CN115505682B - 一种缩短低碳铝镇静钢lf炉冶炼时间的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，属于钢铁冶炼技术领域。本发明的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，出钢过程中加入含铝脱氧剂及合金对钢水进行脱氧及合金化，脱氧剂加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为依据；吹氩站工序启用顶吹氩枪，进行“顶吹+底吹”强搅；钢水进LF炉后，根据吹氩站出站钢样Als含量加入含铝脱氧剂，加强钢水及炉渣的深脱氧。采用本发明的冶炼方法，可以提高LF造渣速度，显著提高脱硫效果，压缩LF炉冶炼周期，并且对转炉终点钢水氧化性、转炉下渣量等不利于LF炉造渣的因素容忍度较高，适合工业大生产应用。

Description

一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，更具体地，涉及一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法。

背景技术

低碳铝镇静钢(C：0.01～0.06％、Al：0.02～0.10％、Si≤0.03％)广泛应用于汽车、家电和建筑等行业。目前国内外主流钢厂一般采用四种工艺路径生产：(1)铁水预处理→顶底复吹转炉→CAS-OB→连铸；(2)铁水预处理→顶底复吹转炉→吹氩站→连铸；(3)铁水预处理→顶底复吹转炉→吹氩站→RH→连铸；(4)铁水预处理→顶底复吹转炉→吹氩站→LF→连铸。其中，工艺路径(4)由于具有温度补偿能力较强、脱硫效果较好等特点在冶金行业得到了广泛的应用。但随着钢铁市场竞争加剧，钢厂迫切需要降低生产成本、提高生产效率，这种形势下，工艺路径(4)在工业大生产中暴露出的LF炉冶炼时间长这一问题，严重困扰着炼钢从业者，需要不断的进行工艺创新加以攻克。经分析，LF炉冶炼时间长的原因主要是LF炉造还原渣时间长。

转炉出钢过程中，转炉内的高氧化性炉渣会不可避免的进入钢包，若控制得当，进入钢包的高氧化性炉渣重量一般在3-5kg/t钢左右。这部分炉渣由于氧化性强，需在后续工序中完全脱氧后方可起到脱硫效果。但在实际工业大生产中，进入钢包的炉渣重量波动很大且实际重量难以探测。当进入钢包的炉渣重量较大的情况下，会极大的延长后续工序(LF)的冶炼时间，从而降低生产效率。

LF(Ladle Furnace)炉是一种炉外精炼装备，具备调整钢水温度、造渣脱硫、合金化、夹杂物变性及去除等功能。在LF操作过程中，造渣非常重要，其目的是将转炉出钢过程中不可避免进入钢包的氧化性炉渣改性为还原性炉渣，从而为钢水脱硫及吸收钢水中夹杂物创造条件，还原渣保持时间越长，在搅拌条件保障的前提下，脱硫及吸收钢水中夹杂物效果越好。造渣操作是通过加入造渣材料脱除钢水及炉渣中的氧来实现的，影响造渣效果的主要因素有造渣料的类型、加入量及加入时机。一般认为，造渣过程贯穿于转炉出钢至LF炉出站全过程，造渣操作的目标是尽可能快的将氧化性炉渣造成还原渣。

经检索，中国专利(申请公布号：CN 110564916 A)公布了“一种用于缩短SPHC钢种精炼时间的方法”，该方法原理是利用转炉出钢过程中良好的动力学条件，在出钢前后向钢水内添加提前造渣料及脱氧剂，实现出钢过程的快速成渣，进LF后无需重新再造渣。该申请案可以缩短精炼时间3～5分钟，但其没有考虑转炉下渣量是变量这一因素，实际生产时，转炉经常发生下渣量很大的情况，这种情况下，按照该申请案所提工艺操作，进LF后尚未形成还原渣，不足以达到脱硫、去除钢种夹杂物的效果。

中国专利(申请公布号：CN 110735018 A)公开了“一种LF炉快速脱硫生产低碳钢的方法”，其主要思路为：通过控制底吹氩气参数与改变电极升降情况来控制脱硫效果及降低钢水增碳，在不改变原有渣的成分的条件下，可以缩短LF炉精炼周期，提高产品质量。但其存在以下问题：没有对渣的成分进行约束，也没有对造渣料的组成进行规定，按照该申请案所提工艺操作，仅调整底吹氩气参数及改变电极升降情况，不足以达到脱硫、去除钢种夹杂物的效果。

中国专利(授权公告号：CN 106884071 A)公开了“转炉低温出钢条件下精炼生产低硅铝镇静钢的处理方法”：钢水升温前加入电石，加速顶渣改质，提高埋弧效果。分为三批次加入造渣材料(白灰及萤石)，同时吹氩状态顺序为弱-强-中-弱，当顶渣颜色转为绿色，停止底吹氩气搅拌，进行测温、取样作业；测温取样作业结束后将底吹氩气流量调至弱吹状态。该申请案可以减少精炼处理过程中的酸溶铝烧损、提高铝系合金收得率、缩短精炼处理周期、提高钢液质量、同时降低生产制造成本，但其仅考虑加入电石、白灰及萤石对炉渣脱氧，因此，在钢水氧含量过高的情况下，造渣效果没有保障，更谈不上缩短精炼处理周期。

