CN102002553B - 一种中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，它包括下述依次的步骤：I转炉出钢后脱氧将预处理铁水倒入转炉冶炼后转炉出钢，出钢过程中加入石灰、预熔渣与铝铁，出钢后向钢包内加石灰、预熔渣与铝丸，吹氩气强搅拌脱氧；II LF脱硫在LF工位，取样分析钢水中碳≤0.05％；送电并底吹氩，停电后吹氩强搅拌，取样分析；III RH脱碳在RH工位，抽真空取样分析钢水中碳含量与铝含量；吹氧量为：O²(Nm³)＝钢水量(吨)×0.4+{[C]％+[Al]％}×10³；真空下循环，钢水中碳含量[C]≤0.0020％时，加铝后取样，钢水中C含量不大于0.0025％时，IVRH合金化。本发明的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水中硫可降20ppm以下。

Description

一种中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法

技术领域

本发明涉及中低牌号冷轧无取向硅钢冶炼过程中的脱硫方法。

背景技术

冷轧无取向硅钢，要求成品中S≤0.0050％。硫含量降低，铁损明显下降，铁损下降，既可节省大量电能，又可延长电机和变压器工作运转时间，并可简化冷却装置，每年各国电工钢板的铁损所造成的电量损失约占其全年发电量的2.5-4.5％，所以铁损值是考核冷轧无取向硅钢产品磁性的最重要指标，同时也以此为依据对产品进行牌号划分。

冷轧无取向硅钢一般冶炼的工艺为：

铁水预处理深脱硫--扒渣--转炉冶炼--RH脱碳、脱氧、合金化、深脱硫-连铸。

高炉铁水通过预处理，将铁水中硫处理至≤0.0030％，但在转炉冶炼过程中，随造渣料的熔化，钢水中的硫含量增加，到出钢时钢水中硫已达到0.0040-0.0060％。表明废钢、石灰等原辅材料中的硫导致钢中硫含量增加，这样需要在RH脱硫。

转炉吹炼将钢中终点C控制到0.03-0.05％，以沸腾钢的形式出钢到钢包，运至RH真空装置脱碳，将碳脱至极限后再将钢中残余氧去除，而后进行合金化和脱硫。RH真空精炼过程深脱硫工艺的特点：第一，在RH脱硫前，应对钢水进行深度脱氧，即钢水加铝脱氧后，使钢中氧含量降低到一定量。否则，有可能发生所谓“回硫”现象，即渣中的CaS会被钢中氧还原((CaS)+[O]＝(CaO)+[S])。同时，脱硫剂的加入时间还应考虑钢种精炼任务完成与否。过早加入延长脱硫剂与真空室炉衬的接触时间，加剧对真空罐底部和插入管的侵蚀。因此，时机应选择在完成脱氧和合金化后进行。第二，搅拌时间。脱硫剂经合金溜槽加入到RH真空室内，与乳化了的钢液相混合后经下降管流到钢包内。脱硫反应就在这样的混合搅拌过程中进行，其搅拌效果强，使脱硫剂迅速撒开，并增加了脱硫剂与钢液的混合。

目前国内采取的均是该工艺，RH脱碳合金化后，若经LF脱硫，会造成钢水增碳。若先去LF脱硫，必先对钢水进行脱氧，脱氧后的钢水再经RH脱碳又增加了其难度。

LF增碳主要是石墨电极引起的，LF炉与钢水表面距离较近，由于底吹氩的作用，液面波动导致电极与钢水直接接触，使钢水发生渗碳反应，导致钢水增碳，而电极与炉渣接触也可以使钢水产生间接增碳。另一种就是电弧的高温使前端部石墨升华，或因热应力使其剥落，升华的气体碳在电弧的电离作用下也很容易使钢水增碳，而电极端部的热剥落直接使石墨碎片进入炉渣而使钢水增碳，碳高会导致产品最终磁性能恶化。

若转炉出钢即去LF炉脱硫，必须先对钢水进行脱氧，LF炉脱氧的基本方法有沉淀脱氧和扩散脱氧，沉淀脱氧就是直接向钢液中加入与氧亲和力比铁与氧亲和力大的元素(脱氧剂)，使它夺取溶解于钢中的氧，生成不溶于钢液的氧比物，上浮进人炉渣，从而降低钢中的氧含量。扩散脱氧是以氧在金属液与炉渣间的分配定律作为基础。根据这个定律，当温度一定时，氧在金属液与炉渣间的分配比为一常数，即：

