CN113337678A - 一种rh快速脱碳的精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种RH快速脱碳的钢水精炼方法。工艺流程包括转炉吹炼、RH脱碳。转炉终点温度1640‑1660℃，转炉终点碳含量0.03‑0.05％。钢包运至RH工位，开启上升管位置钢包底吹，氩气流量控制在200‑300NL/min，同时开始抽真空进行脱碳操作。脱碳开始5min后，从高位料仓加入含有石灰石和赤铁矿的脱碳加速剂，加入量为3‑5kg/t钢。通过本发明的实施，可以实现在不增加设备的情况下，RH脱碳处理≤15min，钢液碳含量≤0.0015％。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种RH快速脱碳的钢水精炼方法。
背景技术
超低碳钢以其优良的加工性能和电磁性能，被广泛应用于汽车、家电、电子设备机械等制造行业。随着对超低碳钢中碳含量越来越严格的要求，研究RH真空快速脱碳具有重要意义。
大量研究表明，钢液碳、氧的扩散速度和反应界面面积是影响RH脱碳速度的限制性环节。降低真空度、提高抽真空速度、增加提升气体流量、增加浸渍管的直径等可以提高脱碳速度和降低RH脱碳终点碳含量。
专利号CN111020117公开一种促进RH脱碳的方法，主要通过在RH脱碳前或脱碳过程中，向钢液中加入铝或铝合金，利用形成弥散氧化铝夹杂物作为CO气泡的异质形核核心，进而提高RH脱碳能力。该方法的不足之处在于形成的氧化铝夹杂物恶化钢水质量，且不能改善元素传质速度，难以提高脱碳速度。专利号CN108611465公开一种提高RH脱碳速度的钢水精炼方法，通过向真空室里加入熟石灰，借助分解出的氢气来增加钢水反应界面积，进而提高脱碳速率。该方法的不足之处在于仅增加碳氧反应的反应面积，未改变元素的传质。专利号CN103572004A公开一种RH复合脱碳方法，通过向真空室内加入固体氧和吹高压氧气，同时加入含Fe2O3的固体球的方式，实现快速、平稳、安全地脱碳，用于生产成品碳含量在0.035％以下的低碳特殊钢。该方法的不足之处在于要求RH脱碳前钢水碳含量分布在1000-2000ppm，应用范围有限。对于目前超低碳钢的转炉冶炼流程来讲，转炉终点碳含量一般控制300-500ppm。专利号CN106319156B公开一种提高脱碳效果的RH精炼装置及其控制方法，通过钢包底吹氩和RH真空室特殊构造吹气，增加钢液与真空室的接触面积、促进后期脱碳速率的提高，降低钢液中的碳含量。该方法的不足之处在于RH真空室设备改造，增加成本，同时RH处理过程温降大，对转炉终点温度和RH耐材寿命提出较高的要求。该发明通过一系列简单有效的措施，克服碳、氧的传质对脱碳效率的影响，同时提高反应界面积，有效地提高脱碳速度，提供一种冶炼超低碳钢的高效方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种RH快速脱碳的钢水精炼方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种RH快速脱碳的钢水精炼方法，工艺流程为转炉冶炼-RH脱碳，其中
S1转炉冶炼：转炉终点温度为1640-1660℃；
S2 RH脱碳：钢包运至RH工位，开启上升管位置钢包底吹，氩气流量控制在200-300NL/min，同时开始抽真空进行脱碳操作。脱碳开始5min后，分批次从高位料仓加入含有石灰石和赤铁矿的脱碳加速剂，总加入量为3-5kg/t钢。RH脱碳前3min，提升气体流量为150-180m3/h，脱碳处理3min后，提升气体流量调整为100-120m3/h。
优选的，所述步骤S1中转炉终点碳含量0.03-0.05％。
优选的，所述步骤S2中加速剂中石灰石和赤铁矿的比例为1：1，加速剂进行压球处理，粒度为1-3cm，脱碳加速剂中石灰石的碳酸钙含量≥90％，赤铁矿中氧化铁含量≥70％。
优选的，所述步骤S2中加速剂分2-3批次加入，每批加入时间间隔为2-3min。
优选的，所述步骤S2，RH脱碳处理≤15min，脱碳结束碳含量≤15ppm，RH脱碳阶段的脱碳速度常数≥0.35。
本发明技术方案设计原理为：