中国专利(申请公布号：CN 112322837 A)公开了“一种LF铝镇静钢高效造渣脱硫的冶炼工艺”，其要点为：出钢过程加入预脱氧碳粉，加入量为0.1kg/吨钢，石灰、铝粒和铝矾土则根据转炉终点副枪定氧结果加入，石灰加入量为5.0-7.5kg/吨钢，铝矾土为0.35-1.0kg/吨钢，铝粒为1.7-2.8kg/吨钢。但该申请案未考虑转炉下渣量大或转炉钢水严重过氧化的情况，实际上在此种情况下，铝粒加入量(1.7-2.8kg/吨钢)尚不足以脱去钢水及钢包渣中的氧，从而难以实现快速造还原渣，从而达到LF炉高效的目的；另外，该申请案中S5、S6、S8中多次提及氩气流量的具体值，实际上不同容量的钢包欲达到同一搅拌效果，其氩气流量值是不同的。因此，此方法不具备普遍适用性。

科技论文《LF快速造白渣工艺分析》(炼钢2010年第3期)介绍了“复吹转炉→氩站→LF→CC”工艺路径下的一种LF快速造白渣的方法，其思路为：改质→化渣→脱氧→强搅拌→脱硫→合金化、排除夹杂。主要措施有：1)转炉出钢炉渣提前改质，为LF快速造渣提供有利条件；同时转炉出钢时还应严格控制：补吹、挡渣、底吹、包况、一次脱氧几个环节；2)LF处理前期快速化渣，控制要点：快速升温、埋弧、搅拌、分批次合理加入造渣剂；3)炉渣快速脱氧，强搅拌脱硫。强搅拌脱硫，速度要快，时间要短；4)控制搅拌强度、炉渣粘度，保证夹杂物上浮。该文献中所述措施较为***全面，其不足之处在于转炉出钢时需严格控制补吹、挡渣、底吹、包况、一次脱氧等诸多因素，而在工业大生产中，同时控制这些因素难度很大，因此所提的方法适用范围过于小。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于克服现有低碳铝镇静钢LF炉冶炼周期较长，生产效率较低的不足，而提供了一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法。采用本发明的冶炼方法，可以提高LF造渣速度，显著提高脱硫效果，压缩LF炉冶炼周期，并且对转炉终点钢水氧化性、转炉下渣量等不利于LF炉造渣的因素容忍度较高，适合工业大生产应用。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，包括以下操作：

(1)转炉出钢深脱氧：

出钢过程中加入含铝脱氧剂及合金对钢水进行脱氧及合金化，脱氧剂加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为依据；

(2)吹氩站工序：

钢水进吹氩站后先开钢包底吹氩进行中搅，然后投用顶吹氩枪，进行“顶吹+底吹”强搅，促进钢渣反应；最后再停止使用顶吹氩枪，保留钢包底吹氩进行中搅；

(3)LF炉精炼

钢水进LF炉后，根据吹氩站出站钢样Als含量加入含铝脱氧剂，含铝脱氧剂加入量以命中[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为目标，加强钢水及炉渣的深脱氧。

本发明通过对低碳铝镇静钢的冶炼工艺进行优化，比如“转炉出钢-吹氩站-LF炉”全流程均保持钢水深脱氧状态，尤其是加大出钢过程中的脱氧力度，同时对冶炼过程中的吹炼工艺进行优化，尤其是吹氩站工序中对钢包进行底吹氩及顶吹氩强搅，从而可以有效缩短LF炉冶炼周期，提高生产效率。本发明的技术原理如下：

(1)出钢时强氧化性的钢水及转炉炉渣进入钢包，通过加入脱氧剂对钢水进行深脱氧以及对钢包渣进行扩散脱氧(2[Al]+3(FeO)＝3[Fe]+(Al₂O₃))，可以大幅快速降低钢水及炉渣的氧化性，为造还原渣创造良好的热力学条件；

(2)在吹氩站工序，通过“顶吹+底吹”加强搅拌，为造还原渣创造了良好的动力学条件；

(3)在LF工序，通过对钢水进行深脱氧以及对钢包渣进行扩散脱氧、加强搅拌等手段，为造还原渣创造良好的热力学及动力学条件。

更进一步的，吹氩站工序中起初底吹氩中搅2-6min后开始启用顶吹氩枪，“顶吹+底吹”持续时间为4-8min，含铝脱氧剂加完后钢包继续底吹氩中搅2-6min。

更进一步的，根据“顶吹+底吹”结束时钢水Als含量加入含铝脱氧剂，含铝脱氧剂加入量以命中目标范围[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为依据。

更进一步的，吹氩站工序中“顶吹+底吹”结束时钢水Als含量＝样①Als含量-“顶吹+底吹”持续时间(min)×0.005％，当计算结果≤0.003％时，按照0.003％计算；其中样①Als含量为吹氩站工序中起初底吹氩中搅结束时钢水中的Als含量。

