粗真空脫氫方法
【專利摘要】本發明公開了一種粗真空脫氫方法，所述方法包括在抽真空的同時向鋼水中通入氬氣，其中：真空度在101325-1000Pa時吹氬流量為1.5-2.5Nl/min·t；真空度在1000-500Pa時吹氬流量為1.5-3.75Nl/min·t；真空度在500-350Pa時吹氬流量為3.0-5.0Nl/min·t；真空度在350Pa以下吹氬流量為4.5-6.25Nl/min·t。
【專利說明】粗真空脫氫方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種粗真空脫氫方法，具體地說，涉及一種在粗真空條件下對鋼水進行脫氫的方法。
【背景技術】
[0002]對于一些特定的鋼種來說，在氫含量較高的情況下，容易產生白點、氫脆等質量缺陷，因此，通常需要嚴格地控制鋼中的氫的含量。
[0003]現有技術中，通常使用真空吹氬的方法來進行鋼水脫氫。氫在鋼液中的溶解服從平方根定律，降低體系的壓力，使氫氣的分壓降低，就能減少鋼液中溶解的氫氣量。氫在鋼液中的濃度很小，它們形成氣泡的析出壓力遠小于其所受的外壓，所以溶解的氫原子，不能依靠形成氣泡的方式排出，而是通過向鋼液表面吸附，轉變為氣體分子，再向氣相中排出。因此，在現有技術中，在脫氫過程中需要使體系的真空度達到中真空(133.3~0.1333Pa)，同時氬氣的流量控制為盡量小保證不堵包為前提(一般控制為1.5-2.5Nl/min.t)，在此真空度下保持時間> 15min后，氫含量可降至0.0002%以下，脫氫率可到70%。
[0004]然而，維持中真空或高真空的真空度需要較高的成本，并且對設備的要求也較高。當出于成本考慮或者由于設備堵塞等故障而使真空度達不到中真空的要求，而處于粗真空(101325~133.3Pa)的范圍，則真空處理過程中無論處理時間多長均脫氫困難，脫氫率低于 20%。
[0005]此外，由于鋼冶煉是一個高溫多煙塵過程，冶金設備工況條件惡劣，吹氧脫碳過程中產生的煙塵會逐漸堆積在真空泵體中，使其抽氣能力下降，從而使真空度降不到中真空范圍，使脫氫任務失敗。脫氫任務失敗即意味著本爐鋼質量等級下降，在后道加工工序出現白點和裂紋幾率大幅度上升，缺陷嚴重的爐號會使整爐鋼報廢，缺陷不嚴重的爐號也只能作降標材處理，因此脫氫任務完不成對成本影響是很大的，而脫氫失敗對冶金企業而言是常態的，故非常有必要找到一種在真空度達不到中真空度也能把氫脫到0.0002%以下的方法。
【發明內容】
[0006] 為了解決現有技術中的一個或更多個問題，本發明提供了一種能夠在粗真空條件下也具有良好的脫氫率的粗真空脫氫方法。
[0007]根據本發明的一方面，一種粗真空脫氫方法，所述方法包括在抽真空的同時向鋼水中通入氬氣，其中:真空度在101325-1000Pa時吹氬流量為1.5-2.5Nl/min.t ;真空度在1000-500Pa時吹氬流量為1.5-3.75Nl/min.t ;真空度在500_350Pa時吹氬流量為
3.0-5.0Nl/min.t ;真空度在 350Pa 以下吹氬流量為 4.5-6.25Nl/min.t。
[0008]根據本發明的一方面，鋼水在500Pa以下保持時間可以大于或等于15分鐘。
[0009]根據本發明的一方面，真空處理過程中極限真空度可以小于或等于350Pa。
[0010]根據本發明的一方面，在脫氫結束后，破空前可將流量調整至1.25Nl/min-t再破空。
[0011]根據本發明的一方面，真空處理前鋼渣層的厚度可以不超過60_。
[0012]根據本發明的一方面，鋼水的鋼種過熱度可以大于100°C。
[0013]根據本發明的一方面，鋼水的原始氫含量可以不高于0.0007%，脫氫后氫含量可為0.0002% 以下。
[0014]根據本發明的一方面，鋼包的透氣磚的透氣效果可以保證吹氬過程中無流量減損現象。
[0015]根據本發明的各方面，雖然在粗真空條件下進行脫氫，但是仍然能夠實現優異的脫氫率，從而確保鋼中的氫含量符合鋼種的要求。即，本發明系統解決了粗真空不能脫氫的難題，攻克了冶金領域一個極大的難關，其成本效益顯著且具有操作簡單的優點。
【具體實施方式】
