控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法
【專利摘要】本發明屬于鋼液冶煉的【技術領域】，具體為一種控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法。本發明通過調整在合金鋼冶煉時“預熔精煉渣”的加入時間和加入方式上，打破了常規的思路，進行創新，在第二步中先進行常規鋼液脫氫脫氮工作后，再加入預熔低堿度精煉渣進行預抽氣步驟（即先完成基本的抽真空的脫氫、脫氮任務，然后加入預熔精煉渣并再次進行對鋼液進行短暫的預抽真空作業），如此操作，會使鋼包內壁的堿性耐火材料沖刷程度大幅減少，鋼液中卷入的堿性耐火材料進一步減少，使鋼液雜質減少，鋼液更為純潔。
【專利說明】控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于鋼液冶煉的【技術領域】，具體為一種控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法。
【背景技術】
[0002]堿度評價熔渣堿性強弱的指標。脫磷、脫硫、脫除夾雜物和防止鋼液吸收氣體都與熔渣堿度密切相關。堿度是影響渣鋼反應的重要因素。通常以熔渣中的CaO和SiO2含量之比表示，熔渣的所有性質都與其堿度有密切關系。在生產實踐中，通常當％Ca0/%Si02值小于1.5稱為低堿性渣，當此值介于1.6~2.5稱為中等堿性渣，當此值大于2.5則稱為高堿性渣。
[0003]爐渣密度低于鋼液，通常覆蓋在鋼液表面。在冶煉過程中，由于大量氣體的產生，熔池發生強烈攪拌，熔渣和鋼液往往又處于相互混合狀態，這種混合程度越發展，熔渣對鋼液的精煉作用就越快。由于渣-鋼間的連續不斷反應，熔渣的組分和性質在熔煉過程中也不斷變化，而熔渣的性質直接關系到鋼液的最終質量，煉鋼行業有句名言:煉鋼即煉渣。可見爐渣對煉鋼的重要性。煉鋼的主要任務是最大限度地去除鋼水中的有害雜質(硫、磷、氣體和夾雜物等)，這主要是依靠爐渣的精煉作用，故在熔煉過程中要不斷地控制和調整爐渣的成分和溫度。
[0004]通常爐渣的熔點比鋼的熔點低，故能保證爐渣在煉鋼溫度下呈液態，而且具有良好的流動性和反應能力。冶煉時爐內爐渣的實際溫度比鋼液的高40~80°C。
[0005]爐渣的溫度和堿度(%Ca0/%Si02)對其黏度的影響極大，一般煉鋼過程中爐渣的實際溫度為1600~1650°C，`當堿度為1.8~4.2時，其黏度在0.03~0.07Pa ? s之間，當高堿度時，隨著溫度的降低，其黏度急劇上升，這是由于從渣中析出高熔點的硅酸鈣和氧化鈣之故，這種渣稱為短渣。堿度低于0.9的酸性渣的黏度比堿性渣的高，這是由于它含有大量的大離子團(SiO4)4' (Si2O7)6' (Si6O18) 12_，但溫度降低時黏度增大平穩，這種渣稱為長渣。
[0006]煉鋼過程中爐渣具有下列功能:
(1)去除有害雜質元素和非金屬夾雜物，達到精煉目的；
(2)在氧化期能保證從爐氣到鋼液有一定的傳氧速度；
(3)能阻止爐氣和大氣中的N2、O2和H2向鋼液傳遞；
(4)在澆鑄時，爐渣對鋼包中鋼液起隔熱保溫作用，阻止鋼液急劇降溫。
[0007]傳統的預熔精煉渣往鋼包中加入方式一般有以下兩種:
第一種方法為:一次性將既定的預熔精煉渣數量都加入到LF精煉鋼包的鋼液之中，通過鋼液底部的氬氣(有一定壓力)的強力攪拌，使之與鋼液內部的多種堿性化合物發生酸堿反應，使鋼液中更多的堿性類化合物生成復合物質上浮于鋼液表面的爐渣之中從而達到冶煉純凈鋼液的目的。
[0008]缺點:由于加入的數量較大(一般80噸鋼水中需要加入600公斤預熔精煉渣)，兩者共同反應的時間較長(60分鐘一 100分鐘)，使得渣系堿度控制范圍難以保證，同時，鋼包內襯堿性耐材沖刷嚴重，鋼液中夾雜物增加，鋼液質量大幅下降。