更进一步的，转炉出钢过程中进行底吹氩强搅，钢水进LF炉后先进行底吹氩强搅破渣壳，然后中搅加热，最后进行强搅造渣，通过对LF工艺中的底吹氩工艺进行***改进，有利于进一步为造还原渣创造良好的热力学及动力学条件。

更进一步的，LF炉下电极加热过程中升温目标温度范围为1590-1630℃，停止加热后，调整钢包底吹氩对钢水进行强搅；强搅拌时间为3-10分钟，强搅拌期间，每间隔2-4min捞取渣样，当渣样颜色为白色时，停止强搅拌。

更进一步的，出钢过程脱氧剂及合金加入钢水后，以及LF炉下电极加热过程中分别加入石灰和铝矾土调整渣量及钢包渣组成，其中出钢时石灰加入量为3-8kg/吨钢，铝矾土加入量为1.0-3.0kg/吨钢；LF炉下电极加热过程中石灰加入量为2-5kg/吨钢、铝矾土加入量为0.5-2.0kg/吨钢。

更进一步的，所述含铝脱氧剂指含金属铝的炼钢辅材，包括但不限于铝铁、铝粒、铝线。

更进一步的，顶吹氩枪氩气流量为600-1200Nl/min；氩气压力为0.3-1.0MPa；枪位(指顶吹氩枪氩气出口孔与钢液面的距离)为：1000-2000mm。

更进一步的，冶炼过程中通过控制钢包底吹氩气流量来控制搅拌强度，强搅的标准为：钢包内钢水亮面大于300mm；中搅的标准为：钢包内钢水亮面处于[50-300]mm；弱搅的标准为：钢包内钢水亮面处于小于50mm。

综上所述，相比于现有技术，本发明可以取得以下有益效果：

(1)本发明的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，一方面控制“转炉出钢-吹氩站-LF炉”全流程保持钢水深脱氧状态，尤其是增大出钢过程中的脱氧剂添加量；另一方面，吹氩站进行“顶吹+底吹”强搅，将传统工艺的造渣过程由在LF炉工序进行部分前移至吹氩站工序，从而可以有效缩短LF炉的冶炼周期。

(2)本发明的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，不仅可以实现提高造渣速度，压缩低碳铝镇静钢的LF炉冶炼周期，同时还能够显著提高脱硫效果，尤其适用于转炉下渣量大、转炉终点严重过氧化等不利于LF炉造渣的异常炉次，不会因转炉下渣量大、转炉终点严重过氧化而造成LF炉冶炼时间大幅增加。

附图说明

图1为本发明的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法的工艺流程图。

具体实施方式

转炉下渣量是影响LF冶炼周期的关键参数，下渣量大的情况下如按照常规手段处理，会显著延长LF处理时间，值得强调的是：转炉下渣量的探测度比较低，生产实践中，即便操作工经验很丰富，也难以判断下渣量究竟是多少，甚至连定性的判断都存在一定难度。而本发明通过对冶炼工艺进行***改进，可以有效缩短低碳铝镇静钢LF炉的冶炼时间，提高生产效率，尤其是适用于转炉终点钢水氧化性、转炉下渣量大的情况，避免因转炉下渣量大、转炉终点严重过氧化对LF炉冶炼时间的不利影响。

具体的，本发明一方面控制“转炉出钢-吹氩站-LF炉”全流程保持钢水深脱氧状态，为LF炉快速造还原渣创造热力学条件；另一方面通过对钢包底吹氩及顶吹氩的合理应用，为LF炉快速造还原渣创造有利的动力学条件，具体的，转炉出钢时进行钢包底吹氩强搅；吹氩站进行“顶吹+底吹”强搅；LF炉进行强搅破渣层-中搅加热-强搅造渣工艺。也即，本发明可以取得比较好的效果的原因如下：①出钢加脱氧剂量大；②在钢包底吹氩的基础上投用顶吹氩枪，采用“顶吹+底吹”强搅的手段加快钢包渣的熔化，促进钢渣反应，把常规的LF的造渣功能前移到吹氩站工序；③LF根据吹氩站出站钢样②Als含量加入含铝脱氧剂，含铝脱氧剂加入量以命中[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为目标，加强钢水及炉渣的深脱氧。需强调的是，由于LF炉冶炼周期为限制性环节，而吹氩站冶炼周期为非限制性环节，本专利吹氩站冶炼周期的延长不会导致生产效率的降低。

结合图1，本发明的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，具体包括以下工序操作：

(1)在出钢过程加入含铝脱氧剂及合金对钢水进行脱氧及合金化，出钢过程开钢包底吹氩强搅。脱氧剂加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为依据，合金加入量以命中钢种控制范围中限为依据。本发明的含铝脱氧剂指铝铁、铝粒、铝线等含金属铝的炼钢辅材。

