低Mn的饱和蒸汽压，避免进入RH站钢液温度过高，不利于降低锰损。
进一步地，所述将所述高温含Mn钢液在60～100KPa压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液，包括：
将所述高温含Mn钢液进行Mn含量检测，对所述Mn含量检测后的高温含Mn钢液在60～100KPa压强下进行RH真空处理，获得低Mn损率钢液，所述Mn含量检测时，若高温含Mn钢液中Mn含量不满足目标值，则在RH真空处理过程中，进行Mn成分调整，
所述Mn成分调整的条件为：压强＞25KPa，RH真空处理结束前至少6min。
如果在转炉出钢和LF精炼阶段添加锰合金进行锰合金化均无法达到成品锰含量的要求，那么不可避免要在RH真空处理阶段添加锰合金。控制合金化的真空压强和合金的加入时间，既可以实现锰的合金化，同时还可以使Mn损越小。如果加入时间过早，那么合金在真空状态下处理时间长，不利于降低锰损；如果加入时间过晚，处理时间短，同时也难以实现锰成分的均匀。
进一步地，将所述RH真空处理钢液进行连铸，所述连铸中，过热度为18～30℃。
在保证钢液过热度，使钢液顺利浇铸的前提下，尽可能的降低含Mn钢液的温度，以减少Mn损。
进一步地，所述含Mn钢液中，Mn的质量分数为1.6～2.5％，C的质量分数为0.045～0.065％％。本申请适用于低合金高强钢中，对于Mn含量要求较高的钢液，在RH真空处理时，Mn损较大。
需要说明的是，本申请中的压强均是指RH真空室的真空压强，是真空室内的绝对压强与测量地点大气压强的差值的绝对值。当本申请中的压强值越大时，表示RH真空室越接近真空状态，反之，当本申请中的压强值越小时，表示RH真空室内的压强越接近大气压状态。
本发明的优点在于，通过控制RH进站钢液的温度，RH真空处理过程的压强和处理时间，以及钢包和RH真空室的温度，将Mn的损失量由改进前的0.1％以上降低至0.015％以下，最低可达0.008％，提高Mn元素窄成分控制，同时降低Mn合金消耗，减少RH精炼除尘设备损坏和维修，增加生产稳定性和可持续性，同时更缩短了炼钢生产周期，增加炼钢生产效率。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法进行详细说明。
本发明实施例1到实施例5，对比例1到对比例2中，冶炼钢种为X80管线钢，其碳含量要求为0.045～0.065％。
转炉容量为100t，冶炼工艺为转炉冶炼→LF炉精炼→RH精炼→连铸，在转炉冶炼出钢和LF精炼阶段加入合金硅铁和锰铁，进行Mn合金化。下面对RH精炼和连铸工艺具体说明。
实施例1
步骤1，对钢包和RH真空室进行烘烤，钢包内壁烘烤温度920℃，RH真空室内衬烘烤温度为1350℃；
步骤2，采用烘烤后的钢包盛装钢液，钢液进RH站温度为1592℃，Mn含量为1.76％，碳含量为0.056％，RH进站炉渣中包括如下质量分数的组分：CaO：45％，SiO2：57％，MgO：7％，Al2O3：28％，(FeO+MnO)为0.5％。采用烘烤后的RH真空室进行真空处理，在2min的时间，使RH真空室的压强达到65KPa，然后，在65KPa的压强下深真空处理10min；
步骤3，连铸过程，中间包内钢液的过热度为22℃。
经过上述工艺控制，RH深真空处理钢液中Mn含量为1.75％，碳含量为0.055％，氢含量为0.00015％。将连铸后的板坯轧制，并对轧制后的钢板进行夹杂物评级，A类和B类夹杂物评级为1.0级。
实施例2
步骤1，对钢包和RH真空室进行烘烤，钢包内壁烘烤温度950℃，RH真空室内衬烘烤温度为1380℃；
步骤2，采用烘烤后的钢包盛装钢液，钢液进RH站温度为1598℃，Mn含量为1.738％，碳含量为0.058％，RH进站炉渣中包括如下质量分数的组分：CaO：52％，SiO2：6％，MgO：6％，Al2O3：28％，(FeO+MnO)为0.8％。采用烘烤后的RH真空室进行真空处理，在2min的时间，使RH真空室的压强达到68KPa，然后，在68KPa的压强下深真空处理12min；
步骤3，连铸过程，中间包内钢液的过热度为25℃。
经过上述工艺控制，RH深真空处理钢液中Mn含量为1.738％，碳含量为0.054％，氢含量为1.2ppm。将连铸后的板坯轧制，并对轧制后的钢板进行夹杂物评级，B类夹杂物评级为1.0级。
实施例3
步骤1，对钢包和RH真空室进行烘烤，钢包内壁烘烤温度980℃，RH真空室内衬烘烤温度为1360℃；
步骤2，采用烘烤后的钢包盛装钢液，钢液进RH站温度为1583℃，Mn含量为2.063％，碳含量为0.058％，RH进站炉渣中包括如下质量分数的组分：CaO：48％，SiO2：7％，MgO：9％，Al2O3：26％，(FeO+MnO)为0.6％。采用烘烤后的RH真空室进行真空处理，在2.5min的时间，使RH真空室的压强达到72KPa，然后，在72KPa的压强下深真空处理9min；
步骤3，连铸过程，中间包内钢液的过热度为22℃。
经过上述工艺控制，RH深真空处理钢液中Mn含量为2.051％，碳含量为0.053％，氢含量为1.5ppm。将连铸后的板坯轧制，并对轧制后的钢板进行夹杂物评级，B类夹杂物评级为1.5级。
实施例4
步骤1，对钢包和RH真空室进行烘烤，钢包内壁烘烤温度940℃，RH真空室内衬烘烤温度为1320℃；