(1)在该技术方案中，通过开启底吹搅拌，结合较高的提升气体流量，提高RH脱碳前期的脱碳速度，避免RH脱碳前期因钢液未循环导致的脱碳速度低的问题。通过向真空室内加入脱碳加速剂，提高氧的扩散速度和化学反应界面积，进而提高RH脱碳速度。通过整体工艺设计，提高RH脱碳速度常数，缩短RH脱碳时间。
(2)通过设计加速剂中合理的原料配比，并选择适当的粒度，可以克服扩散速度慢和反应界面积低等限制脱碳速度的因素，实现在RH快速脱碳的目标，避免加速剂利用率低的问题。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效益：
本发明通过一种简易的RH快速脱碳的钢水精炼方法，可以实现RH脱碳处理≤15min，钢液碳含量≤0.0015％。
通过增大RH脱碳速度常数，提高RH脱碳速度，缩短RH脱碳处理时间，进而降低RH处理时间，减少RH处理温降，更进一步降低转炉终点的温度，为转炉冶炼创造有利条件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。居于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明所使用的技术术语或科学术语应当为本发明所属领域具有一般技能的人士所理解的通常意义。
实施例1
一种简易的RH快速脱碳的钢水精炼方法的实施，其在冶炼无取向硅钢时，实现RH快速脱碳，RH脱碳12min，钢液碳含量为0.0012％。其具体实施方案如下：
1)转炉冶炼：转炉终点温度为1655℃；转炉终点碳含量为0.032％，终点氧含量为0.0683％；
2)RH脱碳：钢包运至RH工位，开启上升管位置钢包底吹，提高钢液的混匀时间，增加钢液中元素的扩散速度，氩气流量控制在247NL/min，同时开始抽真空进行脱碳操作。RH脱碳开始5min，钢液在RH真空室循环后，分批次从高位料仓加入含有石灰石和赤铁矿的脱碳加速剂，总加入量为3.2kg/t钢，依靠加速剂产生的CO2气体增加碳氧反应界面，通过赤铁矿中氧含量强制脱碳，石灰石分解后产生的CaO颗粒可以成为反应形核点，进而加速脱碳速率。RH脱碳前3min，提升气体流量为155m3/h，脱碳处理3min后，提升气体流量调整为111m3/h。RH脱碳阶段的脱碳速率常数为0.38。加速剂分2批次加入，在RH脱碳6min左右时，加入第1批加速剂，加入量为1.5kg/t钢。在脱碳前期碳氧反应剧烈，反应界面大，加入加速剂主要通过增加钢液中氧含量强制脱碳；在RH脱碳9min时，加入第2批加速剂，加入量为1.7kg/t钢。在脱碳中后期，加入加速剂主要通过增加反应界面，增加钢液中氧含量强制脱碳来提高脱碳速度。加速剂中石灰石和赤铁矿的比例为1：1，粒度为1-3cm，脱碳加速剂中石灰石的碳酸钙含量为94％，赤铁矿中氧化铁含量为75％。
实施例2
通过一种简易的RH快速脱碳的钢水精炼方法的实施，在冶炼IF钢时，实现RH快速脱碳，RH脱碳13min，钢液碳含量为0.0014％。其具体实施方案如下：
1)转炉冶炼：转炉终点温度，1646℃；转炉终点碳含量，0.043％，终点氧含量为0.0501％；
2)RH脱碳：钢包运至RH工位，开启上升管位置钢包底吹，氩气流量控制在281NL/min，提高钢液的混匀时间，增加钢液中元素的扩散速度，同时开始抽真空进行脱碳操作。RH脱碳开始5min后，分批次从高位料仓加入含有石灰石和赤铁矿的脱碳加速剂，总加入量为4.5kg/t钢，依靠加速剂产生的CO2气体增加碳氧反应界面，通过赤铁矿中氧含量强制脱碳，石灰石分解后产生的CaO颗粒可以成为反应形核点，进而加速脱碳速率。RH脱碳前3min，提升气体流量为173m3/h，脱碳处理3min后，提升气体流量调整为106m3/h。RH脱碳阶段的脱碳速率常数为0.42。加速剂分3批次加入，在RH脱碳5min左右时，加入第1批加速剂，加入量为1kg/t钢，在脱碳前期碳氧反应剧烈，反应界面大，加入加速剂主要通过增加钢液中氧含量强制脱碳；在RH脱碳7min时，加入第2批加速剂，加入量为1.5kg/t钢，在RH脱碳10min时，加入第3批加速剂，加入量为2kg/t钢。在脱碳中后期，加入加速剂主要通过增加反应界面，增加钢液中氧含量强制脱碳来提高脱碳速度。加速剂中石灰石和赤铁矿的比例为1：1，粒度为1-3cm，脱碳加速剂中石灰石的碳酸钙含量为94％，赤铁矿中氧化铁含量为75％。