(2)出钢过程脱氧剂及合金加入钢水后，加入石灰、铝矾土等造渣料调整渣量及钢包渣组成，石灰加入量为3-8kg/吨钢、铝矾土加入量为1.0-3.0kg/吨钢，石灰的百分组成为CaO≥85％、铝矾土的百分组成为Al₂O₃≥70％。

(3)钢水进吹氩站后继续开钢包底吹氩中搅，底吹氩2-6min后取钢样①，分析钢水C、Si、Mn、P、S、Als等元素含量；

(4)取钢样①后在钢包底吹氩的基础上投用顶吹氩枪，采用“顶吹+底吹”强搅的手段加快钢包渣的熔化，促进钢渣反应，顶吹氩枪氩气流量为600-1200Nl/min，氩气压力为0.3-1.0MPa；枪位(指顶吹氩枪氩气出口孔与钢液面的距离)为1000-2000mm。

(5)“顶吹+底吹”持续4-8min后，停止使用顶吹氩枪，保留钢包底吹氩进行中搅。根据样①Als含量分析结果及“顶吹+底吹”持续时间加入含铝脱氧剂调整Als含量，其中，“顶吹+底吹”结束时钢水Als含量＝样①Als含量-“顶吹+底吹”持续时间(min)×0.005％，当计算结果≤0.003％时，按照0.003％计算；含铝脱氧剂加入量以命中目标范围[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为依据；

(6)含铝脱氧剂加完后钢包底吹氩中搅2-6min后取钢样②，后钢包吊至LF炉；

(7)钢水进LF炉后开钢包底吹氩强搅破渣壳，后根据吹氩站出站钢样②Als含量加入含铝脱氧剂，含铝脱氧剂加入量以命中[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为目标；

(8)下电极加热

加热前调整钢包底吹氩气流量为中搅后测温，升温目标温度范围：1590-1630℃；加热过程分批加入石灰、铝矾土等造渣料调整钢包渣成分，石灰加入量为2-5kg/吨钢、铝矾土加入量为0.5-2.0kg/吨钢。为防止造渣料结坨，造渣料分批加入，每批加入量≤3.0kg/t钢；

(9)停止加热后，调整钢包底吹氩对钢水进行强搅；强搅拌时间为3-10分钟。强搅拌期间，每间隔3min捞取渣样，当渣样颜色为白色时，停止强搅拌，停止强搅拌后测温、取钢样③。

(10)调整钢水温度：根据钢样③分析结果加合金调整合金元素含量。

(11)成分、温度合格后，喂钙线，弱搅、出站上连铸浇铸。

本发明的低碳铝镇静钢的重量百分比组成为：碳：0.03-0.07％，Si≤0.05％，锰：0.10-3.0％，S≤0.005％，酸溶铝：0.015-0.10％，余量为铁、磷、钛、铌、钒、铜、铬、镍和不可避免的杂质。下面以“300T转炉-吹氩站-LF炉-连铸”工艺流程冶炼低碳铝镇静钢为例，对本发明做进一步说明。实施例中低碳铝镇静钢的牌号为DC01，LF炉出站钢水成分要求如下表1所示：

表1实施例1-3中待冶炼钢种LF炉出站钢水成分要求

要求

C％

Si％

Mn％

P％

S％

Als％

控制要求

0.030-0.055

≤0.05

0.15-0.25

≤0.020

≤0.015

0.030-0.055

目标值

0.040

≤0.03

0.20

≤0.015

≤0.012

0.040

实施例1：

本实施例的低碳铝镇静钢的冶炼方法，钢水量：305吨，具体步骤如下：

(1)转炉出钢

出钢过程开钢包底吹氩强搅，在出钢过程加入铝粒607kg，低碳锰铁581kg对钢水进行脱氧及合金化，铝粒加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[0.075％，0.095％]为依据，低碳锰铁加入量以命中0.20％为依据；

(2)出钢过程铝粒、低碳锰铁加入钢水后，加入石灰1715kg、铝矾土310kg调整渣量及钢包渣组成，石灰中CaO含量为88％、铝矾土中Al₂O₃为76％；

(3)钢水进吹氩站后继续开钢包底吹氩，中搅；持续底吹氩4min后取钢样①，分析钢水C、Si、Mn、P、S、Als等元素含量；

(4)取钢样①后调整钢包底吹氩流量至强搅，并下吹氩顶枪，控制顶吹氩枪氩气流量为700Nl/min，氩气压力为0.5Mpa，枪位为1200mm。采用“顶吹+底吹”强搅的手段加快钢包渣的熔化，促进钢渣反应；

(5)“顶吹+底吹”持续6min后，停止使用顶吹氩枪，保留钢包底吹氩进行中搅。钢样①Als含量为0.058％，“顶吹+底吹”结束时，钢水Als含量为：0.058％-6×0.005％＝0.028％，加入铝粒186kg调整Als含量，Als含量目标范围为0.075％-0.095％；

