CN106399638A - 基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，该方法在转炉出钢阶段，转炉出钢温度为1690℃±10℃；在氩站对钢水进行快速定氧，根据氧含量确定铝的加入量；钢包炉造渣阶段确定合适渣系成分和碱度；钢包炉加热阶段：钢水到站后，下电极对钢水加热，加热功率分段控制，前期渣面结壳，化渣采用低档位；熔渣熔化后，渣面覆盖均匀，则采用高档位升温，后期采用点加热，一次加热升温到位。本发明能降低5分钟左右，缩短了工序周期；平均缩短电极加热时间1min，降低了电能消耗；采用新的渣系成分后，提高了脱硫效率，降低了石灰消耗3kg/吨钢。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢炉外精炼领域，具体地指一种基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法。
背景技术
钢包炉(Ladle Furnace简称LF炉)是一种以电弧加热，氩气搅拌的二次精炼电弧炉，钢包炉精炼的主要功能为调整碳含量、脱硫、调温、去除夹杂物及成分微调，在钢厂得到广泛应用。目前，高强钢冶炼工艺路线中深脱硫的一般由精炼工序完成，精炼的周期必须与连铸机的周期相匹配，因此要求精炼必须快速完成脱硫、脱氧、去除夹杂物的任务，要达到此目的必须提高钢包炉的冶炼效率。
CSP厂高强钢的炼钢冶炼工艺路线一般为：转炉→氩站→钢包炉→连铸，氩站吹氩5min，加铝脱氧，在钢包炉内加入碱度为10.6的CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系，然后加热造白渣，使熔渣具有脱硫的能力，吹氩搅拌并用铝丸调整熔渣的氧化性。目前，整个精炼周期平均为51min左右，该工艺存在精炼周期较长，影响生产节奏，而且还存在脱硫效率不高，加热时间长，石灰消耗过大，生产成本较高。为了提高钢包炉精炼过程的冶炼效率，通常采用提高电极加热功率、加大石灰加入量等办法，这些方法会降低电极使用寿命，增加生产成本。
发明内容
本发明针对现有精炼工艺存在精炼周期较长，影响生产节奏，造成炉机之间的不匹配，而且还存在脱硫效率不高，加热时间长，石灰消耗过大，生产成本较高等问题。提供了一种基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法。
为实现上述目的，本发明提供的一种基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，所述方法包括转炉出钢、氩站快速定氧加铝、钢包炉造渣、钢包炉加热和连铸五大阶段，其中，
1)转炉出钢阶段，转炉出钢温度为1690℃±10℃；其较常规冶炼方法提高10～15℃，提高出钢温度可以减少钢包炉的升温加热时间，既可以缩短工序时间，还能降低电耗；
2)氩站快速定氧加铝阶段，在氩站对钢水进行快速定氧，根据氧含量确定铝的加入量；
3)钢包炉造渣阶段，确定合适渣系成分和碱度；合适的渣系成分和碱度会增加钢渣反应表面积，熔渣具备良好的流动性，使脱硫元素迅速溶解到钢中与硫结合成稳定的硫化物，具有更好的脱硫效果，降低脱硫剂消耗。钢包炉采用到站先快速造白渣，使熔渣具有脱硫的能力，并利用加热过程脱硫，到达快速造渣脱硫缩短精炼周期的目的。
4)钢包炉加热阶段：钢水到站后，下电极对钢水加热，加热功率分段控制，前期渣面结壳，化渣采用低档位；熔渣熔化后，渣面覆盖均匀，则采用高档位升温，后期采用点加热，一次加热升温到位。采用一次加热模式，升温效率最高，减少频繁加热对钢液的二次污染，缩短精炼周期，提高钢水纯净度。
进一步地，所述氩站快速定氧加铝阶段，钢水温度、渣中FeO恒定时，加铝量mAl＝脱氧反应耗铝量+钢中Als需要的铝量，每炉钢的应加铝量mAl与钢水中预吹氩后[O]的质量分数及钢水中[Als]关系为:mAl＝K·ω(O)(预吹氩后)+ω(Als)，其中K为常数，根据2Al+3[O]＝Al2O3化学反应以及钢包炉的实际情况确定，加铝量mAl的单位为kg/炉；w(O)-定氧的值，即[O]的质量分数，单位10-6)。和以前的根据试样分析结果来确定铝加入量相比，节省了工序时间，减少了温降，同时提升了氩站[Als]的一次命中率。
再进一步地，所述钢包炉造渣阶段，渣系成分和碱度如下表所示：
再进一步地，所述渣系成分和碱度如下表所示：
| 项目 | CaO | Al2O3 | FeO+MnO | SiO2 | MgO | R |
| 渣系成分(％) | 52.6 | 20.4 | 0.9 | 7.6 | 6.0 | 7.0 |
本发明与现有技术相比，充分利用了高出钢温度的有利条件，加上其它工艺条件的改善，能大幅提高高强钢的钢包炉精炼效率：
(1)钢包炉精炼周期和常规方法相比，能降低5分钟左右，缩短了工序周期；
(2)平均缩短电极加热时间1min，降低了电能消耗；
(3)采用新的渣系成分后，提高了脱硫效率，降低了石灰消耗3kg/吨钢。
(4)提高出钢温度，减少加热时间；钢包炉快速造渣，一次加热降低精炼周期，为高强钢高效冶炼创造了有利条件，高强钢的典型拉速合格率(≥4.4m/min)不断提升，达到了88％的水平，提升15％以上。
具体实施方式
为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
