CN111944955A - 一种rh真空精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种RH真空精炼方法，依次采用氮气和氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼，其中氮气作为环流气体的时长为1～7min，控制钢液增氮量为7ppm以下；通过首先加入氮气作为环流气体，且控制氮气的环流时间，以此控制钢液增氮量。
Description
技术领域
本申请属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种RH真空精炼方法。
背景技术
RH精炼是炉外精炼主要工艺之一，是将真空精炼与钢液循环流动结合起来的处理工艺，具有处理周期短，生产能力大，精炼效果好等优点。具体的精炼过程如下：真空室下部的两根浸渍管***钢液中，两根浸渍管中其一为上升管，另一为下降管，启动真空泵将真空室抽成真空，真空室内外形成压差，上升管下部约三分之一处吹入环流气体，气体在上升管内产生大量的气泡并迅速膨胀，膨胀的气体驱动钢液上升。在真空状态下，流经真空室的钢液中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液循环过程中被抽走，同时，为满足钢种要求，通常，RH处理过程中还需进行合金化处理，进入真空室的钢液进行一系列的冶金反应。
为控制环流气体的生产成本，通常采用氮气作为环流气体，但是会造成钢液中氮含量过高，成品钢材的力学性能较差。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种RH真空精炼方法，以解决现有技术中钢液氮含量过高的问题。
为实现上述目的，本申请一方面提供了一种RH真空精炼方法，依次采用氮气和氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼，其中氮气作为环流气体的时长为1～7min，控制钢液增氮量为7ppm以下。
可选地，所述氮气作为环流气体的时长为5～7min。
可选地，所述采用氮气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤，包括：
所述氮气以95～105m3/h流速引导钢液循环流动脱气3～4min；
提高所述氮气的流速为185～195m3/h，继续引导钢液循环流动脱气2～3min。
可选地，所述提高氮气的流速的步骤中还包括：当真空室内进行顶枪吹氧时，顶枪吹氧的过程中氮气的流量调整为170～180m3/h，吹氧结束后调整氮气的流速为185～195m3/h。
可选地，所述采用氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤，包括：
所述氩气以185～195m3/h流速使钢液在钢包与真空室之间进行循环流动脱气4～6min，脱碳终点氧含量保持为300～600ppm，加铝进行脱氧合金化，氩气的流量调整为145～155m3/h直至冶炼结束。
可选地，加铝之后，所述氩气以145～155m3/h流速引导钢液循环流动脱气4～6min，调节钢液其它成分含量至目标成分含量，氩气以145～155m3/h流速引导钢液循环流动脱气4～8min，直至冶炼结束。
可选地，还包括：
开启主阀冶炼，真空泵启动5级泵抽真空1min以上至真空度为25000Pa以下，开启4级泵抽真空3min以上至真空度为7500Pa以下，开启3级泵抽真空3.5min以上至真空度为2000Pa以下，开启2级泵抽真空2min以上至真空度为500Pa以下，开启1级泵抽真空1min以上至真空度至133Pa以下。
可选地，所述依次采用氮气和氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤之前，还包括：
检查RH真空精炼装置的密封性，避免RH真空精炼过程中出现漏气情况，保证真空度可以抽到133pa以下；
提升钢包至钢包中渣面高于浸渍管下口端部400～600mm。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例依次采用氮气和氩气作为环流气体，一方面通过首先加入氮气作为环流气体，且控制氮气的环流时间、环流流速、真空室的真空度，以此控制钢液增氮量；另一方面氮气和氩气依次作为环流气体可以降低纯氩气作为环流气体的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中RH真空精炼示意图；
图2为本申请实施例中增N量与吹氮时间关系图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
参阅图1，RH真空精炼方法采用RH真空精炼装置进行精炼，其中RH真空精炼装置包括：钢包、真空室和两个浸渍管，其中一个浸渍管为上升管，另一个为下降管，钢包和真空室之间通过两个浸渍管连通，上升管处设置环流气体吹气孔，环流气体通过吹气孔进入上升管，并带动钢液从上升管上升至真空室，并通过下降管下降至钢包形成循环，真空室的顶部设置有合金加料仓，用于向钢液中添加合金，调整钢液成分至目标含量。