[0009]第二種方法為:將預熔精煉渣分兩次加入: 第一步，先將既定預熔精煉渣數量的一半(300公斤)加入到LF精煉鋼包的鋼液之中(80噸鋼液)，通過鋼液底部的氬氣透氣磚供應一定壓力的氬氣強力攪拌，使之與鋼液內部的多種堿性化合物發生酸堿反應，使鋼液中部分堿性類化合物生成復合物質上浮于鋼液表面的爐渣之中；第二步，將此加完預熔精煉渣后盛有鋼液的鋼包吊至VD真空爐，另將所剩既定預熔精煉渣數量的另一半(300公斤)加入到置于VD真空精煉爐的盛有鋼水的鋼包之中(即抽真空前加入)，通過鋼液底部的氬氣透氣磚供應氬氣強力攪拌，使之與鋼液內部的多種堿性化合物發生酸堿反應，使鋼液中剩余的、尚未完全參與上次反應的堿性類化合物再次參與酸堿類物質之間的相互化學反應，生成復合物質上浮于鋼液表面的爐渣之中，達到進一步清潔鋼液的目的。
[0010]缺點:第二次加入的預熔精煉渣在真空條件下(根據工藝規定一般是30分鐘)與鋼中原有堿性渣系中的堿性物質發生劇烈而又長時間的反應，鋼中酸堿反應持續時間過長，一方面，使的鋼包內壁的堿性物質不斷溶解進入鋼液，進一步污染鋼液，從而造成鋼液渣系堿度值范圍控制難以穩定、變化幅度較大，另一方面，鋼包內壁堿性物質被酸性物質反復沖刷、反應而逐漸變薄，加劇鋼包渣線部位漏鋼的幾率，增加不安全生產系數。如果有意減少真空條件下的工藝規定的作業時間，則達不到鋼液在真空下要求徹底脫氫脫氮的主要目的，也是實踐中不可行的行為。
[0011]對于一些合金鋼、超純凈鋼種，例如，汽車輪胎子午線用鋼材(92A、72A)、預應力鋼絞線(82B);高端汽車含硫齒輪鋼(20CrMnTiSH)、高端軸承鋼(GCrl5)等鋼種的精煉都需要精確控制渣系的堿度值，才能冶煉出質量上乘的優質鋼材；然而由上述的描述可知，傳統的精煉方法，在鋼液精煉過程中，鋼液渣系堿度值范圍控制難以穩定、變化幅度較大。
【發明內容】
[0012]本發明的目的在于針對上述存在的問題，而提供一種控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法。通過與傳統方法不相同的新方法，簡而易行地穩定控制鋼液渣系堿度值目標，也使精練鋼水包中爐渣吸附鋼液中各種夾雜物能力大幅提高，減少鋼液中夾雜物數量，為鋼液質量達到純凈度或超純凈度的要求，滿足高端客戶的高質量要求。
[0013]一般合金鋼冶煉的基本流程為:
轉爐或電爐(主要任務:脫碳、脫憐)一LF精煉爐(主要任務:脫氧、脫硫)一VD真空精煉爐(主要任務:脫氫、脫氮)一連鑄機(主要任務:將液態鋼水通過冷卻變成固體連鑄坯)。
[0014]本發明的技術方案為:
一種控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法，分兩步，其特征在于，
第一步:將既定的預熔精煉渣重量的40-60%加入到LF精煉鋼包的鋼液之中，通過鋼液底部的氬氣強力攪拌，使之與鋼液內部的多種堿性化合物發生酸堿反應，使鋼液中的堿性類化合物生成復合物質上浮于鋼液表面的爐渣之中從而達到冶煉純凈鋼液的目的；
第二步:將LF精煉之后的鋼包吊至VD真空爐，進行真空條件下的脫氫脫氮步驟，完成鋼液脫氫脫氮工作后，將鋼包開出真空罐，再另將既定的預熔精煉渣重量的40-60%加入到置于VD真空精煉爐Z中盛有鋼水的鋼包之中，再次重新開進真空罐，蓋上真空罐蓋子，進行3-4分鐘的預抽氣步驟，同時，通過鋼包鋼液底部的氬氣透氣磚供應氬氣強力攪拌，使之與鋼液內部的多種堿性化合物發生酸堿反應，進一步使鋼液中剩余的堿性類化合物生成復合物質上浮于鋼液表面的爐渣之中，從而達到冶煉純凈鋼液的目的。
[0015]作為優選，本發明的控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法，具體步驟如下:
第一步:將既定的預熔精煉渣重量的40-60%，加入到LF精煉爐完成脫氧脫硫任務的
鋼包鋼液之中，鋼液底部接通氬氣，氬氣工作壓力為:0.2—0.4MPa，工作時間為30— 60分鐘；