L0＝(∑FeO)/[O]＝常数                (1)

式中L0——氧的分配系数。

因此，只要人为降低渣中(FeO)的含量，必将引起氧自金属液向炉渣的扩散转移，从而达到脱除金属液中氧的目的。

扩散脱氧法，生产中依靠粉状炭粉、硅铁粉、硅钙粉或铝粉等脱氧剂加入渣中，对炉渣还原，使渣中(FeO)含量降低，从而达到降低钢液中[O]的目的，其脱氧反应可表示为：

[O]+[Fe]＝(FeO)                      (2)

y(FeO)+x(M)＝(MxOy)+y[Fe]            (3)

其中y与x分别是表示反应的平衡系数，扩散脱氧的优点是，由于脱氧反应在炉渣中进行，脱氧产物不易进入钢液中，故钢液较纯净。

硫是钢中一个很敏感的元素，它完全溶解于钢液中。LF炉的脱硫工艺是白渣脱硫法，即利用钢-渣界面反应和渣系脱硫，其反应机理如下：

3[S]+2[Al]+3(CaO)＝(Al₂O₃)+3(CaS)            (4)

目前工艺存在的问题

(1)、对原材料有严格要求，入炉废钢、造渣辅料含硫量要求低。

(2)、RH脱硫，造成RH插入管寿命大幅下降。

(3)、冷轧硅钢成品S仍较高，影响冷轧硅钢的成品性能。

发明内容

为了克服现有的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法的上述不足，本发明提供一种脱硫后钢水中硫含量较低的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法。

上述的(2)与(3)两者是或者关系，在不计插入管寿命与成本和生产节奏顺行的情况下是有可能将硫脱下来的。本发明利用RH脱碳前将冷轧无取向硅钢钢水先通过LF去除硫含量，可显著减少RH的脱硫成本，提高RH插入管寿命并保证冷轧无取向硅钢的产品性能。本发明由现有的“RH脱碳-RH脱氧-RH合金化脱硫-连铸”工艺改为“转炉出钢后脱氧-LF脱硫-RH脱碳-RH脱氧合金化-连铸”。

本专利利用LF炉去除冷轧无取向硅钢钢水中硫的方法包括下述依次的步骤：

I转炉出钢后脱氧

将重量百分比S≤0.0030％的预处理铁水倒入转炉，铁水温度不低于1280℃，扒净铁水渣.

加入转炉内的铁水和废钢，通过转炉冶炼，使钢水中含量的重量百分比C：0.03-0.05％，温度≥1680℃，转炉出钢，出钢过程中每吨钢水加入石灰2.1kg-2.9kg、预熔渣1.05kg-1.45kg与铝铁3.5kg-4.5kg，出钢后再向钢包内加入每吨钢水石灰3.5kg-4.5kg、预熔渣2.1kg-2.9kg与铝丸1.1kg-1.5kg，然后底吹氩气，流量150-200L/min，强搅拌3-5min脱氧，出站时钢水中氧≤5ppm。

II LF脱硫

将钢水送到LF工位，检测到站顶渣熔化良好，测温钢水温度≥1590℃，空间300-500mm，取样分析钢水中碳≤0.05％；

送电10-15min，送电过程中底吹氩流量控制在10-50L/min，然后停电，底吹氩流量150-200L/min强搅拌不低于15min，测温、取样分析并观察渣的颜色，要求钢渣颜色发白；

III RH脱碳

将钢包移到RH工位，抽真空3min，真空压强值缓慢下降到12000-20000Pa，以防钢水喷溅，测量钢水的温度不低于1610℃，取样分析钢水中的碳含量与铝含量的重量百分比，确定吹入的脱碳氧量，吹氧脱碳。

脱碳吹氧量计算：

O²(Nm³)＝钢水量(吨)×0.4+{[C]％+[Al]％}×10³            (5)

吹氧过程中，真空压强值的控制以保证过程不喷溅为准.一般为8500-12000Pa。

脱碳时间：保证真空压力值≤400Pa下循环13-15min取样确认[C]含量，钢水中的碳含量[C]≤0.0020％时，加铝，每吨钢水加4-5kg。加铝3min后取样，测温调整钢水温度，钢水的温度不低于1585℃，钢水中的C含量不大于0.0025％时，合金化。

