一种超低碳纯净钢以循环真空脱气法脱硫的方法

摘要

一种超低碳纯净钢以循环真空脱气法脱硫的方法，它包括下述的步骤：(一)铁水预处理脱硫 采用喷吹颗粒镁对高炉铁水脱硫，脱硫后进行扒渣处理扒除大部分脱硫渣；(二)顶底复吹转炉脱碳、脱磷：将脱硫铁水加入顶底复吹转炉进行吹炼，进行脱碳脱磷处理，出钢时不进行合金化，出钢过程加入合成渣；(三)RH深脱碳、脱硫：a.将倒入钢水的钢包运到RH工位进行真空下碳氧反应深脱碳处理，将碳脱到0.001％～0.0025％；b. RH脱碳结束后进行加铝脱氧，将溶解氧脱到不大于0.0005％；c.脱氧结束2～3min加入脱硫剂低碳活性石灰脱硫；(四)连铸。超低碳纯净钢以循环真空脱气法脱硫的方法成本低、脱硫率高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种超低碳纯净钢RH脱硫的方法，即超低碳纯净钢以循环真空脱气法脱硫的方法。

背景技术

除易切削钢外，通常硫是钢中的有害元素，硫在钢中形成硫化物夹杂，降低钢的延展性和韧性，特别是冲击韧性。含硫高时会导致钢材氢诱导裂纹的发生，钢材的抗腐蚀能力大为降低，特别是对石油管线来说危害更大。焊接性能是钢材最重要的使用性能之一，含硫高时对钢的焊接性能不利，当硫以硫化铁的形式存在时，会引起热脆，显著降低钢的热加工性能。因此，提高钢的纯净度，降低硫含量对提高钢材性能和减少缺陷至关重要。

随着国内外市场的需求，对钢材质量的要求越来越严格，一些超低碳纯净钢生产过程中需要在RH工序进行脱硫处理。目前RH处理过程的脱硫方法有RH喷吹脱硫粉剂和RH真空室投入脱硫剂两种。RH喷粉脱硫率较高，但需要复杂、昂贵的喷吹设备，RH真空室投入脱硫剂相对脱硫率较低，不需要添加、改造任何设备，方法简便。满足该要求的脱硫剂主要有两大类：一类是CaO-CaF₂渣系，以石灰和萤石为主要组成。这种脱硫剂脱硫效果较理想，但组分中的萤石严重侵蚀RH槽体及插入管耐火材料，同时还污染环境；另一类是CaO-Al₂O₃一SiO₂渣系，以石灰和铝钒土为主要组成，经电炉融成铝酸钙，其熔点大大降低，用于RH脱硫时成渣速度快，对真空槽体耐材侵蚀很小，但这类脱硫剂经过电炉熔融，含碳较高，不适于冶炼超低碳钢，同时预熔铝酸钙碱度很低，其中的石灰经熔融后，反应活性下降，在RH脱硫过程中还需再加石灰，脱硫成本较高。

发明内容

为了克服现有超低碳纯净钢以循环真空脱气法脱硫的方法的上述不足，本发明提供一种成本低、脱硫率高的超低碳纯净钢以循环真空脱气法脱硫的方法。

本超低碳纯净钢以钢液循环真空脱气法脱硫的方法包括下述依次的步骤：

(一)铁水预处理脱硫

采用喷吹颗粒镁对高炉铁水脱硫，每吨铁水加0.4～0.5kg颗粒镁，脱硫后硫的质量百分含量达0.001％～0.005％，脱硫后进行扒渣处理扒除大部分脱硫渣，扒除量不少于脱硫渣质量的90％。

(二)顶底复吹转炉脱碳、脱磷

将脱硫后铁水加入顶底复吹转炉进行吹炼，进行脱碳脱磷处理，钢水成分的质量的百分配比与温度达到下述要求后挡渣出钢：

C 0.02％～0.05％  Si≤0.02％  Mn 0.01％～0.10％  P≤0.008％S≤0.006％  [0]：0.07～0.09％  0.0008％≤N≤0.003％

其余为Fe与不可避免的杂质。钢水温度不低于1680℃。

出钢时不进行合金化，出钢过程加入合成渣，合成渣在出钢过程中随钢流加入钢包内。(所加的合成渣成分：CaO：40～60％，Al₂O₃：20～50％，MgO：5～15％，SiO₂≤5％)合成渣的加入量为每吨钢水加2～6kg，改变炉渣渣系为CaO-SiO₂-Al₂O₃渣系。

