粗真空脫氫方法
【專利摘要】本發(fā)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(jìn)行脫氫的方法。
【背景技術(shù)】
[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(chǎn)生白點(diǎn)、氫脆等質(zhì)量缺陷，因此，通常需要嚴(yán)格地控制鋼中的氫的含量。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用真空吹氬的方法來進(jìn)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(yuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)闅怏w分子，再向氣相中排出。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，在脫氫過程中需要使體系的真空度達(dá)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(shè)備的要求也較高。當(dāng)出于成本考慮或者由于設(shè)備堵塞等故障而使真空度達(dá)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(shè)備工況條件惡劣，吹氧脫碳過程中產(chǎn)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(wù)失敗。脫氫任務(wù)失敗即意味著本爐鋼質(zhì)量等級下降，在后道加工工序出現(xiàn)白點(diǎn)和裂紋幾率大幅度上升，缺陷嚴(yán)重的爐號會使整爐鋼報廢，缺陷不嚴(yán)重的爐號也只能作降標(biāo)材處理，因此脫氫任務(wù)完不成對成本影響是很大的，而脫氫失敗對冶金企業(yè)而言是常態(tài)的，故非常有必要找到一種在真空度達(dá)不到中真空度也能把氫脫到0.0002%以下的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的一個或更多個問題，本發(fā)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(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明的一方面，在脫氫結(jié)束后，破空前可將流量調(diào)整至1.25Nl/min-t再破空。
[0011]根據(jù)本發(fā)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(jù)本發(fā)明的一方面，鋼水的鋼種過熱度可以大于100°C。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一方面，鋼水的原始?xì)浜靠梢圆桓哂?.0007%，脫氫后氫含量可為0.0002% 以下。
[0014]根據(jù)本發(fā)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(xiàn)象。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的各方面，雖然在粗真空條件下進(jìn)行脫氫，但是仍然能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)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(fā)明系統(tǒng)解決了粗真空不能脫氫的難題，攻克了冶金領(lǐng)域一個極大的難關(guān)，其成本效益顯著且具有操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面，將參照特定的實(shí)施例來描述本發(fā)明，然而，本發(fā)明可以以許多不同的方式實(shí)施，而不限于這里 闡述的示例性實(shí)施例。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，提供的實(shí)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(shí)施例使得本公開將是徹底的和完整的，并將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0017]本發(fā)明的一個實(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)施例中，鋼水在500Pa以下保持時間大于或等于15分鐘。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，真空處理過程中極限真空度小于或等于350Pa。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，在脫氫結(jié)束后，破空前將流量調(diào)整至1.25Nl/min.t再破空。
[0019]當(dāng)真空度在1000Pa以下時，通過將適當(dāng)?shù)乜刂茪鍤饬髁浚沟脷鍤鈹嚢鑿?qiáng)度能夠改善動力學(xué)條件增加氫原子的運(yùn)動速率。另外，由于氬氣流量較大，還增加了氬氣泡的數(shù)量使鋼液和氣相界面積得到增加。即，在固定體積的系統(tǒng)里，不但使質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速率變大而且捕獲質(zhì)點(diǎn)的網(wǎng)面積也變大，因此可以使得鋼水中的氫原子個數(shù)大幅下降，即脫氫過程的第一環(huán)節(jié)的效率大幅度提聞。
[0020]此外，脫氫過程的第二環(huán)節(jié)里的鋼液和氣相界面上的氫原子濃度越來越高，根據(jù)碰撞理論，原子濃度越高越容易互相碰撞接觸發(fā)生反應(yīng)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(jī)率，給鋼液和氣相界面騰空了位置方便界面繼續(xù)捕獲氫原子，同時也形成了大量的氫分子方便在真空下擴(kuò)散到氣相中，使得脫氫過程的第二環(huán)節(jié)的效率大幅度提聞。
[0021]脫氫過程的第三環(huán)節(jié)，當(dāng)鋼液和氣相界面上脫附出的氫分子的絕對數(shù)量越多時，粗真空導(dǎo)致的較差真空作用也能將絕對數(shù)量大的氫分子擴(kuò)散到氣相中，即在粗真空作用下脫除的氫分子絕對數(shù)量仍然非常高，其結(jié)果就是鋼水中的氫含量已經(jīng)降至足夠低了。
[0022]因此，利用根據(jù)本發(fā)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?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的脫氫效果。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)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(yīng)控制較薄的鋼渣層，越薄越好，最厚不得超過60mm。當(dāng)鋼渣層的厚度超過60mm時，可能使脫H變得困難，從而不能實(shí)現(xiàn)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(yīng)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(xiàn)象。
[0027]4、各種氣體和液體的計量檢測器具精度好、準(zhǔn)確度高、反應(yīng)靈敏。
[0028]5、真空處理原始?xì)浜坎坏酶哂?.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(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的真空脫氫方法。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于下面的具體工藝參數(shù)。
[0031]電爐粗鋼水工藝要求:
[0032]配料要求:使用重料(碳合結(jié)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。配入爐料應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)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(diǎn)碳控制0.50-0.65%。
[0034]預(yù)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(dāng)改小并連續(xù)噴碳粉≥200kg ;保證通電還原7-8min后,進(jìn)行N2深吹攪拌5min左右；預(yù)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(nèi)無殘鋼，包沿?zé)o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(diào)整好氧槍高度，然后合好罐蓋。啟動5a、5b真空泵進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到200乇(即26kPa)時，啟動氧槍吹氧，氧進(jìn)口壓力≥1.0MPa0氧氣預(yù)吹流量:350m3/h，預(yù)吹時間為I~2min ;后改主吹，氧氣主吹流量:500~600m3/h。當(dāng)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(diǎn)碳。
[0040]終點(diǎn)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(diào)回1.25Nl/min.t，再破空。[0043]VOD爐真空化渣后取樣分析，定氫。經(jīng)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(diào)整爐渣，視VOD化渣后的Al含量，用Al線調(diào)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(biāo)調(diào)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(jìn)行終脫氧和Ca處理。喂線5min后方可取成品樣。調(diào)整好吹A(chǔ)r流量，進(jìn)行≥5min的軟吹A(chǔ)r操作。
[0050]軟吹A(chǔ)r畢，溫度1565-1580 °C，吊包上回轉(zhuǎn)臺前30分鐘內(nèi)定氫，[H]要求≤2.5ppm，加大包覆蓋劑80kg/爐后吊包進(jìn)行澆注。
[0051]雖然已經(jīng)參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對這些實(shí)施例進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修改和改變。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)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(quán)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(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在脫氫結(jié)束后，破空前將流量調(diào)整至1.25N1/min.t再破空。
5.如權(quán)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(quán)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(quán)利要求1所述的方法，其特征在于原始?xì)浜坎桓哂?.0007%，脫氫后氫含量為0.0002% 以下。
8.如權(quán)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(xiàn)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】楊杰, 王永新, 何盛 申請人:攀鋼集團(tuán)江油長城特殊鋼有限公司