CN118308569A - 一种在rh上升管喷粉的精炼设备以及生产无取向硅钢的精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属冶炼技术领域，公开了一种在RH上升管喷粉的精炼设备以及生产无取向硅钢的精炼方法。基于原RH精炼设备，在RH浸渍管中的上升管处增加水平喷粉管路，水平喷粉管路位置布置于距离浸渍管底部100mm～800mm；所述水平喷粉管路独立于吹氩环流管，通过喷粉设备单独控制。RH精炼包括水平喷粉管路喷吹气体、RH喷粉深脱碳精炼、加Al合金化和RH喷粉深脱硫精炼。本发明在RH冶炼过程中在上升管进行浸入式喷粉，具有良好的热力学和动力学条件，旨在增强RH精炼脱硫能力，降低钢液夹杂物，降低回硫比例。从而达到降低成本，高效冶炼等目的。
Description
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其涉及一种在RH上升管喷粉的精炼设备以及生产无取向硅钢的精炼方法。
背景技术
RH精炼是炉外精炼中广泛应用的一种手段，气体在钢液中溶解和析出，用碳脱氧、脱碳反应、钢液或溶解在钢液中的碳与炉村的作用，合金元素的挥发，金属夹杂及非金属夹杂的挥发去除，由于具备真空手段的各种炉外精炼方法的工作压力均大于50Pa，所以炉外精炼所应用的真空只对脱气、碳脱氧、脱碳等反应产生较为明显的影响。
硅钢制备过程中的硫元素会增加铁损，降低硅钢的加工性能，所以需要在冶炼时进行严格控制。对于高品级硅钢要求钢中硫含量在百万分之20以下。冶炼无取向硅钢的常见工艺：铁水预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸。对于超低硫钢，即使对入炉原料硫含量进行严格限制，转炉冶炼过程中还将不可避免发生回硫，因此必须在RH精炼过程中进行脱硫。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明提出一种在RH上升管喷粉的精炼设备以及生产无取向硅钢的精炼方法，对于冶炼超低碳、超低硫的无取向硅钢，在RH精炼过程实现喷粉脱硫、脱碳，该新方法相较于原方法，通过在RH上升管内浸入式喷粉，可实现在RH设备对钢液的脱硫能力，增加RH精炼的深脱碳能力。放松转炉出钢时硫含量要求，在RH中进行脱硫操作，大大缩短了生产时间和生产成本。
本发明的技术方案：
一种在RH上升管喷粉的精炼设备，基于原RH精炼设备，在RH浸渍管中的上升管处增加水平喷粉管路1，水平喷粉管路1位置布置于距离浸渍管底部100mm～800mm；所述水平喷粉管路独立于吹氩环流管2，通过喷粉设备单独控制。
一种在RH上升管喷粉生产无取向硅钢的精炼方法，工序为：铁水预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸；所述RH精炼包括水平喷粉管路喷吹气体、加Al合金化和RH喷粉深脱硫精炼。
所述RH精炼还包括RH喷粉深脱碳精炼；所述RH喷粉深脱碳精炼工艺于加Al合金化之前，水平喷粉管路喷吹气体之后。
所述RH精炼中，钢包进站前水平喷粉管路1向真空室3喷吹氮气或氩气；钢包进站，提升钢包，水平喷粉管路1喷吹的气体切换为氩气；氩气气体流量设置为40Nm3/h～130Nm3/h；吹氩环流管2气体速度由120Nm3/h～180Nm3/h降低至80Nm3/h～130Nm3/h。
所述RH喷粉深脱碳精炼由水平喷粉管路1向钢液中进行喷粉深脱碳处理；通过水平喷粉管路1向钢液中喷吹Fe3O4、FeO、Fe2O3粉剂中的一种或两种以上，喷粉速率为40～300kg/min，喷粉时间5～15分钟；喷粉量为每吨钢液对应2～12kg粉剂，粉剂粒径为100～300微米。
加Al合金化中喷吹粉剂会造成Al消耗，Al加入量根据实际生产中合金化和脱硫需求决定；所述加Al合金化中的Al加入量＝合金化所需Al量+粉剂补充量；所述粉剂补充量具体为每100kgRH喷粉深脱硫精炼工序喷入粉剂量对应补充0.01～0.05kgAl，最终Al含量控制在0.3～0.6wt％。