(6)铝粒加完后钢包底吹氩中搅5min后取钢样②，样②Als含量为0.081％，后钢包吊至LF炉；

(7)钢水进LF炉后开钢包底吹氩，调整钢包底吹氩流量至钢水亮面大于300mm进行强搅1min破渣壳，后根据钢样②Als含量加入铝粒13kg，铝粒加入量以命中[0.075％，0.095％]为目标；

(8)调整钢包底吹氩气流量至钢水亮面介于[50-300]mm之间后，测钢水温度，钢水温度为1574℃，下电极加热，加热18分钟后停止加热，预计此时钢水温度1628℃。加热过程分两批加入石灰、铝矾土，第一批石灰加入量600kg，第二批石灰加入量350kg、铝矾土加入量140kg。石灰中CaO含量为86％、铝矾土中Al₂O₃为77％；

(9)停止加热后，调整钢包底吹氩流量至钢水亮面大于300mm，对钢水进行强搅；强搅9分钟时捞取渣样，观察炉渣颜色为白色，停止强搅拌。后测温，钢水温度1585℃、取钢样③。

(10)调整钢水温度

根据钢样③分析结果加合金调整合金元素含量；成分、温度合格后，喂钙线，弱搅、出站上连铸浇铸，其中各钢样化学成分、钢包渣成分及冶炼周期分别如表2-表5所示。

表2实施例1中钢样化学成分分析结果

钢样序号	C％	Si％	Mn％	P％	S％	Als％
							钢样①	0.032	0.008	0.18	0.012	0.024	0.058
钢样②	0.033	0.012	0.18	0.014	0.022	0.081
							钢样③	0.035	0.027	0.19	0.015	0.004	0.021
LF出站	0.041	0.028	0.21	0.015	0.003	0.039

表3实施例1中转炉出钢、LF出站钢包渣成分

渣样序号	TFe％	CaO％	MgO％	MnO％	SiO2％	P2O5％	Al2O3％	S％	二元碱度
										转炉出钢	20.77	47.82	10.58	2.78	11.74	2.64	2.53	0.14	4.07
LF炉出站	0.72	50.63	7.32	0.27	4.73	0.19	35.64	0.50	10.71

表4实施例1中吹氩站工序冶炼周期

表5实施例1中LF工序冶炼周期

实施例2

本实施例的低碳铝镇静钢的冶炼方法，钢水量：302吨，具体步骤如下：

(1)转炉出钢

出钢过程开钢包底吹氩强搅，在出钢过程加入铝粒626kg，低碳锰铁559kg对钢水进行脱氧及合金化，铝粒加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[0.075％，0.095％]为依据，低碳锰铁加入量以命中0.20％为依据；

(2)出钢过程铝粒、低碳锰铁加入钢水后，加入石灰2350kg、铝矾土900kg调整渣量及钢包渣组成，石灰中CaO含量为84％、铝矾土中Al₂O₃为75％；

(3)钢水进吹氩站后继续开钢包底吹氩，中搅；持续底吹氩2min后取钢样①，分析钢水C、Si、Mn、P、S、Als等元素含量；

(4)取钢样①后调整钢包底吹氩流量至强搅，并下吹氩顶枪，控制顶吹氩枪氩气流量为1200Nl/min，氩气压力为0.9Mpa，枪位为600mm。采用“顶吹+底吹”强搅的手段加快钢包渣的熔化，促进钢渣反应；

(5)“顶吹+底吹”持续4min后，停止使用顶吹氩枪，保留钢包底吹氩进行中搅。钢样①Als含量为0.065％，“顶吹+底吹”结束时，钢水Als含量为：0.065％-4×0.005％＝0.045％，加入铝粒128kg调整Als含量，Als含量目标范围为0.075％-0.095％；

(6)铝粒加完后钢包底吹氩中搅8min后取钢样②，样②Als含量为0.076％，后钢包吊至LF炉；

(7)钢水进LF炉后开钢包底吹氩，调整钢包底吹氩流量至钢水亮面大于300mm进行强搅0.5min破渣壳，后根据钢样②Als含量加入铝粒27kg，铝粒加入量以命中[0.075％，0.095％]为目标；

(8)调整钢包底吹氩气流量至钢水亮面介于[50-300]mm之间后，测钢水温度，钢水温度为1566℃，下电极加热，加热20分钟后停止加热，预计此时钢水温度1626℃。加热过程分两批加入石灰、铝矾土，第一批石灰加入量900kg，第二批石灰加入量300kg、第一批铝矾土加入量300kg，第二批铝矾土加入量300kg。石灰中CaO含量为85％、铝矾土中Al₂O₃为76％。

(9)停止加热后，调整钢包底吹氩流量至钢水亮面大于300mm，对钢水进行强搅；强搅4分钟时捞取渣样，观察炉渣颜色为白色，停止强搅拌。后测温，钢水温度1606℃、取钢样③。