本申请主要针对超低碳钢板如SPHC-B，LGW1000，DC03，进行RH真空精炼。
本申请实施例提供了一种RH真空精炼方法，依次采用氮气和氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼，其中氮气作为环流气体的时间可以设置为1～7min，控制钢液增氮量为7ppm以下。
本申请实施例依次采用氮气和氩气作为环流气体，一方面通过前期加入氮气作为环流气体，且控制氮气的环流时间，以此控制钢液增氮量；另一方面氮气和氩气依次作为环流气体可以降低纯氩气作为环流气体的生产成本。
优选地，所述氮气作为环流气体的时长为5～7min。
作为一示例，所述采用氮气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤，可以包括：
氮气以95～105m3/h流速使钢液在钢包与真空室之间进行循环脱气3～4min；初始环流过程中，钢液中碳含量较高，碳和氧的脱碳反应剧烈，初始氮气的流速设置为95～105m3/h流速，小流量提供环流，不会出现快速脱碳过程中产生钢液爆发性喷溅情况，且在小流量环流下，碳含量可以脱除至200ppm以内，脱除大部分的碳含量后，提高环流流量不会产生爆发性喷溅。
提高氮气的流速为185～195m3/h，钢液在钢包与真空室之间继续循环流动脱气2～3min。在碳含量不高的情况下，提高环流气体的流量，可加快循环速度，并且不会造成钢液爆发性喷溅。
具体地，当钢液中碳含量较高或氧含量较低时，可以在RH真空精炼过程中进行顶枪吹氧，顶枪吹氧的过程中氮气的流量可以调整为170～180m3/h，吹氧结束后调整氮气的流速为185～195m3/h。吹氧过程中，由于真空度会提高，容易增氮，将氮气的流量降低，可以降低增氮量，且吹氧结束后恢复原始流量值，大流量循环精炼，提高精炼效率。
因本申请主要针对低碳钢的RH真空精炼，参阅图2，其示出了吹不同时间N2，冶炼结束后钢液中N含量相对进RH处理前钢液中N含量变化关系图，环流吹N2时间为0～7min，钢液中N含量不会超过钢种要求，钢液增N量不到7ppm，各种吹N2时间下钢液N含量均低于50ppm；因此保证环流吹N2时间为7min以内如1～7min，优选5～7min，可以满足钢种N含量控制要求。
作为一示例，所述采用氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤，包括：
氩气以185～195m3/h流速使钢液在钢包与真空室之间进行循环脱气，脱碳终点氧含量保持为300～600ppm，加铝进行脱氧合金化，氩气的流量调整为145～155m3/h，保持此流量直至冶炼结束。逐级降低Ar环流流量可以降低环流后期的生产成本，而且可以提高钢液质量，避免夹杂物过多。
具体地，当真空室的真空度为133Pa以下时，氩气以185～195m3/h流速使钢液在钢包与真空室之间进行循环脱气4～6min后加铝。
具体地，加铝之后，氩气以145～155m3/h流速使钢液在钢包与真空室之间进行循环脱气4～6min，调节钢液成分含量为目标成分含量，氩气以145～155m3/h流速使钢液在钢包与真空室之间进行循环纯脱气4～8min，直至冶炼结束。保持加铝与后续合金时间间隔及氩气脱气时间，主要是为了保证夹杂物充分上浮去除，使钢液质量满足要求。加铝进行脱氧后，才可进行最终钢液成分的调节。
如依次采用氩气和氮气作为环流气体，最后氮气作为环流气体进行循环直至精炼结束，则会造成钢液中氮含量的过度增加。因此本申请实施例需先采用氮气再采用氩气作为环流气体，以此来控制低增氮量。
在进行RH真空冶炼时，需调节真空室的真空度，将真空室的真空度30kPa～50kPa逐级降低至133Pa以下，具体包括以下步骤：
开始冶炼，真空泵启动5级泵抽真空1min以上至真空度为25000Pa以下，开启4级泵抽真空3min以上至真空度为7500Pa以下，开启3级泵抽真空3.5min以上至真空度为2000Pa以下，开启2级泵抽真空2min以上至真空度为500Pa以下，开启1级泵抽真空1min以上至真空度至133Pa以下。在处理过程中，真空度与设定时间同时控制真空泵开启，其中一个条件未达到则相应真空泵不开启，真空度与设定时间均达到预设条件为打开真空泵时刻。
上述各实施例中，所述依次采用氮气和氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤之前，还包括：提升钢包至钢包中渣面高于浸渍管下口端部400～600mm。渣面距离浸渍管下口端部的高度较小，则钢渣可能参与环流，钢水质量变差；高度较大，则可能会造成RH真空精炼装置的损失。
作为本申请一具体实施例，冶炼钢种为DC03，转炉氩站钢液中N含量为40ppm以下。针对上述钢液，所述的RH真空精炼方法，包括以下步骤：
S10，检查真空室、浸渍管、顶枪及热弯管密封性，避免精炼过程中出现漏气情况，并保证真空度可以降低至133pa以下；
S20，将盛有钢液的钢包在处理位提升，使钢包渣面高于浸渍管下口端部400～600mm，保证真空室处于封闭状态以及浸渍管处于钢液内部，不断将钢液提升到真空室内，而不会产生吸渣情况；