所述喷粉深脱硫处理为通过水平喷粉管路1向钢液中喷吹CaO粉、CaF2粉、CaO与CaF2复合粉剂、CaO-Al2O3复合粉剂、CaO-CaSi复合粉剂中的一种或两种以上，喷粉速率为70-200kg/min，喷粉时间10～15分钟；喷粉量为每吨钢液对应2～10kg粉剂；粉剂粒径为25～300微米。
本发明的有益效果：本发明的设备具有良好的动力学条件和热力学条件，应用后可以对整体生产时间缩短20～35分钟，钢液中S降低60％～75％，实现高效、低成本冶炼。这可以降低转炉脱碳压力，减少转炉冶炼后期过吹，降低合金料消耗；降低转炉原料质量要求，生产硅钢前1～3炉可无需取消溅渣护炉工作，大大提升转炉寿命。本方法将喷射冶金与RH精炼相结合，采用浸入式喷粉，通过预置在上升管内部的喷粉管路，利用与提升气体相同的气源作为载体，连续不断的将粉剂直接喷入钢液内部，明显改善冶金过程物理化学反应的动力学条件，增强传质传热过程，喷吹过程连续可控。
附图说明
图1为一种无取向硅钢的RH上升管喷粉炼钢方法。
图中：1-水平喷粉管路；2-吹氩环流管；3-真空室。
具体实施方式
本方法所用上升管为在吹氩小管中选取其中1～3根进行改造，设置成内径为15～25mm的水平喷粉管路1，水平喷粉管路1为独立***，在RH精炼过程与吹氩环流管2分开控制，水平喷粉管路1与喷粉设备相连接，在冶炼过程中单独提供氩气并进行粉剂喷吹工作。
为了保证喷粉过程管道稳定性，喷粉管路选择304不锈钢、316不锈钢、310S不锈钢等材质。
本方法将在铁水罐接受铁水后，经过铁水预处理后倒入转炉进行冶炼。转炉控制终点为C：0.030～0.070wt％，S：0.004～0.010wt％，Al：0.001～0.005wt％，Si：2.7～3.1wt％；其余为Fe及不可避免的杂质。采用挡渣出钢，出钢温度1650℃～1700℃；
转炉出钢时间在4～10min，出钢结束，向渣中加入低硫石灰，提升钢渣碱度。
在RH精炼过程中钢包提升前水平喷粉管路气体流量为40Nm3/h～80Nm3/h。
达到设定气体流量后抬升钢包，并将喷粉管路气体设置为氩气气体流量40Nm3/h～130Nm3/h。
通过水平喷粉管路1向钢液中喷吹Fe3O4、FeO、Fe2O3粉剂，喷粉速率为40～300kg/min，喷粉时间5～15分钟；喷粉量为每吨钢液对应2～12kg粉剂，粉剂粒径为100～300微米。之后加入铝进行合金化，Al加入量根据实际生产中合金化和脱硫需求决定；总加入Al量＝合金化所需Al量+粉剂补充量；所述粉剂补充量具体为每100kgRH喷粉深脱硫精炼工序喷入粉剂量对应补充0.01～0.05kgAl，最终Al含量控制在0.3～0.6wt％。随后通过水平喷粉管路1向钢液中喷吹CaO粉、CaF2粉、CaO与CaF2复合粉剂、CaO-Al2O3复合粉剂、CaO-CaSi复合粉剂中的一种或两种以上，喷粉速率为70-200kg/min，喷粉时间10～15分钟；喷粉量为每吨钢液对应2～10kg粉剂；粉剂粒径为25～300微米。
RH处理时间为25～35min，喷粉时间10～30分钟；喷粉量为每吨钢液4～6kg粉剂；
结束喷粉后循环3-5min后进行测温取样和定氧。
一种在RH上升管喷粉用于生产无取向硅钢的精炼方法，其中上升管喷粉炼钢方法的实施方式为：
1)、开始喷粉前在RH精炼设备浸渍管进行改造，RH上升管制造时在上升管内预置1～3根内径15～25mm喷粉管路，实现冶炼过程中浸入式喷粉；
2)、铁水倒入转炉后开始正常冶炼工作，保证转炉控制终点为C：0.030～0.070wt％，S：0.004～0.010wt％，Al：0.001～0.005wt％，Si：2.7～3.1wt％；其余为Fe及不可避免的杂质。采用挡渣出钢，出钢温度1650℃～1700℃；
3)、转炉出钢后由天车调运钢包至RH精炼位，钢包进入待精炼位置，选择改造完成的浸渍管进行精炼，喷粉管路气体流量设置为60Nm3/h～80Nm3/h。