对比例1
在冶炼超低碳钢时，RH脱碳时间和脱碳结束的碳含量见表1。其具体实施方案如下：
1)转炉冶炼：转炉终点温度，≥1670℃以上；转炉终点碳含量为0.025％-0.045％；转炉挡渣出钢，严禁下渣。
2)RH脱碳：钢包运至RH工位，对钢液进行测温和取样。逐级开启真空泵，抽真空进行RH脱碳操作。根据到站温度和钢水化学成分进行吹氧升温或脱碳。脱碳结束后对钢液进行测温和取样。
表1常规RH脱碳工艺技术下脱碳效果
| 炉次 | 脱碳时间，min | 脱碳结束碳含量，％ |
| S1 | 18 | 0.0025 |
| S2 | 20 | 0.0031 |
| S3 | 22 | 0.0026 |
通过上述实施例与对比例的比对可以看出，本发明所述的一种简易的RH快速脱碳的钢水精炼方法，可以实现RH脱碳处理≤15min，钢液碳含量≤0.0015％。通过开启底吹搅拌、合适的提升气体流量和加入脱碳加速剂，增加RH脱碳阶段的脱碳速度常数，提高RH脱碳速度，缩短RH脱碳处理时间，进而降低RH处理时间，减少RH处理温降，更进一步降低转炉终点的温度，为转炉冶炼创造有利条件。在此基础上通过设计加速剂中合理的原料配比，并选择适当的粒度，通过最优化的加速剂加入方法，可以克服扩散速度慢和反应界面积低等限制脱碳速度的因素，实现在RH快速脱碳的目标，避免加速剂利用率低的问题，为提高超低碳钢的开发及生产创造有利条件。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (5)
1.一种RH快速脱碳的钢水精炼方法，工艺流程为转炉冶炼-RH脱碳，其特征在于：
S1转炉冶炼：转炉终点温度为1640-1660℃；
S2 RH脱碳：钢包吊运至RH工位，开启上升管位置钢包底吹，氩气流量控制在200-300NL/min，同时开始抽真空进行脱碳操作；RH脱碳开始5min后，分批次从高位料仓加入含有石灰石和赤铁矿的脱碳加速剂，总加入量为3-5kg/t钢；RH脱碳前3min，提升气体流量为150-180m3/h，脱碳处理3min后，提升气体流量调整为100-120m3/h，按此模式至RH脱碳结束。
2.根据权利要求1所述的RH快速脱碳的钢水精炼方法，其特征在于，所述步骤S1中，转炉终点碳含量为0.03-0.05％。
3.根据权利要求1所述的RH快速脱碳的钢水精炼方法，其特征在于，所述步骤S2中，脱碳加速剂中所含石灰石和赤铁矿的质量比例为1：1，脱碳加速剂进行压球处理，粒度为1-3cm，脱碳加速剂中石灰石的碳酸钙含量≥90％，赤铁矿中氧化铁含量≥70％。
4.根据权利要求1所述的RH快速脱碳的钢水精炼方法，其特征在于，所述步骤S2中，脱碳加速剂分2-3批次加入，每批加入时间间隔为2-3min。
5.根据权利要求1所述的RH快速脱碳的钢水精炼方法，其特征在于，所述步骤S2中，RH脱碳处理≤15min，脱碳结束碳含量≤15ppm，RH脱碳阶段的脱碳速率常数≥0.35。
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| 俞海明: "《转炉钢水的炉外精炼技术》", 31 August 2011, 冶金工业出版社 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113718088A (zh) * | 2021-09-06 | 2021-11-30 | 宝钢湛江钢铁有限公司 | 一种汽车板350吨rh大循环快速脱碳的处理方法 |
| CN114790503A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-07-26 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种添加铁矿石的冶炼方法 |
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