(10)调整钢水温度

根据钢样③分析结果加合金调整合金元素含量；成分、温度合格后，喂钙线，弱搅、出站上连铸浇铸，其中各钢样化学成分、钢包渣成分及冶炼周期分别如表6-表9所示。

表6实施例2中钢样化学成分分析结果

钢样序号	C％	Si％	Mn％	P％	S％	Als％
							钢样①	0.032	0.004	0.2	0.012	0.026	0.065
钢样②	0.033	0.012	0.21	0.013	0.020	0.076
							钢样③	0.040	0.024	0.21	0.014	0.004	0.045
LF出站	0.042	0.025	0.21	0.014	0.004	0.041

表7实施例2中转炉出钢、LF出站钢包渣成分

渣样序号	TFe％	CaO％	MgO％	MnO％	SiO2％	P2O5％	Al2O3％	S％	二元碱度
										转炉出钢	20.40	49.20	8.65	3.45	12.60	2.58	2.16	0.13	3.90
LF炉出站	0.48	51.42	7.52	0.41	4.21	0.17	34.85	0.44	12.21

表8实施例2中吹氩站工序冶炼周期

表9实施例2中LF工序冶炼周期

实施例3：

本实施例的低碳铝镇静钢的冶炼方法，钢水量：311吨，具体步骤如下：

(1)转炉出钢

出钢过程开钢包底吹氩强搅，在出钢过程加入铝粒668kg，低碳锰铁510kg对钢水进行脱氧及合金化。铝粒加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[0.075％，0.095％]为依据，低碳锰铁加入量以命中0.20％为依据；

(2)出钢过程铝粒、低碳锰铁加入钢水后，加入石灰1600kg、铝矾土370kg调整渣量及钢包渣组成，石灰中CaO含量为87％、铝矾土中Al₂O₃为74％；

(3)钢水进吹氩站后继续开钢包底吹氩，调整钢包底吹氩流量至钢水亮面介于[50-300]mm之间。持续底吹氩5min后取钢样①，分析钢水C、Si、Mn、P、S、Als等元素含量，钢样①Als含量0.019％，远低于目标范围，由此判断，此炉转炉终点严重过氧化或转炉出钢时大量下渣；

(4)取钢样①后调整钢包底吹氩流量至钢水亮面大于300mm，并下吹氩顶枪，控制顶吹氩枪氩气流量为1100Nl/min，氩气压力为0.4Mpa，枪位为1300mm。采用“顶吹+底吹”强搅的手段加快钢包渣的熔化，促进钢渣反应；

(5)“顶吹+底吹”持续7min后，停止使用顶吹氩枪，保留钢包底吹氩进行中搅。钢样①Als含量为0.019％，“顶吹+底吹”结束时，钢水Als含量为:0.019％-7×0.005％＝-0.016％，Als含量计算结果≤0.003％，故按照0.003％计算，加入铝粒271kg调整Als含量，Als含量目标范围为0.075％-0.095％；

(6)铝粒加完后钢包底吹氩中搅3min后取钢样②。样②Als含量为0.067％。后钢包吊至LF炉；

(7)钢水进LF炉后开钢包底吹氩，调整钢包底吹氩流量至钢水亮面大于300mm进行强搅1min破渣壳，后根据钢样②Als含量加入铝粒60kg，铝粒加入量以命中[0.075％，0.095％]为目标；

(8)调整钢包底吹氩气流量至钢水亮面介于[50-300]mm之间后，测钢水温度，钢水温度为1567℃，下电极加热，加热20分钟后停止加热，预计此时钢水温度1625℃。加热过程分两批加入石灰、铝矾土，第一批石灰加入量780kg，第二批石灰加入量420kg、铝矾土加入量270kg。为防止造渣料结坨，石灰、铝矾土分批加入，每批加入量≤3.0kg/t钢；石灰中CaO含量为88％、铝矾土中Al₂O₃为75％；

(9)停止加热后，调整钢包底吹氩流量至钢水亮面大于300mm，对钢水进行强搅；强搅6分钟时捞取渣样，观察炉渣颜色为白色，停止强搅拌。强搅拌结束前测温，钢水温度1577℃、取钢样③；

(10)调整钢水温度

根据钢样③分析结果加合金调整合金元素含量；成分、温度合格后，喂钙线，弱搅、出站上连铸浇铸，其中各钢样化学成分、钢包渣成分及冶炼周期分别如表10-表13所示。

表10实施例3中钢样化学成分分析结果

钢样序号	C％	Si％	Mn％	P％	S％	Als％
							钢样①	0.027	0.007	0.17	0.014	0.028	0.019
钢样②	0.029	0.015	0.18	0.016	0.027	0.067
							钢样③	0.032	0.028	0.19	0.019	0.003	0.027
LF出站	0.041	0.029	0.19	0.019	0.003	0.043

表11实施例3中转炉终点及LF出站钢包渣成分

渣样序号	TFe％	CaO％	MgO％	MnO％	SiO2％	P2O5％	Al2O3％	S％	二元碱度
										转炉出钢	21.89	47.75	10.56	2.78	11.72	2.64	2.52	0.14	4.07
LF炉出站	0.58	51.67	7.15	0.37	3.75	0.18	35.77	0.53	13.77

表12实施例3中吹氩站工序冶炼周期(分钟)