4)、钢包抬升前将喷粉管路气体流量设置为80Nm3/h～130Nm3/h，设置完成等待流量达到要求后进行钢包抬升工作。
5)、浸渍管***钢液后，提升气体切换成氩气，开始正常精炼工作。
6)、RH开始脱碳，脱碳结束后，向钢液中加入铝粒脱氧合金化，随后开始喷粉脱硫。
7)、喷粉时间10～15分钟，喷粉期间进行取样分析，根据钢样成分分析适当调整喷粉参数，大致喷粉量为每吨钢液4～6kg粉剂；
8)、结束喷粉后，关闭下料阀，不改变载气流量，使钢液净循环3～5分钟。
9)、定氧并测温取样。
实施例1
高炉铁水经过铁水预处理脱硫，铁水中硫含量降低至0.003％左右；
转炉冶炼过程为了严格控制回硫现象的发生，冶炼中加入低硫、低钛废钢，转炉出钢成分为C：0.04wt％，S：0.012wt％，Al：0.003wt％，Si：2.7wt％；其余为Fe及不可避免的杂质。采用挡渣出钢，出钢温度1650℃；
钢包搬出转炉；
钢包进入RH精炼位，提升钢包；
RH开始进行吹氧脱碳操作，吹氧时间为5分钟，吹氧同时喷吹FeO粉剂，喷粉速率为90kg/min，喷粉量为每吨钢液3.6kg粉剂，喷粉结束后测得碳含量0.0032wt％；
脱碳结束后加入铝粒进行合金化，铝粒加入量为150kg；
通过喷吹CaO与CaF2复合粉剂，复合比例7：3，喷粉速率120kg/min，喷粉量为每吨钢液4.5kg粉剂，喷粉结束后测得硫含量0.0055wt％。
实施例2
高炉铁水经过铁水预处理脱硫，铁水中硫含量降低至0.003％左右；
转炉冶炼过程为了严格控制回硫现象的发生，冶炼中加入低硫、低钛废钢，转炉出钢成分为C：0.04wt％，S：0.0121wt％，Al：0.003wt％，Si：2.7wt％；
其余为Fe及不可避免的杂质。采用挡渣出钢，出钢温度1650℃；
钢包搬出转炉；
钢包进入RH精炼位，提升钢包；
RH开始进行吹氧脱碳操作，吹氧时间为3分钟，喷吹FeO粉剂，喷粉速率为100kg/min，喷粉量为每吨钢液4kg粉剂，喷粉结束后测得碳含量0.0026wt％；
脱碳结束后加入铝粒进行合金化，铝粒加入量为175kg；
通过喷吹CaO与CaF2复合粉剂，复合比例7：3，喷粉速率100kg/min，喷粉量为每吨钢液5.7kg粉剂，喷粉结束后测得硫含量0.003wt％；
对比例1
高炉铁水经过铁水预处理脱硫，铁水中硫含量降低至0.003％左右；
转炉冶炼过程为了严格控制回硫现象的发生，冶炼中加入低硫、低钛废钢，转炉出钢成分为C：0.04wt％，S：0.005wt％，Al：0.003wt％，Si：2.7wt％；其余为Fe及不可避免的杂质。采用挡渣出钢，出钢温度1650℃；
钢包搬出转炉；
常规RH精炼工艺为：
钢包进入RH精炼位，提升钢包；
RH开始进行吹氧脱碳操作，吹氧时间为10分钟，碳含量脱至0.005wt％；
RH精炼结束碳含量为0.005wt％，S含量为0.005wt％。
常规RH精炼工艺通过真空循环和吹氧等手段，具有良好脱碳条件，但缺乏脱硫手段，RH进站与出站钢液内S含量基本一致。
对比例2
高炉铁水经过铁水预处理脱硫，铁水中硫含量降低至0.003％左右；
转炉冶炼过程为了严格控制回硫现象的发生，冶炼中加入低硫、低钛废钢，转炉出钢成分为C：0.04wt％，S：0.005wt％，Al：0.003wt％，Si：2.7wt％；其余为Fe及不可避免的杂质。采用挡渣出钢，出钢温度1650℃；
钢包搬出转炉；
钢包进入RH精炼位，提升钢包；
RH开始进行吹氧脱碳操作，吹氧时间为5分钟，
通过喷吹CaO与CaF2复合粉剂，喷粉量为每吨钢0.5kg，
RH精炼结束碳含量为0.005wt％，S含量为0.0045wt％，
当喷粉深脱硫过程中喷粉量小于吨钢2kg时，进入钢液内CaO与CaF2复合粉剂较少，因此脱硫效率较低。
对比例3
高炉铁水经过铁水预处理脱硫，铁水中硫含量降低至0.003％左右；
转炉冶炼过程为了严格控制回硫现象的发生，冶炼中加入低硫、低钛废钢，转炉出钢成分为C：0.04wt％，S：0.0121wt％，Al：0.003wt％，Si：2.7wt％；