第二步:第一步處理結束后，將完成LF精煉任務之后的鋼包吊至VD真空精煉爐，進行真空條件下的脫氫脫氮步驟，具體來說，將置于鋼包中完成脫氧脫硫任務的鋼液在真空罐中進行抽真空作業，從標準100KPa大氣壓下逐漸遞減到≤ 67Pa的工作壓力之下，整個抽真空作業過程時間為8 —12分鐘，并在真空≤67Pa工作壓力條件下繼續保持15 — 20分鐘的真空作業時間；完成鋼液脫氫脫氮工作后，將鋼包開出真空罐，再另將既定的預熔精煉渣重量的40-60%加入到置于VD真空精煉爐的盛有鋼水的鋼包之中，再重新開進真空罐，蓋上真空罐蓋子，通過鋼液底部的氬氣強力攪拌并進行3— 4分鐘的預抽氣步驟，達到的真空度為20—lOKPa。
[0016]該第二步驟的3-4分鐘的預抽氣步驟，可以使新加入的預熔低堿度精煉渣在快速熔化的同時，進一步與鋼液中的堿性類化合物繼續進行化學反應，使不斷生成的復合類物質上浮于鋼液表面的爐渣之中從而達到冶煉純凈鋼液的目的。
[0017]所述的預熔低堿度精煉渣，其堿度為0.78，型號為xiwang--82A。其組成配比如下表1所示:
表1預熔低堿度精煉渣成分組成(％)
【權利要求】
1.一種控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法，分兩步，其特征在于， 第一步:將既定的預熔精煉渣重量的40-60%加入到LF精煉鋼包的鋼液之中，通過鋼液底部的氬氣強力攪拌，使之與鋼液內部的多種堿性化合物發生酸堿反應，使鋼液中的堿性類化合物生成復合物質上浮于鋼液表面的爐渣之中從而達到冶煉純凈鋼液的目的； 第二步:將LF精煉之后的鋼包吊至VD真空爐，進行真空條件下的脫氫脫氮步驟，完成鋼液脫氫脫氮工作后，將鋼包開出真空罐，再另將既定的預熔精煉渣重量的40-60%加入到置于VD真空精煉爐中盛有鋼水的鋼包之中，再次重新開進真空罐，蓋上真空罐蓋子，進行3—4分鐘的預抽氣步驟，同時，通過鋼包鋼液底部的氬氣透氣磚供應氬氣強力攪拌，使之與鋼液內部的多種堿性化合物發生酸堿反應，進一步使鋼液中剩余的堿性類化合物生成復合物質上浮于鋼液表面的爐渣之中，從而達到冶煉純凈鋼液的目的。
2.根據權利要求1所述的控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法，具體步驟如下: 第一步:將既定的預熔精煉渣重量的40-60%，加入到LF精煉爐完成脫氧脫硫任務的鋼包鋼液之中，鋼液底部接通氬氣，氬氣工作壓力為:0.2—0.4MPa，工作時間為30— 60分鐘； 第二步:第一步處理結束后，將完成LF精煉任務之后的鋼包吊至VD真空精煉爐，進行真空條件下的脫氫脫氮步驟，具體來說，將置鋼包中完成脫氧脫硫任務的鋼液在真空罐中進行抽真空作業，從標準IOOKPa大氣壓下逐漸遞減到< 67Pa的工作壓力之下，整個抽真空過程時間為8 —12分鐘，并在真空≤67Pa工作壓力條件下繼續保持15 — 20分鐘的真空作業時間；完成鋼液脫氫脫氮的工作后，將鋼包開出真空罐，再另將既定的預熔精煉渣重量的40-60%加入到置于VD真空精煉爐的盛有鋼水的鋼包之中，再重新開進真空罐，蓋上真空罐蓋子，通過鋼液底部的氬氣強力攪拌并進行3— 4分鐘的預抽氣步驟，達到的真空度為20—IOKPa。
3.根據權利要求1所述的控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法，其特征在于，所述的預熔低堿度精煉渣，其堿度為0.78，型號為xiwang--82A，其成分組成配比如下表1所示:
4.根據權利要求1或2所述的控制合金鋼鋼液渣系堿度值的新方法，其特征在于，在第一步中，將既定的預熔精煉渣重量的50%加入到LF精煉鋼包的鋼液之中，所述的既定的預熔精煉渣重量與鋼包中鋼液的重量關系為:預熔精煉渣重量是鋼包中鋼液的重量的0.375%。
5.根據權利要求1或2所述的控制合金鋼鋼液洛系堿度值的新方法，其特征在于，在第二步中，將既定的預熔精煉洛重量的50%加入到置于VD真空精煉爐的盛有鋼水的鋼包之中。
【文檔編號】C21C7/076GK103555892SQ201310564730
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】趙福生, 劉來君, 王明利 申請人:山東西王特鋼有限公司