表13实施例3中LF工序冶炼周期(分钟)

对比例1：

对比例1的低碳铝镇静钢的冶炼方法，钢水量：308吨，具体步骤如下：

(1)转炉出钢

出钢过程开钢包底吹氩强搅，在出钢过程加入铝粒428kg对钢水脱氧，加低碳锰铁583kg对钢水进行合金化；铝粒加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[0.030％，0.055％]为依据，低碳锰铁加入量以命中0.20％为依据；

(2)出钢过程铝粒、低碳锰铁加入钢水后，加入石灰615kg调整渣量；

(3)钢水进吹氩站后开钢包底吹氩中搅，2min后取钢样①，分析钢水C、Si、Mn、P、S、Als等元素含量，取钢样①后将钢包吊至LF炉；

(4)钢水进LF炉后开钢包底吹氩，强搅1min破渣壳，后根据钢样①Als含量加入铝粒62kg，铝粒加入量以命中[0.030％，0.055％]为目标；

(5)调整钢包底吹氩气流量至中搅，测钢水温度，为1582℃，下电极加热，加热19分钟后停止加热，预计此时钢水温度1626℃，加热过程加入石灰420kg埋弧；

(6)停止加热后，调整钢包底吹氩流量至强搅；强搅5分钟后捞取渣样，观察渣样颜色为黑色。加铝粒212kg、石灰400kg、铝矾土120kg后继续强搅7分钟，强搅结束后捞取渣样，观察渣样颜色为灰色，加铝粒175kg、石灰200kg后继续强搅5分钟，强搅结束后捞取渣样，观察渣样颜色为白色，造渣结束。测温，钢水温度1561℃、取钢样②。

(7)调整钢水温度

根据钢样②分析结果加合金调整合金元素含量；成分、温度合格后，喂钙线，弱搅、出站上连铸浇铸，其中各钢样化学成分、钢包渣成分及冶炼周期分别如表14-表17所示。

表14对比例1中钢样化学成分分析结果

钢样序号	C％	Si％	Mn％	P％	S％	Als％
							钢样①	0.034	0.008	0.18	0.01	0.027	0.026
钢样②	0.039	0.035	0.20	0.012	0.005	0.044
							LF出站	0.040	0.036	0.20	0.013	0.004	0.045

表15对比例1中转炉出钢及LF出站钢包渣成分

渣样序号	TFe％	CaO％	MgO％	MnO％	SiO2％	P2O5％	Al2O3％	S％	二元碱度
										转炉出钢	21.26	49.87	8.86	2.50	12.84	2.46	2.05	0.16	3.88
LF炉出站	0.74	50.99	6.62	0.28	2.74	0.18	37.96	0.50	18.60

表16对比例1中吹氩站工序冶炼周期(分钟)

进站后中搅	取钢样①耗时	吹氩站工序冶炼周期
			2	0.5	2.5

表17对比例1中LF工序冶炼周期(分钟)

接上表：

对比例2：

对比例2的低碳铝镇静钢的冶炼方法，钢水量：315吨，具体步骤如下：

(1)转炉出钢。出钢过程开钢包底吹氩强搅。在出钢过程加入铝粒487kg对钢水脱氧，加低碳锰铁517kg对钢水进行合金化；铝粒加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[0.030％，0.055％]为依据，低碳锰铁加入量以命中0.20％为依据；

(2)出钢过程铝粒、低碳锰铁加入钢水后，加入石灰660kg调整渣量；

(3)钢水进吹氩站后开钢包底吹氩中搅，2min后取钢样①，分析钢水C、Si、Mn、P、S、Als等元素含量。取钢样①后将钢包吊至LF炉。钢样①Als含量0.007％，远低于目标范围，由此判断，此炉转炉终点严重过氧化或转炉出钢时大量下渣；

(4)钢水进LF炉后开钢包底吹氩，强搅1min破渣壳，后根据钢样①Als含量加入铝粒117kg，铝粒加入量以命中[0.030％，0.055％]为目标；

(5)调整钢包底吹氩气流量至中搅，测钢水温度，为1586℃，下电极加热，加热18分钟后停止加热，预计此时钢水温度1624℃。加热过程加入石灰500kg埋弧；

(6)停止加热后，调整钢包底吹氩流量至强搅；强搅5分钟后捞取渣样，观察渣样颜色为黑色。加铝粒200kg、石灰300kg、铝矾土150kg后继续强搅7分钟，强搅结束后捞取渣样，观察渣样颜色为黑色，加铝粒200kg、石灰200kg后继续强搅5分钟，强搅结束后捞取渣样，观察渣样颜色为灰色，加铝粒180kg、石灰150kg后继续强搅5分钟，强搅结束后捞取渣样，观察渣样颜色为白色，造渣结束。测温，钢水温度1552℃、取钢样②。