实施例1：80吨钢包炉
基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，包括转炉出钢、氩站快速定氧加铝、钢包炉造渣、钢包炉加热和连铸五大阶段，其中，
1)转炉出钢阶段：转炉出钢温度控制在1685℃-1695℃；出钢过程中采用渣洗工艺，形成精炼初渣：出钢采用高铝铁、硅锰合金进行充分脱氧，过程加入石灰350～450kg/炉，精炼渣80kg/炉，基本形成精炼初渣。
2)氩站快速定氧加铝阶段：氩站吹氩5min以上，氩站定氧喂铝线，钢中氧含量w(O)为650ppm，钢种要求的(Als)为0.04％，钢包炉为80吨时，根据2Al+3[O]＝Al2O3化学反应以及钢包炉的实际情况，确定K为0.11，公式确定每炉钢的应加铝量mAl＝0.11·650+32＝104kg/炉。
3)钢包炉造渣阶段：钢包炉采用到站先快速造白渣，钢包炉渣采用新的渣系成分，熔渣具有快速脱硫的能力，并利用加热过程脱硫，加热完大氩搅拌并用铝丸调整熔渣的氧化性，到达快速造渣脱硫缩短精炼周期的目的。
表3钢包炉渣系成分
| 项目 | CaO | Al2O3 | FeO+MnO | SiO2 | MgO | R |
| 渣系成分(％) | 52.6 | 20.4 | 0.9 | 7.6 | 6.0 | 7.0 |
4)钢包炉加热阶段：钢水到站后，下电极对钢水加热，加热功率分段控制，前期渣面结壳，化渣采用低档位功率加热，加热功率为7MVA；熔渣熔化后，渣面覆盖均匀，则采用高档位升温，功率为8MVA，最后点加热控制温度，加热功率6.5MVA。
5)其他：其他制度按常规钢种的相关制度进行。
实施例2 150吨钢包炉
基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，包括转炉出钢、氩站快速定氧加铝、钢包炉造渣、钢包炉加热和连铸五大阶段，其中，
1)转炉出钢阶段：转炉出钢温度1680℃-1690℃；出钢采用渣洗工艺，形成精炼初渣。出钢采用高铝铁、硅锰合金进行充分脱氧，过程加入石灰600～800kg/炉，精炼渣150kg/炉，基本形成精炼初渣。
2)氩站快速定氧加铝阶段：氩站吹氩5min以上，氩站定氧喂铝线，钢中氧含量w(O)为620ppm，钢种要求的(Als)为0.04％，钢包炉为150吨时，根据2Al+3[O]＝Al2O3化学反应以及钢包炉的实际情况，确定K为0.19，公式确定每炉钢的应加铝量mAl＝0.19·620+60＝178kg/炉。
3)钢包炉造渣阶段：钢包炉采用到站先快速造白渣，钢包炉渣采用新的渣系成分，熔渣具有快速脱硫的能力，并利用加热过程脱硫，加热完大氩搅拌并用铝丸调整熔渣的氧化性，到达快速造渣脱硫缩短精炼周期的目的。
表4.钢包炉渣系成分
| 项目 | CaO | Al2O3 | FeO+MnO | SiO2 | MgO | R |
| 渣系成分(％) | 53.5 | 19.8 | 1.0 | 7.4 | 6.2 | 7.3 |
4)钢包炉加热阶段：钢水到站后，下电极对钢水加热，加热功率分段控制，前期渣面结壳，化渣采用低档位功率加热，加热功率为11MVA；熔渣熔化后，渣面覆盖均匀，则采用高档位升温，功率为12MVA，最后点加热控制温度，加热功率10.5MVA。
5)其他：其他制度按常规钢种的相关制度进行。
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (4)
1.一种基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，所述方法包括转炉出钢、氩站快速定氧加铝、钢包炉造渣、钢包炉加热和连铸五大阶段，其特征在于：
1)在转炉出钢阶段，转炉出钢温度为1690℃±10℃；
2)在氩站快速定氧加铝阶段，在氩站对钢水进行快速定氧，根据氧含量确定铝的加入量；
3)钢包炉造渣阶段，确定合适渣系成分和碱度；
4)钢包炉加热阶段：钢水到站后，下电极对钢水加热，加热功率分段控制，前期渣面结壳，化渣采用低档位；熔渣熔化后，渣面覆盖均匀，则采用高档位升温，后期采用点加热，一次加热升温到位。
2.根据权利要求1所述基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，其特征在于：所述氩站快速定氧加铝阶段，钢水温度、渣中FeO恒定时，加铝量mAl＝脱氧反应耗铝量+钢中Als需要的铝量，每炉钢的应加铝量mAl与钢水中预吹氩后[O]的质量分数及钢水中[Als]关系为:mAl＝K·ω(O)(预吹氩后)+ω(Als)，其中K为常数，根据2Al+3[O]＝Al2O3化学反应以及钢包炉的实际情况确定，加铝量mAl的单位为kg/炉；w(O)-定氧的值即[O]的质量分数，单位10-6)。
3.根据权利要求1或2所述基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，其特征在于：所述钢包炉造渣阶段，渣系成分和碱度如下表所示：
4.根据权利要求3所述所述基于薄板坯连铸连轧生产高强钢的钢包炉高效精炼方法，其特征在于：所述渣系成分和碱度如下表所示：
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