專利名稱：短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有超低硫要求的超低碳鋼的冶煉方法。
背景技術：
硫是鋼中的有害元素之一，硫對鋼材最大的危害是引起鋼的熱脆。碳鋼的[S]≤60*10-4％(質量分數，下同)，熱加工時可避免產生熱裂紋現象；鐵素體不銹鋼，控制[S]≤60*10-4％，可保證鋼材良好的熱加工性能。此外，硫降低鋼材的韌性，惡化鋼的Z向性能，并對氫制裂紋有較大影響。因此，硫在鋼中的含量是越低越好。例如，具有較高的抗氫制裂紋(HIC)和抗硫應力裂紋(SSCC)能力的管線鋼，要求鋼水中[S]≤10*10-4％；具有低鐵損高磁感強度的高牌號無取向硅鋼，要求鋼水中[S]≤20*10-4％。
轉爐廠生產超低硫鋼的工藝一般是鐵水脫硫預處理-轉爐-LF爐攪拌脫硫或RH噴粉脫硫-連鑄。對鐵水進行脫硫預處理的方法有KR脫硫、鐵水罐噴粉脫硫、魚雷罐噴粉脫硫等，其中KR鐵水罐脫硫具有脫硫劑單耗低，平均脫硫率高、處理周期短等優(yōu)點。但在實際應用中，采用KR鐵水罐脫硫時對于加入脫硫劑的時機、扒渣操作、攪拌速度及攪拌頭的位置等可能影響最終脫硫效果的因素都只是憑借操作人員的經驗進行控制，以至于鐵水脫硫后的硫含量忽高忽低，得不到滿意的鐵水脫硫后的硫含量，從而影響超低硫品種鋼的正常冶煉。

發(fā)明內容
針對現在超低碳鋼在鐵水脫硫預處理過程中不能有效控制脫硫率、在復吹轉爐冶煉過程中不能有效控制回硫量、在RH補充脫硫時脫硫率低的問題，本發(fā)明提供一種冶煉控制方法，通過對工藝過程中具體參數的優(yōu)化控制從而得到符合超低硫要求的超低碳鋼。
本發(fā)明的目的是通過如下技術方案實現的一種短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，依次包括鐵水脫硫預處理、轉爐、RH噴粉脫硫、連鑄，所述鐵水脫硫預處理采用KR脫硫方法，具體的工序過程依次是扒去高爐鐵水渣，使鐵水面露出2/3以上；攪拌控制攪拌頭插入距鐵水液面550-600mm的深度，然后在攪拌速度為70～85轉/分鐘開始出現旋渦時加入脫硫劑，加脫硫劑時間保持1～3分鐘；加入脫硫劑總量的1/2～2/3時，將攪拌速度提高到85～100轉/分鐘；鐵水靜置5～8分鐘，扒脫硫后渣，扒后渣要使鐵水面裸露2/3～3/4；間隔3～5分鐘使渣子充分上浮后進行二次扒后渣，進行二次扒后渣應使鐵水面裸露4/5以上。實驗證明，采用上述鐵水脫硫預處理工藝能夠將鐵水[S]控制在≤10*10-4％的水平。
優(yōu)選地，在轉爐階段，選擇復吹強度為0.05Nm3/min.t-0.08Nm3/min.t的一座轉爐連續(xù)冶煉，使用硫含量≤0.020％的的石灰、輕燒等散狀料，采用“軟吹”雙渣操作生產超低S品種鋼。
實驗證明采取本發(fā)明所述的轉爐冶煉工藝可有效減小濺渣復吹轉爐冶煉超低硫品種鋼的回硫量，得到[S]含量≤30*10-4％的鋼水，因此利于推廣應用。
具體實施例方式
下面詳細說明本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。
具體實施例方式
一超低硫品種鋼的生產過程依次包括對鐵水進行脫硫預處理，采用濺渣復吹轉爐冶煉，出鋼后進行RH或LF鋼包精煉等，鋼水在連鑄機澆注成坯送往軋鋼廠軋制。本實施方式選定合適的超低硫品種鋼生產工藝，提高鐵水脫硫預處理的脫硫率，減少濺渣復吹轉爐冶煉低硫品種鋼的回硫量，提高鋼水在RH進行補充脫硫的脫硫效率。