其余为Fe及不可避免的杂质。采用挡渣出钢，出钢温度1650℃；
钢包搬出转炉；
钢包进入RH精炼位，提升钢包；
RH开始进行吹氧脱碳操作，吹氧时间为3分钟，喷吹FeO粉剂，喷粉速率为30kg/min，喷粉量为每吨钢液1kg粉剂，喷粉结束后测得碳含量0.008wt％；
脱碳结束后加入铝粒进行合金化，铝粒加入量为175kg；
喷粉结束后测得硫含量0.003wt％。
对比实施例2喷粉深脱碳过程粉剂喷入量降低，脱碳效率由93％降低至80％。对比例4
基于实施例1基础上RH喷吹FeO粉剂时，喷粉速率达到370kg/min时，管路堵塞。
对比例5
基于对比例1基础上，RH喷吹CaO与CaF2复合粉剂时，喷粉速率达到280kg/min时，管路堵塞。
Claims (7)
1.一种在RH上升管喷粉的精炼设备，其特征在于，基于原RH精炼设备，在RH浸渍管中的上升管处增加水平喷粉管路(1)，水平喷粉管路(1)位置布置于距离浸渍管底部100mm～800mm；所述水平喷粉管路独立于吹氩环流管(2)，通过喷粉设备单独控制。
2.一种在RH上升管喷粉生产无取向硅钢的精炼方法，其特征在于，所述精炼方法工序为：铁水预处理→转炉冶炼→RH精炼→连铸；所述RH精炼包括水平喷粉管路喷吹气体、加Al合金化和RH喷粉深脱硫精炼。
3.根据权利要求2所述的在RH上升管喷粉生产无取向硅钢的精炼方法，其特征在于，所述RH精炼还包括RH喷粉深脱碳精炼；所述RH喷粉深脱碳精炼工艺于加Al合金化之前，水平喷粉管路喷吹气体之后。
4.根据权利要求3所述的在RH上升管喷粉生产无取向硅钢的精炼方法，其特征在于，所述RH精炼中，钢包进站前水平喷粉管路(1)向真空室(3)喷吹氮气或氩气；钢包进站，提升钢包，水平喷粉管路(1)喷吹的气体切换为氩气；氩气气体流量设置为40Nm3/h～130Nm3/h；吹氩环流管(2)气体速度为80Nm3/h～130Nm3/h。
5.根据权利要求4所述的在RH上升管喷粉生产无取向硅钢的精炼方法，其特征在于，所述RH喷粉深脱碳精炼由水平喷粉管路(1)向钢液中进行喷粉深脱碳处理；通过水平喷粉管路(1)向钢液中喷吹Fe3O4、FeO、Fe2O3粉剂中的一种或两种以上，喷粉速率为40～300kg/min，喷粉时间5～15分钟；喷粉量为每吨钢液对应2～12kg粉剂，粉剂粒径为100～300微米。
6.根据权利要求5所述的在RH上升管喷粉生产无取向硅钢的精炼方法，其特征在于，所述加Al合金化中的Al加入量＝合金化所需Al量+粉剂补充量；所述粉剂补充量具体为每100kgRH喷粉深脱硫精炼工序喷入粉剂量对应补充0.01～0.05kgAl，最终Al含量控制在0.3～0.6wt％。
7.根据权利要求6所述的在RH上升管喷粉生产无取向硅钢的精炼方法，其特征在于，所述喷粉深脱硫处理为通过水平喷粉管路(1)向钢液中喷吹CaO粉、CaF2粉、CaO与CaF2复合粉剂、CaO-Al2O3复合粉剂、CaO-CaSi复合粉剂中的一种或两种以上，喷粉速率为70-200kg/min，喷粉时间10～15分钟；喷粉量为每吨钢液对应2～10kg粉剂；粉剂粒径为25～300微米。
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| CN202410347293.4A CN118308569A (zh) | 2024-03-26 | 2024-03-26 | 一种在rh上升管喷粉的精炼设备以及生产无取向硅钢的精炼方法 |
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2024
- 2024-03-26 CN CN202410347293.4A patent/CN118308569A/zh active Pending
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