(三)RH深脱碳、脱硫

a将倒入钢水的钢包运到RH工位，钢水温度不低于1600℃，进行真空下碳氧化应深脱碳处理，将碳脱到0.001％～0.0025％，脱碳结束。在脱碳过程中，钢水温度低于1600℃时，加铝吹氧升温，深脱碳处理时间16～24min，一般为20min，深脱碳时的真空度为50～150Pa，一般为100Pa。

b RH脱碳结束后进行加铝脱氧，每吨钢水铝加入量为0.7kg～2kg，脱氧时，钢水温度不低于1560℃，真空度67Pa～200Pa，将溶解氧脱到不大于0.0005％，脱氧结束；

c脱氧结束2～3min加入脱硫剂粒度5～8mm的低碳活性石灰(C≤0.02％，CaO≥90％)，每吨钢水加入量为2～8kg，脱硫剂石灰加入采用连续均匀加入，脱硫剂加完后钢水保持高真空，在真空度67pa～100pa下循环搅拌5～10min，在RH真空室内钢液面形成低熔点CaO-Al₂O₃渣系进行脱硫。经过脱硫处理，钢中硫含量降低为0.0015～0.0050％，脱硫率达到30～50％，满足了超低碳纯净钢低硫含量要求。

上述的钢水可连铸或模铸成钢锭。

(四)连铸

钢包吊到连铸工序进行连铸，连铸采用氩气全程保护浇注。

本超低碳纯净钢以钢液循环真空脱气法脱硫的方法，脱硫率达到30～50％，同时不会造成钢液增碳，满足了超低碳纯净钢低硫含量的要求；RH脱硫过程不采用CaF₂，脱硫过程钢水不增碳，同时减少了对插入管的侵蚀以及对环境的污染；降低了RH脱硫成本。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明本发明的超低碳纯净钢RH脱硫方法的具体实施方式，但本超低碳纯净钢脱硫方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例一

本实施例是用180吨转炉+RH精炼炉生产超低碳IF钢，实际处理量195吨。

本实施例冶炼的超低碳钢IF钢的成分的质量百分配比为：

C 0.0022％    Si 0.02％      Mn 0.15％

P 0.008％     S  0.0036％    Al 0.04％    N 0.0025％

其余为Fe与不可避免的杂质。

本实施例的步骤依次为：180吨铁水预处理脱硫→180吨顶底复吹转炉脱碳、脱磷→180吨RH深脱碳、脱硫、脱氧→连铸。

本实施例的具体步骤依次如下：

(一)铁水预处理脱硫

采用喷吹颗粒镁85kg脱硫，脱硫后硫含量达到0.0025％，脱硫后进行扒渣处理扒除大部分脱硫渣，扒除90％的脱流渣。

(二)顶底复吹转炉脱碳、脱磷

将脱硫后铁水加入顶底复吹转炉进行吹炼，进行脱碳脱磷处理，钢水的成分与温度达到下述要求后挡渣出钢：

C 0.026％    Si 0.02％    Mn 0.08％    P 0.006％

S 0.0058％    [O]：0.08％    N 0.0025％

其余为Fe与不可避免的杂质。钢水温度1685℃。

出钢时不进行合金化，出钢过程加入合成渣600kg进行炉渣调整，改变炉渣渣系。

(三)RH深脱碳、脱硫

a将倒入钢水的钢包运到RH工位，钢水温度1620℃，进行真空下碳氧反应深脱碳处理，将碳脱到0.002％，脱碳结束。在脱碳过程中，钢水温度不低于1600℃，深脱碳处理时间20min，深脱碳时的真空度为100Pa。

b RH脱碳结束后进行加铝脱氧，加铝580kg(其中有150kg铝进入钢液成为合金元素，钢水中铝含量为：Al：0.02％～0.06％)。脱氧时，钢水温度1565℃，真空度80Pa，将钢中的溶解氧脱到0.0003％(3ppm)，脱氧结束；

c脱氧结束3min加入脱硫剂粒度5～8mm的低碳活性石灰(C≤0.02％，CaO≥90％)850kg，脱硫剂石灰加入采用连续均匀加入，脱硫剂加完后钢水保持高真空，在真空度80pa下循环搅拌8min，经过处理钢中硫含量由原来的0.0058％降低为0.0036％，脱硫率达到37.9％，满足了超低碳钢IF钢低硫含量要求，脱硫前后取样分析钢水碳含量，分别为0.0021％、0.0022％，基本没有变化。