IV RH合金化

合金化的条件是钢水加铝脱氧后即可按该钢种的成分要求加入合金，最终使钢水成分和温度满足成品的要求出站。

钢水出站后交下工序连铸浇钢。

上述的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，在步骤III RH脱碳中脱碳时间的确定，一般是保证真空压力值≤400Pa下循环15min取样确认[C]含量，当C含量高于0.0020％时，再延长脱碳时间1-2min.钢水中的C含量不大于0.0025％时，合金化。

上述的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，其特征是：步骤II

LF脱硫在氩强搅拌、测温与取样分析后，钢水温度≥1630℃，钢水中的S≤0.0030％时，将钢包开出LF工位扒渣，扒渣后残渣厚度不大于50mm。

上述的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，其特征是：步骤II LF脱硫在氩强搅拌、测温与取样分析后，钢水温度低于1630℃，钢水中的S大于0.0030％时，再二次送电12-14min(时间按实际测温值考虑，升温速度3.5℃/min)当钢水温度≥1630℃，钢水中S的重量百分比[S]≤0.0030％时钢包开出LF工位扒渣，扒渣后残渣厚度不大于50mm。

上述的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，其特征是：在步骤I转炉出钢后脱氧的出钢过程中，每吨钢水加入石灰2.5kg、预熔渣1.25kg与铝铁4kg，出钢后再向钢包内加入每吨钢水石灰4kg±0.5kg、预熔渣2.5kg与铝丸1.3kg。

上述的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，其特征是：步骤IILF脱硫在氩强搅拌、测温与取样分析后，如渣样冷却后观察颜色发黑，则每吨钢水加入铝粉0.40-0.50kg调渣。

本中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法通过LF脱硫，成品钢水中硫可降至20ppm-12ppm，比RH脱硫效果好且稳定(中低牌号RH脱硫率只达30％，而LF炉脱硫率可达60％以上)，脱硫效果提高后，可提高冷轧无取向硅钢的质量。提高RH插入管使用寿命，可大大降低RH的脱硫成本和钢中的硫含量，同时也提高了冷轧无取向硅钢的电磁性能。

具体实施方式：

下面结合实施例详细说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一

本实施例处理的是中牌号50TW470冷轧无取向硅钢钢水。钢包容量80吨。

中牌号50TW470冷轧无取向硅钢的成分的重量百分比为：

C≤0.004％；Si 1.50-1.70％；Mn 0.20-0.40％；P≤0.030％；S≤0.005％；Al 0.20-0.40％；其余为Fe与不可避免的杂质。

I转炉出钢后脱氧

将铁水中S含量的重量百分比S＝0.0024％的预处理铁水82吨和8吨废钢倒入转炉，铁水温度为1285℃，扒净铁水渣.通过转炉吹炼使钢水中C含量的重量百分比C＝0.046％，温度1690℃，钢水的成分的重量百分比达下述值时转炉出钢：

C 0.046％；Si 0.01％；Mn 0.02％；P 0.007％；S 0.0065％；其余为Fe与不可避免的杂质。

出钢过程中钢包内加石灰200kg、预熔渣100kg、铝铁300kg；出钢后再向包内加石灰300kg、预熔渣200kg、铝丸100kg，底吹氩气总流200L/min强搅拌5min，出站时测氧含量(出站前用定氧仪测定钢水中的氧含量)，钢水中氧为4.2ppm。

II LF脱硫

将钢水吊到LF工位，检测到站顶渣熔化良好，测钢水温度1600℃，空间450mm，取样分析钢水中碳的重量百分比为C＝0.0229％，Al＝0.030％，钢水的成分的重量百分比为：

C 0.0229％；Si 0.05％；Mn 0.04％；P 0.006％；S 0.0048％；Al 0.030％；其余为Fe与不可避免的杂质。

送电7min，送电过程中底吹氩40L/min，然后停电底吹氩气总流200L/min强搅拌15min，测温、取样并观察渣的颜色，钢水温度1590℃，因钢水温度低，达不到出站要求，进行二次送电13min，当钢水温度为1640℃，取样分析，钢水中S的重量百分比[S]＝0.0020％，钢水的成分的重量百分比为：