步骤2，采用烘烤后的钢包盛装钢液，钢液进RH站温度为1592℃，Mn含量为1.844％，碳含量为0.056％，RH进站炉渣中包括如下质量分数的组分：CaO：51％，SiO2：5％，MgO：6％，Al2O3：27％，(FeO+MnO)为0.7％。采用烘烤后的RH真空室进行真空处理，在3min的时间，使RH真空室的压强达到65KPa，然后，在65KPa的压强下深真空处理13min；
步骤3，连铸过程，中间包内钢液的过热度为22℃。
经过上述工艺控制，RH深真空处理钢液中Mn含量为1.833％，碳含量为0.055％，氢含量为1.5ppm。将连铸后的板坯轧制，并对轧制后的钢板进行夹杂物评级，B类夹杂物评级为0.5级。
实施例5
步骤1，对钢包和RH真空室进行烘烤，钢包内壁烘烤温度925℃，RH真空室内衬烘烤温度为13550℃；
步骤2，采用烘烤后的钢包盛装钢液，钢液进RH站温度为1594℃，Mn含量为1.925％，碳含量为0.061，RH进站炉渣中包括如下质量分数的组分：CaO：45％，SiO27％，MgO：10％，Al2O3：22％，(FeO+MnO)为0.9％。采用烘烤后的RH真空室进行真空处理，在1min的时间，使RH真空室的压强达到73KPa，然后，在73KPa的压强下深真空处理14min；距离深真空处理结束时间7min时，加入锰铁50kg进行成分调整，锰铁中锰的质量百分含量为80％。
步骤3，连铸过程，中间包内钢液的过热度为22℃。
经过上述工艺控制，RH深真空处理钢液中Mn含量为1.956％，碳含量为0.059％，氢含量为1.2ppm。将连铸后的板坯轧制，并对轧制后的钢板进行夹杂物评级，B类夹杂物评级为1.0级。
对比例1
步骤1，对钢包和RH真空室进行烘烤，钢包内壁烘烤温度为850℃，RH真空室内衬烘烤温度为1100℃；
步骤2，采用烘烤后的钢板盛装钢液，钢液进RH站温度为1620℃，Mn含量为2.288％，碳含量为0.047％，进站后先向钢液中添加锰铁50kg，锰铁中锰的质量百分含量为80％，然后进行RH真空处理，RH真空后处理过程中，达到深真空(65KPa)的时间为5min，RH深真空处理时间为20min；
经过上述工艺控制，RH深真空处理钢液中Mn含量为2.223％，碳含量为0.045％，氢含量为1ppm。将连铸后的板坯轧制，并对轧制后的钢板进行夹杂物评级，B类夹杂物评级为1.0级。
对比例2
步骤1，对钢包和RH真空室进行烘烤，钢包内壁烘烤温度为830℃，RH真空室内衬烘烤温度为1050℃；
步骤2，采用烘烤后的钢板盛装钢液，钢液进RH站温度为1630℃，Mn含量为1.784％，碳含量为0.047％，RH真空后处理过程中，达到深真空(65KPa)的时间为5min，RH深真空处理时间为20min。
经过上述工艺控制，RH深真空处理钢液中Mn含量为1.654％，碳含量为0.045％，氢含量为1ppm。将连铸后的板坯轧制，并对轧制后的钢板进行夹杂物评级，B类夹杂物评级为1.0级。
表1
Figure BDA0002488698430000081
从表1可知，本申请的一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，可以使RH精炼过程锰损量降至0.008～0.014％。对比例1和对比例2的方法，锰损失量为0.11～0.13％。相较于对比例1和对比例2，本申请的控制方法锰损量降低了至少87.27％，降低了合金成本。
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。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，其特征在于，所述控制方法可以实现将Mn的损失量降低至0.015％以下，所述方法包括，
将转炉钢液出钢至温度为900～1000℃的钢包中，在出钢过程中，对转炉钢液进行Mn成分调整，获得第一含Mn钢液；
对所述第一含Mn钢液进行Mn含量检测和LF精炼，获得温度为1580℃～1600℃的高温含Mn钢液，所述高温含Mn钢液中，Mn的质量分数为1.6～2.5％，所述Mn含量检测时，若第一含Mn钢液中Mn含量不满足目标值，则在LF精炼过程中，对所述第一含Mn钢液进行Mn成分调整；
将所述高温含Mn钢液进行Mn含量检测，对所述Mn含量检测后的高温含Mn钢液在60～100KPa压强下进行RH真空处理，控制RH真空室的温度为1300～1400℃，获得低Mn损率钢液，所述Mn含量检测时，若高温含Mn钢液中Mn含量不满足目标值，则在RH真空处理过程中，进行Mn成分调整，
所述Mn成分调整的条件为：压强＞25KPa，RH真空处理结束前至少6min，所述RH真空处理中，轻处理时间为1～3min，本处理时间为8～15min。
2.根据权利要求1所述的一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，其特征在于，所述高温含Mn钢液液面覆盖含SiO2的炉渣，所述SiO2的质量分数为4～7％。
3.根据权利要求1所述的一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，其特征在于，
通过转炉冶炼，获得转炉钢液。
4.根据权利要求1所述的一种RH真空处理过程钢液中Mn的控制方法，其特征在于，将所述低Mn损率钢液进行连铸，所述连铸中，过热度为18～30℃。
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