S30，预抽真空，使真空室内压强为30kpa～50kpa之间。
开启主阀正式冶炼，环流气体使用N2，流量为100m3/h，使钢液在钢包与真空室之间进行循环脱气；
S40，冶炼4min开始，加大N2环流流量为190m3/h；使用顶枪吹氧，N2环流流量调整为175m3/h，吹氧结束后调整N2环流流量为190m3/h。
环流流量变化情况按照以上时间点调节，环流从启动主阀开始吹N2，吹气时间保证在7min，然后环流气体切换为Ar，直至冶炼结束。
S50，在真空度达到133pa以下算作极限真空时间，在极限真空时间保持4～6min，脱碳终点氧含量保持30～600ppm，加铝脱氧合金化，从加完铝开始，Ar环流流量由190m3/h调整为150m3/h，加铝之后，保持4～6min，加入其它合金调整钢液成分为目标成分含量，纯脱气4～8min，冶炼结束。
在进行RH真空冶炼，启动主阀开始，需调节真空室的真空度，将真空室的真空度30kPa～50kPa逐级降低至133Pa以下，对钢包与真空室之间钢液进行脱气。
保持极限真空时间一方面可以保证钢液中C含量脱除到超低碳目标要求，保证终点氧含量有利于提高钢液质量，避免夹杂物过多。降低Ar环流流量可以降低环流后期的生产成本，而且可以提高钢液质量。
经试验发现，环流前期吹N2时间6min和后期吹Ar、或者环流全程吹Ar情况下，冶炼完成试样中夹杂物含量如表1所示，可以发现环流前期吹N2时间6min和后期吹Ar、或者环流全程吹Ar中的夹杂物尺寸>5um，含量为0.1～0.9个/mm2，表明环流前期吹N2、或全程吹Ar对夹杂物含量无明显影响规律。
表1RH环流前期吹气种类与钢液夹杂物关系
本申请实施例以吹N2时间为7min方式计算，平均吹1m3 N2节省2.5元，吹气7min节约成本＝前4min节省成本+后3min节省成本＝100/60*4*2.5+190/60*(7～4)*2.5＝40.42元。表明每冶炼一炉钢水，可以节约成本48.5元，并且增N含量较少，不影响钢液质量。
因此，本申请实施例一方面可以降低生产成本，另一方面不影响钢液质量，再一方面可以控制增氮量。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改—等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种RH真空精炼方法，其特征在于，依次采用氮气和氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼，其中氮气作为环流气体的时长为1～7min，控制钢液增氮量为7ppm以下。
2.如权利要求1所述的RH真空精炼方法，其特征在于，所述氮气作为环流气体的时长为5～7min。
3.如权利要求1所述的RH真空精炼方法，其特征在于，所述采用氮气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤，包括：
所述氮气以95～105m3/h流速引导钢液循环流动脱气3～4min；
提高所述氮气的流速为185～195m3/h，继续引导钢液循环流动脱气2～3min。
4.如权利要求3所述的RH真空精炼方法，其特征在于，所述提高氮气的流速的步骤中还包括：当真空室内进行顶枪吹氧时，顶枪吹氧的过程中氮气的流量调整为170～180m3/h，吹氧结束后调整氮气的流速为185～195m3/h。
5.如权利要求1所述的RH真空精炼方法，其特征在于，所述采用氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤，包括：
所述氩气以185～195m3/h流速使钢液在钢包与真空室之间进行循环流动脱气4～6min，脱碳终点氧含量保持为300～600ppm，加铝进行脱氧合金化，氩气的流量调整为145～155m3/h直至冶炼结束。
6.如权利要求5所述的RH真空精炼方法，其特征在于，加铝之后，所述氩气以145～155m3/h流速引导钢液循环流动脱气4～6min，调节钢液其它成分含量至目标成分含量，氩气以145～155m3/h流速引导钢液循环流动脱气4～8min，直至冶炼结束。
7.如权利要求1所述的RH真空精炼方法，其特征在于，还包括：
开启主阀冶炼，真空泵启动5级泵抽真空1min以上至真空度为25000Pa以下，开启4级泵抽真空3min以上至真空度为7500Pa以下，开启3级泵抽真空3.5min以上至真空度为2000Pa以下，开启2级泵抽真空2min以上至真空度为500Pa以下，开启1级泵抽真空1min以上至真空度至133Pa以下。
8.如权利要求1所述的RH真空精炼方法，其特征在于，所述依次采用氮气和氩气作为环流气体引导钢液循环流动进行精炼的步骤之前，还包括：
检查RH真空精炼装置的密封性，避免RH真空精炼过程中出现漏气情况，保证真空度可以抽到133pa以下；
提升钢包至钢包中渣面高于浸渍管下口端部400～600mm。
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