一種短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，依次包括鐵水脫硫預處理、轉爐、RH噴粉脫硫、連鑄，此工藝能充分發(fā)揮KR脫硫、轉爐、RH的脫硫能力。
在鐵水脫硫預處理階段采用KR脫硫方法，具體的工序過程依次是扒去高爐鐵水渣，使鐵水面露出2/3以上。高爐鐵水渣[S]含量高，一般在0.4～1.2％之間，高爐鐵水渣(SiO2)、(Al2O3)高等影響鐵水脫硫反應的效果，所以必須扒去高爐鐵水渣才能進行KR鐵水脫硫攪拌操作，扒去高爐鐵水渣應使鐵水面露出2/3以上，這時扒渣時間不太長，又能夠有效消除高爐鐵水渣對KR鐵水脫硫效果的影響。
攪拌實踐中發(fā)現，攪拌頭插入太深，既無旋渦也不利于脫硫劑擴散到鐵水中；插入太淺，鐵水飛濺嚴重，同時也不產生旋渦，因而插入太深和插入太淺都得不到最好的脫硫效果。一般認為，攪拌器的插入深度應控制在使攪拌頭與罐底距離大至等于葉片外緣與罐壁的距離，但在實踐中發(fā)現，攪拌效果并非完全決定于攪拌頭的插入深度，對于同一直徑的鐵水罐口，選擇不同直徑的攪拌頭會產生差距極大的攪拌效果。大量試驗證明，當攪拌頭的直徑為脫硫鐵水罐口直徑的30％-40％時，攪拌頭插入距鐵水液面550-600mm的深度可以使鐵水產生適當旋渦同時可以加速脫硫劑擴散到鐵水中，攪拌頭的直徑過小，攪拌效果和脫硫效果差；攪拌頭的直徑過大，攪拌時鐵水噴濺嚴重，同時也不產生旋渦，脫硫效果也差。(本實施方式中，鐵水總深度為2000-2500mm)然后在攪拌速度為70～85轉/分鐘開始出現旋渦時加入脫硫劑，加脫硫劑時間保持1～3分鐘；脫硫劑的加入時機過早，旋渦尚未形成，脫硫劑不能隨旋渦充分彌散到鐵水中，部分脫硫劑粘于攪拌頭的軸部，滋生“蘑菇”層，既影響脫硫效果，又增加人工處理“蘑菇”層的次數。脫硫劑的加入時機過晚，脫硫劑飛濺嚴重，脫硫劑的損失大，脫硫效果差。
加入脫硫劑總量的1/2～2/3時，將攪拌速度提高到85～100轉/分鐘，這樣可以加強鐵水與脫硫劑的接觸，提高脫硫反應的效率。
鐵水靜置5～8分鐘，目的是使鐵水中的反應渣充分上浮。然后扒脫硫后渣，扒去后渣才能避免低硫鐵水在混鐵爐和轉爐內回硫，扒后渣要使鐵水面裸露2/3～3/4，大量實驗數據表明，鐵水面裸露2/3～3/4時回硫量最穩(wěn)定，一般為30*10-4％-50*10-4％。
間隔3～5分鐘使渣子充分上浮后進行二次扒后渣，進行二次扒后渣應使鐵水面裸露4/5以上。實施鐵水靜置扒脫硫后渣的工藝和二次扒后渣的工藝，每罐可多扒渣0.3～0.5t(每罐80-84噸，正常可扒渣1.0-2.0噸)，其它條件相同時，比不進行二次扒后渣工藝時的終點鋼水[S]會多降低10*10-4％以上。
在轉爐階段，選擇復吹強度為0.05Nm3/min.t-0.08Nm3/min.t的轉爐，供氣強度大，改善了鋼渣反應的動力學條件，促進了脫S反應的進行。其它條件相同時，采用此種復吹強度的轉爐相對于0.02Nm3/min.t-0.04Nm3/min.t的轉爐，會使出鋼[S]多降低10-20*10-4％。
采用鐵水在一座轉爐上連續(xù)冶煉的模式進行生產。采用低S鐵水在一座轉爐上連續(xù)冶煉的模式生產超低S品種鋼，使用經扒脫硫后渣工藝和二次扒后渣工藝得到的上爐低S渣的(S)為0.042％，比(S)為0.078％的普鐵渣低0.036％，從而使下爐終渣(S)低0.036％×25％＝0.009％，下爐終點[S]含量也相應變低10*10-4％左右，因此可以減少濺渣復吹轉爐冶煉超低硫品種鋼的回硫量。