(四)连铸

连铸采用氩气全程保护浇注，铸成12000mm长1580mm宽230mm高的板坯。

实施例二

本实施例是用180吨转炉+RH精炼炉冶炼纯铁，实处理量为190吨。

本实施例冶炼的超低碳钢纯铁的成分的质量百分配比为：

C 0.0022％   Si 0.04％    Mn 0.06％

P 0.008％    S  0.0043％  Al 0.040％    N 0.0022％

其余为Fe与不可避免的杂质。

本实施例的步骤依次为：180吨铁水预处理脱硫→180吨顶底复吹转炉脱碳、脱磷→180吨RH深脱碳、脱硫→连铸。

本实施例的具体步骤依次如下：

(一)铁水预处理脱硫

采用喷吹颗粒镁90kg脱硫，脱硫后硫含量达到0.002％，脱硫后进行扒渣处理扒除大部分脱硫渣，扒除90％的脱流渣。

(二)顶底复吹转炉脱碳、脱磷

将脱硫后铁水加入顶底复吹转炉进行吹炼，进行脱碳脱磷处理，钢水的成分与温度达到下述要求后挡渣出钢：

C 0.024％    Si 0.016％  Mn 0.06％  P 0.008％  S 0.006％

[0]：0.08％  N  0.0026％

其余为Fe与不可避免的杂质。钢水温度1690℃

出钢时不进行合金化，出钢过程加入合成渣600kg进行炉渣调整，改变炉渣渣系。

(三)RH深脱碳、脱硫

a将倒入钢水的钢包运到RH工位，钢水温度不低于1630℃，进行真空下碳氧反应深脱碳处理，将碳脱到0.0015％，脱碳结束。在脱碳开始，钢水温度不低于1600℃，深脱碳时的真空度为80Pa。

b RH脱碳结束后进行加铝脱氧，加铝480kg(其中有150kg铝进入钢液成为合金元素，钢水中铝含量Al≤0.06％)。脱氧时，钢水温度1570℃，真空度80Pa，将钢中的溶解氧脱到0.0002％(2ppm)脱氧结束；

c脱氧结束2min加入脱硫剂低碳活性石灰(C≤0.02％，CaO≥90％)780kg，脱硫剂石灰加入采用连续均匀加入，脱硫剂加完后钢水保持高真空，在真空度80pa下循环搅拌10min，经过处理钢中硫含量由原来的0.0062％降低为0.0043％，脱硫率达到30.6％，满足了超低碳钢IF钢低硫含量要求，脱硫前后取样分析钢水碳含量，分别为0.0022％、0.0022％，没有变化。

(四)连铸

连铸采用氩气全程保护浇注，铸成12000mm长1580mm宽230mm高的板坯。

实施例三

本实施例是用80吨转炉+RH精炼炉生产超低碳IF钢，处理量为82吨。

本实施例冶炼的超低碳钢IF钢的成分的质量百分配比为

C 0.0022％    Si 0.02％    Mn 0.16％

P 0.008％     S  0.0040％  Al 0.04％    N 0.003％

其余为Fe与不可避免的杂质。

本实施例的步骤依次为：80吨铁水预处理脱硫→80吨顶底复吹转炉脱碳、脱磷→80吨RH深脱碳、脱硫→连铸。

(一)铁水预处理脱硫

采用喷吹颗粒镁40kg脱硫，脱硫后硫含量达到0.003％，脱硫后进行扒渣处理扒除大部分脱硫渣，扒除90％的脱流渣。

(二)顶底复吹转炉脱碳、脱磷

将脱硫后铁水加入顶底复吹转炉进行吹炼，进行脱碳脱磷处理，成分与温度达到下述要求后挡渣出钢：

C 0.025％    Si  0.014％    Mn 0.07％    P 0.006％

S 0.0059％   [O]：0.08％    N  0.0024

其余为Fe与不可避免的杂质。钢水温度1700℃

出钢时不进行合金化，出钢过程加入合成渣300kg进行炉渣调整，改变炉渣渣系。

(三)RH深脱碳、脱硫

a将倒入钢水的钢包运到RH工位，钢水温度1630℃，进行真空下碳氧反应深脱碳处理，将碳脱到0.0015％，脱碳结束。在脱碳开始，发现钢水温度低于1600℃，加铝吹氧钢水升温到1620℃，深脱碳处理时间18min，深脱碳时的真空度为80Pa。

b RH脱碳结束后进行加铝脱氧，加铝182kg(其中有45kg铝进入钢液成为合金元素，钢水中铝含量为：Al：0.02％～0.06％)，脱氧时，钢水温度1560℃，真空度100Pa，将钢水中的溶解氧脱到0.0002％(2ppm)，脱氧结束；

c脱氧结束3min加入脱硫剂低碳活性石灰(C≤0.02％，CaO≥90％)460kg，脱硫剂石灰加入采用连续均匀加入，脱硫剂加完后钢水保持高真空，在真空度80pa下循环搅拌5min，经过处理钢中硫含量由原来的0.0059％降低为0.0040％，脱硫率达到32.2％，满足了超低碳钢IF钢低硫含量要求，脱硫前后取样分析钢水碳含量，分别为0.0023％、0.0022％，基本没有变化。

(四)连铸

连铸采用氩气全程保护浇注，铸成10000mm长1280mm宽220mm高的板坯。

说明

1-本申请文件中的百分配比均是质量百分配比。

2-IF钢(Interstitial Free Steel)即无间隙原子钢，是在超低碳、氮钢(一般要求C≤0.005％，N≤0.004％)中加入一定量的钛、铌合金元素，使钢中碳、氮原子被固定成碳化物、氮化物，而钢中无间隙原子存在的钢种。

3-在步骤(二)顶底复吹转炉脱碳、脱磷时，三个实施例转炉出钢时成分为具体值，但转炉出钢时元素有微小的波动。