C 0.0314％；Si 0.01％；Mn 0.04％；P 0.006％；S 0.0020％；Al 0.020％；其余为Fe与不可避免的杂质。

钢包开出LF工位扒渣，残渣厚度为50mm。

III RH脱碳

将钢包移到RH工位，抽真空3min，真空压力值达20000Pa，测量钢水的温度1615℃，取样分析钢水中的碳含量(重量百分比)为C＝0.03％，Al＝0.02％，由(4)式确定吹脱碳氧量为82Nm³，18min后取样。此时，钢水的成分的重量百分比C：0.0014％；

吹氧开始至结束，要逐步降低真空压强值不小于8500Pa，不大于12000Pa过程要严格控制喷溅。

脱碳结束，加铝，每吨钢水加4.5kg。加铝3min后取样，测温调节钢水温度，钢水的温度1585℃，钢水中的C含量≤0.0020％时，合金化。此时钢水的成分的重量百分比为：

C 0.0014％；Si 0.01％；Mn 0.04％；P 0.006％；S 0.0018％；Al 0.34％；其余为Fe与不可避免的杂质。

IV RH合金化钢水温度1585℃加入低碳硅铁合金1950kg、电解锰合金240kg，合金化后，钢水的成分的重量百分比达下述值：

C 0.0019％；Si 1.63％；Mn 0.32％；P 0.008％；S 0.0020％；Al 0.32％；其余为Fe与不可避免的杂质。

钢包调出RH工位：交连铸工序浇注宽1260厘米，厚220厘米的铸坯。铸坯的成分的重量百分比为：

C 0.0020％；Si 1.64％；Mn 0.32％；P 0.009％；S 0.002％；Al 0.30％；其余为Fe与不可避免的杂质。

实施例二

本实施例处理的是低牌号50TW600冷轧无取向硅钢钢水，钢包容量80吨。

低牌号50TW600冷轧无取向硅钢的成分的百分比为：

C≤0.005％；Si 1.25-1.50％；Mn 0.2-0.4％；P≤0.020；S≤0.005％；Al 0.20-0.32％；其余为Fe与不可避免的杂质。

本实施例为下述依次的步骤：

I转炉出钢后脱氧

将铁水中S含量的重量百分比S＝0.0022％的预处理铁水82吨倒入转炉，铁水温度为1280℃，扒净铁水渣.通过转炉吹炼使钢水中C含量的重量百分比C＝0.03-0.05％，温度1680-1700℃，钢水的成分的重量百分比达下述值时转炉出钢：

C 0.03％；Si 0.01％；Mn 0.03％；P 0.011％；S 0.0052％；其余为Fe与不可避免的杂质。

出钢过程中向包内加石灰200kg、预熔渣100kg、铝铁300kg；出钢后再向包内加入石灰300kg、预熔渣150kg、铝丸80kg，底吹氩气总流200L/min强搅拌4min，出站测定氧含量，钢水中氧＝4ppm。

II LF脱硫

将钢水吊到LF工位，检测到站顶渣熔化良好，测钢水温度1620℃，空间400mm，取样分析钢水中碳的重量百分比为C＝0.0211％，Al＝0.036％，钢水的成分的重量百分比为：

C 0.0211％；Si 0.01％；Mn 0.03％；P 0.012％；S 0.0044％；Al 0.036％；其余为Fe与不可避免的杂质。

送电12min，送电底吹氩40L/min，然后停电强搅拌15min，底吹氩气流量200L/min，测温、取样并观察渣的颜色，钢水温度达到1633℃，取样分析，钢水中S的重量百分比[S]＝0.002％，钢水的成分的重量百分比为：

C 0.0331％；Si 0.02％；Mn 0.04％；P 0.011％；S 0.002％；Al 0.022％；其余为Fe与不可避免的杂质。

钢包开出LF工位扒渣，残渣厚度为40mm。

III RH脱碳

将钢包移到RH工位，抽真空4min，真空压力值20000Pa，测量钢水的温度1623℃，取样分析钢水中的碳含量(重量百分比)为C＝0.05％，Al＝0.02％，由(4)式确定吹脱碳氧量为102Nm³，吹氧脱碳。

吹氧开始至结束，要逐步降低真空压力值，不小于8500Pa(过程要严格控制喷溅)。18min后取样确认[C]含量

当钢水中[C]为0.0017％，加铝，每吨钢水加4.5kg。加铝3min后取样，测温调整钢水温度，钢水的温度1585℃，钢水中的C含量≤0.0020％时，合金化。此时钢水的成分的重量百分比为：