在轉爐階段，采用“軟吹”雙渣操作?！败洿怠彪p渣操作能明顯降低超低硫品種鋼的終點[S]。
轉爐使用硫含量≤0.020％的的石灰、輕燒等散狀料。散狀料是終渣的主要來源，占終渣的65％左右，散狀料含S量的高低對終渣(S)含量影響非常大。不同含S量的散狀料造渣劑對終點[S]的影響見表1。
表1不同含S量的散狀料造渣劑對終點[S]的影響統(tǒng)計

實驗證明，其它條件相同時，使用硫含量≤0.020％的的石灰、輕燒等散狀料，與使用硫含量＞0.040％的的石灰、輕燒等散狀料相比，會使出鋼[S]多降低10-20*10-4％；
鋼水在RH噴粉脫硫過程中的脫硫效果與鋼水成分、鋼水溫度、鋼包頂渣成分、脫硫劑的熔點、加入量和加入方式等有關。實驗證明，鋼水中[Si]、[Als]、[C]、[S]含量越高，[O]含量越低，鋼水溫度越高，鋼包頂渣中(FeO+MnO)含量越低，脫硫劑的熔點越低，脫硫劑的加入量越大，采用噴粉脫硫的方式，脫硫效果越好。為獲得超低硫的超低碳鋼水，在轉爐出鋼后，應采用以下技術控制鋼水出鋼溫度大于1700℃，且控制鋼包頂渣中的(FeO+MnO)含量＜10％，同時使用熔點＜1400℃的脫硫劑。
對鋼包頂渣進行改質后，鋼包頂渣的堿度提高，(FeO+MnO)含量降低，加入同量的脫硫劑后，脫硫效率可提高20％。
實驗證明，在RH進行補充脫硫后超低碳鋼的成品[S]≤20*10-4％。
具體實施例方式
二與具體實施方式
一不同之處在于，本實施方式采用如下方案冶煉具有超低硫要求的超低碳鋼(對于沒有說明部分與具體實施方式
一相同)A.鐵水脫硫預處理階段采用常規(guī)方法扒去高爐鐵水渣，使鐵水面露出整個鐵水表面積的2/3以上；攪拌經檢測，高爐鐵水硫含量為0.030％-0.035％，本實施方式使用正常壽命的攪拌頭(如壽命為200次)，攪拌頭的直徑為脫硫鐵水罐口直徑的35％，控制攪拌頭的插入深度為580mm，需要加入450kg的脫硫劑，在攪拌速度為80～85轉/分鐘開始出現旋渦時加入脫硫劑，加脫硫劑總時間保持1～1.5分鐘；當加入脫硫劑總量的1/2～2/3時(225kg-300kg)時，將攪拌速度提高到85～90轉/分鐘，然后將余下的脫硫劑加入；
鐵水靜置6分鐘，扒脫硫后渣，扒后渣要使鐵水面裸露2/3～3/4；間隔4分鐘后進行二次扒后渣，進行二次扒后渣使鐵水面裸露4/5以上。
經化驗分析，采用所述方法得到的鐵水硫含量為痕跡，即為0。
C.RH噴粉脫硫階段RH噴粉脫硫過程中，控制鋼水出鋼溫度為1720℃，且控制鋼水中的(FeO+MnO)含量為8％，同時使用預熔型的鋁酸鈣質脫硫劑，由于熔點低，在1350℃左右，遠低于機混CaO60％+CaF240％脫硫劑的熔點(1450℃以上)，因而加入鋼水后熔化速度快，能夠馬上發(fā)揮脫硫作用，實驗證明脫硫效率可以提高5％左右。
實驗證明，本實施方式在RH進行補充脫硫后超低碳鋼的成品[S]含量為12*10-4％。
權利要求
1.一種短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，依次包括鐵水脫硫預處理、轉爐、RH噴粉脫硫、連鑄，其特征在于所述鐵水脫硫預處理采用KR脫硫方法，具體的工序過程依次是扒去高爐鐵水渣，使鐵水面露出2/3以上；攪拌在攪拌速度為70～85轉/分鐘開始出現旋渦時加入脫硫劑，加脫硫劑時間保持1～3分鐘；加入脫硫劑總量的1/2～2/3時，將攪拌速度提高到85～100轉/分鐘；鐵水靜置5～8分鐘，扒脫硫后渣，扒后渣要使鐵水面裸露2/3～3/4；間隔3～5分鐘使渣子充分上浮后進行二次扒后渣，進行二次扒后渣應使鐵水面裸露4/5以上。