(7)调整钢水温度

根据钢样②分析结果加合金调整合金元素含量；成分、温度合格后，喂钙线，弱搅、出站上连铸浇铸，其中各钢样化学成分、钢包渣成分及冶炼周期分别如表18-表21所示。

表18对比例2中钢样化学成分分析结果

钢样序号	C％	Si％	Mn％	P％	S％	Als％
							钢样①	0.027	0.007	0.17	0.011	0.024	0.007
钢样②	0.042	0.041	0.21	0.018	0.006	0.024
							LF出站	0.042	0.040	0.21	0.019	0.005	0.042

表19对比例2中转炉出钢及LF出站钢包渣成分

渣样序号	TFe％	CaO％	MgO％	MnO％	SiO2％	P2O5％	Al2O3％	S％	二元碱度
										转炉出钢	21.03	51.20	8.87	2.29	12.31	2.28	1.87	0.15	4.16
LF炉出站	0.86	49.83	6.30	0.25	2.86	1.21	38.28	0.40	17.42

表20对比例2中吹氩站工序冶炼周期(分钟)

进站后中搅	取钢样①耗时	吹氩站工序冶炼周期
			2	0.5	2.5

表21对比例2中LF工序冶炼周期(分钟)

接上表：

根据实施例1和3与对比例1和2的比对结果可以看出，应用本发明的低碳铝镇静钢冶炼工艺后：

1)转炉终点未严重过氧化炉次或未下渣炉次，LF炉冶炼周期为50.8分钟，较现行工艺LF炉冶炼周期(63.5分钟)缩短了12.7分钟；

2)转炉终点严重过氧化炉次或下渣炉次，LF炉冶炼周期为49.5分钟，较现行工艺LF炉冶炼周期(69.5分钟)降低了20分钟。

3)转炉终点未严重过氧化炉次或未下渣炉次，吹氩站+LF综合脱硫率为86.1％，较现行工艺综合脱硫率(85％)提高了1.1％；

4)转炉终点严重过氧化炉次或下渣炉次，吹氩站+LF综合脱硫率为89％，较现行工艺综合脱硫率(79％)提高了10％。

Claims (9)

1.一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于，包括以下操作：

(1)转炉出钢深脱氧：

出钢过程中加入含铝脱氧剂及合金对钢水进行脱氧及合金化，脱氧剂加入量以命中吹氩站进站钢水Als含量介于[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为依据；

(2)吹氩站工序：

钢水进吹氩站后先开钢包底吹氩进行中搅2-6min并取钢样①，然后投用顶吹氩枪，进行“顶吹+底吹”强搅，促进钢渣反应，“顶吹+底吹”持续时间为4-8min，根据“顶吹+底吹”结束时钢水Als含量加入含铝脱氧剂，含铝脱氧剂加入量以命中目标范围[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为依据；最后再停止使用顶吹氩枪，保留钢包底吹氩进行中搅2-6min；

(3)LF炉精炼

钢水进LF炉后，根据吹氩站出站钢样Als含量加入含铝脱氧剂，含铝脱氧剂加入量以命中[钢种Als含量要求上限+0.020％，钢种Als含量要求上限+0.040％]为目标。

2.根据权利要求1所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：吹氩站工序中“顶吹+底吹”结束时钢水Als含量＝样①Als含量-“顶吹+底吹”持续时间(min)×0.005％，当计算结果≤0.003％时，按照0.003％计算；其中样①Als含量为吹氩站工序中起初底吹氩中搅结束时钢水中的Als含量。

3.根据权利要求1或2所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：转炉出钢过程中进行底吹氩强搅，钢水进LF炉后先进行底吹氩强搅破渣壳，然后中搅加热，最后进行强搅造渣。

4.根据权利要求3所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：LF炉下电极加热过程中升温目标温度范围为1590-1630℃，停止加热后，调整钢包底吹氩对钢水进行强搅；强搅拌时间为3-10分钟，强搅拌期间，每间隔2-4min捞取渣样，当渣样颜色为白色时，停止强搅拌。

5.根据权利要求1或2所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：出钢过程脱氧剂及合金加入钢水后，以及LF炉下电极加热过程中分别加入石灰和铝矾土调整渣量及钢包渣组成，其中出钢时石灰加入量为3-8kg/吨钢，铝矾土加入量为1.0-3.0kg/吨钢；LF炉下电极加热过程中石灰加入量为2-5kg/吨钢、铝矾土加入量为0.5-2.0kg/吨钢。

6.根据权利要求1或2所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：所述含铝脱氧剂指含金属铝的炼钢辅材。

7.根据权利要求6所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：所述含铝脱氧剂为铝铁、铝粒或铝线。

8.根据权利要求1或2所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：顶吹氩枪氩气流量为600-1200Nl/min；氩气压力为0.3-1.0MPa；枪位为：1000-2000mm。

9.根据权利要求1或2所述的一种缩短低碳铝镇静钢LF炉冶炼时间的方法，其特征在于：冶炼过程中通过控制钢包底吹氩气流量来控制搅拌强度，强搅的标准为：钢包内钢水亮面大于300mm；中搅的标准为：钢包内钢水亮面处于[50-300]mm；弱搅的标准为：钢包内钢水亮面处于小于50mm。