C 0.0017％；Si 0.01％；Mn 0.01％；P 0.005％；S 0.0015％；Al 0.39％；其余为Fe与不可避免的杂质。

IV RH合金化

钢水温度1585℃加入低碳硅铁合金1400kg、电解锰450kg合金化，循环至成分均匀，钢水的成分的重量百分比达下述值，钢包出RH工位：C 0.0024％；Si 1.36％；Mn 0.39％；P 0.009％；S 0.0017％；Al 0.341％；其余为Fe与不可避免的杂质。

然后出站浇注成宽1260厘米，厚220厘米的铸坯。铸坯的成分的重量百分比为：

C 0.003％；Si 1.38％；Mn 0.39％；P 0.009％；S 0.002％；Al 0.32％；其余为Fe与不可避免的杂质。

注：申请中件中的出钢指钢水通过转炉冶炼，由转炉倒入钢包的过程。出站为钢包由上工序转入下工序的过程.

Claims (2)

1.一种中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，它包括下述依次的步骤：

I转炉出钢后脱氧

将重量百分比S≤0.0030％的预处理铁水倒入转炉，铁水温度不低于1280℃，扒净铁水渣；

加入转炉内的铁水和废钢，通过转炉冶炼，使钢水中含量的重量百分比C：0.03-0.05％，温度≥1680℃，转炉出钢，出钢过程中每吨钢水加入石灰2.1kg-2.9kg、预熔渣1.05kg-1.45kg与铝铁3.5kg-4.5kg，出钢后再向钢包内加入每吨钢水石灰3.5kg-4.5kg、预熔渣2.1kg-2.9kg与铝丸1.1kg-1.5kg，然后底吹氩气，流量150-200L/min，强搅拌3-5min脱氧，出站时钢水中氧≤5ppm；

II LF脱硫

将钢水送到LF工位，检测到站顶渣熔化良好，测温钢水温度≥1590℃，空间300-500mm，取样分析钢水中碳≤0.05％；

送电10-15min，送电过程中底吹氩流量控制在10-50L/min，然后停电，底吹氩流量150-200L/min强搅拌不低于15min，测温、取样分析并观察渣的颜色，要求钢渣颜色发白/当渣样冷却后观察颜色发黑时，则每吨钢水加入铝粉0.40-0.50kg调渣：在氩强搅拌、测温与取样分析后，钢水温度≥1630℃，钢水中的S≤0.0030％时/当钢水温度低于1630℃，钢水中的S大于0.0030％时，再二次送电12-14min，当钢水温度≥1630℃，钢水中S的重量百分比[S]≤0.0030％时，将钢包开出LF工位扒渣，扒渣后残渣厚度不大于50mm；

III RH脱碳

将钢包移到RH工位，抽真空3min，真空压强值缓慢下降到12000-20000Pa，测量钢水的温度不低于1610℃，取样分析钢水中的碳含量与铝含量的重量百分比，确定吹入的脱碳氧量，吹氧脱碳；

脱碳吹氧量计算：

O²(Nm³)＝钢水量(吨)×0.4+{[C]％+[Al]％}×10³

吹氧过程中，真空压强值的控制以保证过程不喷溅为准；

脱碳时间：保证真空压力值≤400Pa下循环13-15min取样确认[C]含量，钢水中的碳含量[C]≤0.0020％时，加铝，每吨钢水加4-5kg；加铝3min后取样，测温调整钢水温度，钢水的温度不低于1585℃，钢水中的C含量不大于0.0025％时/当C含量高于0.0020％时，再延长脱碳时间1-2min.钢水中的C含量不大于0.0025％时，合金化；

IV RH合金化

合金化的条件是钢水加铝脱氧后即可按该钢种的成分要求加入合金，最终使钢水成分和温度满足成品的要求出站。

2.根据权利要求1所述的中低牌号冷轧无取向硅钢钢水的脱硫方法，其特征是：在步骤I转炉出钢后脱氧的出钢过程中，每吨钢水加入石灰2.5kg、预熔渣1.25kg与铝铁4kg，出钢后再向钢包内加入每吨钢水石灰4kg±0.5kg、预熔渣2.5kg与铝丸1.3kg。