2.根據權利要求1所述的短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，其特征在于攪拌頭的直徑為脫硫鐵水罐口直徑的30％-40％，控制攪拌頭插入距鐵水液面550-600mm的深度。
3.根據權利要求2所述的短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，其特征在于在攪拌速度為80～85轉/分鐘開始出現旋渦時加入脫硫劑，加脫硫劑時間保持1～1.5分鐘；加入脫硫劑總量的1/2～2/3時，將攪拌速度提高到85～90轉/分鐘。
4.根據權利要求1所述的短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，其特征在于在轉爐階段，采用鐵水在一座轉爐上連續(xù)冶煉的模式進行生產。
5.根據權利要求4所述的短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，其特征在于選擇復吹強度為0.05Nm3/min.t-0.08Nm3/min.t的轉爐。
6.根據權利要求4所述的短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，其特征在于在轉爐階段，采用“軟吹”雙渣操作。
7.根據權利要求1、2、3、4、5或6所述的短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，其特征在于RH噴粉脫硫過程中，控制鋼水出鋼溫度大于1700℃，且控制鋼水中的(FeO+MnO)含量＜10％，同時使用熔點＜1400℃的脫硫劑。
8.根據權利要求7所述的短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，其特征在于轉爐使用硫含量≤0.020％的散狀料。
全文摘要
短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，涉及一種有超低硫要求的超低碳鋼的冶煉方法。針對現在超低碳鋼在鐵水脫硫預處理過程中不能有效控制脫硫率的問題，本發(fā)明提供一種冶煉控制方法，通過對工藝過程中具體參數的優(yōu)化控制從而得到符合超低硫要求的超低碳鋼。一種短流程超低碳鋼超低硫冶煉控制方法，依次包括鐵水脫硫預處理、轉爐、RH噴粉脫硫、連鑄，所述鐵水脫硫預處理采用KR脫硫方法，具體的工序過程依次是扒去高爐鐵水渣，使鐵水面露出2/3以上；攪拌；鐵水靜置5～8分鐘，扒脫硫后渣；二次扒后渣。實驗證明，采用本發(fā)明所述鐵水脫硫預處理工藝能夠將鐵水[S]控制在≤10＊10
文檔編號C21C5/28GK101037716SQ20071005198
公開日2007年9月19日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權日2007年4月26日
發(fā)明者陳清泉, 李具中, 黃成紅, 田義勝, 柳志敏, 林利平, 楊杰, 帥國勇, 魏偉, 夏勝強, 孔勇江, 鄧品團 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司