[0016]下面，將參照特定的實施例來描述本發明，然而，本發明可以以許多不同的方式實施，而不限于這里 闡述的示例性實施例。另外，本領域技術人員應當理解，提供的實施例僅僅是出于說明性的目的，而不是出于限制的目的。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底的和完整的，并將把本發明的范圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0017]本發明的一個實施例提供了一種粗真空脫氫方法，所述方法包括在抽真空的同時向鋼水中通入氬氣，其中:真空度在101325-1000Pa時吹氬流量為1.5-2.5Nl/min-t (標準升/分鐘?噸鋼，下同);真空度在1000-500Pa時吹氬流量為1.5-3.75Nl/min -t ;真空度在500-350Pa時吹氬流量為3.0-5.0Nl/min *t ;真空度在350Pa以下吹氬流量為4.5-6.25N1/min.t0
[0018]在一個實施例中，鋼水在500Pa以下保持時間大于或等于15分鐘。在本發明的另一個實施例中，真空處理過程中極限真空度小于或等于350Pa。在本發明的其它實施例中，在脫氫結束后，破空前將流量調整至1.25Nl/min.t再破空。
[0019]當真空度在1000Pa以下時，通過將適當地控制氬氣流量，使得氬氣攪拌強度能夠改善動力學條件增加氫原子的運動速率。另外，由于氬氣流量較大，還增加了氬氣泡的數量使鋼液和氣相界面積得到增加。即，在固定體積的系統里，不但使質點的運動速率變大而且捕獲質點的網面積也變大，因此可以使得鋼水中的氫原子個數大幅下降，即脫氫過程的第一環節的效率大幅度提聞。
[0020]此外，脫氫過程的第二環節里的鋼液和氣相界面上的氫原子濃度越來越高，根據碰撞理論，原子濃度越高越容易互相碰撞接觸發生反應變成氫分子，其具體過程也就是大幅度增加了氫分子的形成機率，給鋼液和氣相界面騰空了位置方便界面繼續捕獲氫原子，同時也形成了大量的氫分子方便在真空下擴散到氣相中，使得脫氫過程的第二環節的效率大幅度提聞。
[0021]脫氫過程的第三環節，當鋼液和氣相界面上脫附出的氫分子的絕對數量越多時，粗真空導致的較差真空作用也能將絕對數量大的氫分子擴散到氣相中，即在粗真空作用下脫除的氫分子絕對數量仍然非常高，其結果就是鋼水中的氫含量已經降至足夠低了。
[0022]因此，利用根據本發明的脫氫方法，通過控制在不同真空度下的氬氣流量，因此即使在粗真空條件下也能夠實現優異的脫氫效果。根據本發明的一個實施例，可以將氫脫到0.0002% 以下。
[0023]此外，在脫氫過程中，通過控制以下工藝條件中的一個或更多個，可以更為有利地提聞脫氫!效率:
[0024]1、真空處理前應控制較薄的鋼渣層，越薄越好，最厚不得超過60mm。當鋼渣層的厚度超過60mm時，可能使脫H變得困難，從而不能實現期望的脫氫效果。如果鋼渣的厚度超過上述范圍，可以通過潷渣來使其低于60mm。
[0025]2、真空吹氬時鋼水溫度越高越好，考慮到耐材的成本，應控制具體鋼種過熱度大于 100C。
[0026]3、鋼包的透氣磚透氣效果好，吹氬過程中無流量減損現象。
[0027]4、各種氣體和液體的計量檢測器具精度好、準確度高、反應靈敏。
[0028]5、真空處理原始氫含量不得高于0.0007%。
[0029]6、極限真空度≤350Pa。
[0030]下面將參照電爐-VD爐-LF爐煉鋼的具體示例更詳細地描述根據本發明的真空脫氫方法。然而本領域技術人員應當理解，本發明不限于下面的具體工藝參數。
[0031]電爐粗鋼水工藝要求:
[0032]配料要求:使用重料(碳合結返回切頭、攀鋼坯等)、鉻不銹返回料、合金等，配料C ≤ 2.00%,P ≤ 0.026%, S ≤ 0.050%、Mn ≤ 0.40%、Si ≤ 0.80%、按鋼水配至 Cr:14.00% (配高不配低)，其它元素不得大于標準規定。配入爐料應嚴格進行分選，確保殘余元素和五害符合鋼的成分要求。隨主料配入石灰2500-3500kg。
[0033]吹氧脫碳前保證T≥16000C，終點碳控制0.50-0.65%。
[0034]預還原脫氧劑和渣料組成:SiC:500-600kg。
[0035]脫氧劑和渣料加入后五檔電壓通電，通電3min后，電壓適當改小并連續噴碳粉≥200kg ;保證通電還原7-8min后,進行N2深吹攪拌5min左右；預還原時間≥15min,流洛
≥ 80%ο
[0036]測溫T≥1670°C時，使用紅熱鋼包出鋼(出鋼量39噸)，包內無殘鋼，包沿無鋼瘤。
[0037]入罐要求:T≥ 1560 0C、C0.50 ~0.60%、Si0.20 ~0.30%、Cr 12.00 ~12.50%、渣厚< 40mm、自由空間≥ 800mm。
[0038]VOD精煉爐工藝要求:
[0039]罐車開至VOD工位，可在合罐蓋前調整好氧槍高度，然后合好罐蓋。啟動5a、5b真空泵進行抽真空，當真空度達到200乇(即26kPa)時，啟動氧槍吹氧，氧進口壓力≥1.0MPa0氧氣預吹流量:350m3/h，預吹時間為I~2min ;后改主吹，氧氣主吹流量:500~600m3/h。當真空度回升時，打開4a、4b泵，保證吹氧過中真空度低于20kPa。視入罐情況及廢氣溫度、真空度變化情況，控制好終點碳。
[0040]終點碳控制在0.10%~0.15%，抽空后加入的渣料、脫氧劑、合金必須烘烤后使用。
[0041]真空化洛:加洛料:石灰800~1000kg、螢石40kg ;加脫氧劑:A1塊80~IOOkg/爐、Fe-Si 塊 240 ~280kg/ 爐；
[0042]做好真空化渣工作，具體要求:a.極限真空度≤350Pa ；b.在500Pa以下保持時間≥15分鐘；c.在500Pa以下吹氬流量3.0-5.0Nl/min *t,350Pa以下吹氬流量4.5-6.25N1/min.t ；d.破空前將流量調回1.25Nl/min.t，再破空。[0043]VOD爐真空化渣后取樣分析，定氫。經過分析，所得的鋼水中氫的含量為
0.8-1.5ppm,符合[H]≤1.5ppm 的要求。
[0044]LF爐工藝要求:
[0045]送電，調整爐渣，視VOD化渣后的Al含量，用Al線調整前期Al為0.03%, 一次性加入碳粉30~40kg，用Al粉≥30kg/爐深還原，Ca-Si粉≥40kg/爐保持白渣。
[0046]爐洛脫氧良好,取樣全分析(取樣要求分析鋼中全Al),加娃石40~60kg/爐。
[0047]樣回，S≤0.010%，按如下目標調整成分(％):
[0048]C:0.17 ；Mn:0.32 ；S1:0.40 ~0.50 ；Cr:≥ 12.30
[0049]溫度≥16000C，按200~250米/爐喂Ca-Si線進行終脫氧和Ca處理。喂線5min后方可取成品樣。調整好吹Ar流量，進行≥5min的軟吹Ar操作。
[0050]軟吹Ar畢，溫度1565-1580 °C，吊包上回轉臺前30分鐘內定氫，[H]要求≤2.5ppm，加大包覆蓋劑80kg/爐后吊包進行澆注。
[0051]雖然已經參照具體實施例描述了本發明，但是本領域技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以對這些實施例進行形式和細節上的各種修改和改變。本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種粗真空脫氫方法，其特征在于所述方法包括在抽真空的同時向鋼水中通入氬氣，其中: 真空度在101325-1000Pa時吹氬流量為1.5-2.5Nl/min.t ； 真空度在1000-500Pa時吹氬流量為1.5-3.75Nl/min.t ； 真空度在500-350Pa時吹氬流量為3.0-5.0Nl/min.t ； 真空度在350Pa以下吹氬流量為4.5-6.25Nl/min.t。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于鋼水在500Pa以下保持時間大于或等于15分鐘。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于真空處理過程中極限真空度小于或等于350Pao
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于在脫氫結束后，破空前將流量調整至1.25N1/min.t再破空。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于真空處理前鋼渣層的厚度不超過60_。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于鋼水的鋼種過熱度大于100°C。`
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于原始氫含量不高于0.0007%，脫氫后氫含量為0.0002% 以下。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于鋼包的透氣磚的透氣效果保證吹氬過程中無流量減損現象。
【文檔編號】C21C7/072GK103667603SQ201310722023
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】楊杰, 王永新, 何盛 申請人:攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司