利用洗炉钢直接冶炼合金品种钢的方法

摘要

本发明涉及利用洗炉钢直接冶炼合金品种钢的方法，属于电弧炉炼钢技术领域。本方法解决的技术问题是提供利用洗炉钢直接冶炼合金品种钢的方法，该方法包括电炉炼钢、LF精炼和VD真空处理，其中，所述电炉炼钢控制出钢渣中的MgO含量≤3.5％，LF精炼时间为60～80min；VD真空处理时间15～20min，VD真空处理结束后钢液静吹时间≥12min。采用本发明方法，可在电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢直接冶炼合金品种钢，既可适应钢企品种结构调整需要，又能为企业带来较好的效益。

说明书

技术领域

本发明涉及利用洗炉钢直接冶炼合金品种钢的方法，具体涉及电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼洗炉钢钢质纯净度的控制，属于电弧炉炼钢技术领域。

背景技术

电炉炉体耐火材料最普遍的损毁机理是侵蚀、冲刷、熔融、剥落和水化，这五种因素中最主要的是侵蚀和冲刷。耐火材料的碳成分由于氧化铁或氧气而被侵蚀，发生如下反应：FeO+C＝Fe+CO、O₂+2C＝2CO。渣中的氧化铁与砖衬的热面中的石墨或焦油/树脂反应，或氧气侵蚀砖衬冷面的石墨或碳粘结剂。此时耐火砖的表面强度降低导致剥落。而冲刷是由于钢水或熔渣流过耐火材料表面并物理地磨损或冲刷炉衬而导致了物理损毁。

电炉新修炉体或换渣线炉体开始使用时，由于耐火材料与钢液或炉渣第一次接触时，炉渣中的CaO、SiO₂、FeO与钢液中的Fe、Si、Al、Mn、C等渗入耐火材料的毛细孔道中，因此耐火材料表层被快速浸蚀，随后被浸蚀的耐火材料表面形成了一层致密的烧结层，阻碍了钢液或炉渣进一步向耐火材料的毛细孔道中渗透，浸蚀速率随之降低。因此电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1炉钢液被耐火材料污染的几率较高。另外，初期炉体耐火材料中的水分也被钢液吸收，钢液的氢含量增加。因此，国内钢企基本都规定电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢(通称“洗炉钢”)只能生产低端产品(如普碳钢)，原因就是生产“洗炉钢”时被浸蚀的耐火材料进入钢液后很难被去除，导致钢中的氢、氧含量及B、D、Ds类夹杂物偏高，钢质纯净度较差。我们曾对“洗炉钢”进行取样，发现钢中的氢含量≥4.5×10^-6，氧含量≥38×10^-6，B、D、Ds类夹杂物评级大于2.5级的几率较高，根本不具备生产合金品种钢的条件。

随着近年钢铁市场疲软及转炉流程低成本钢坯的冲击，电炉只能以合金品种钢为发展方向，一旦电炉新修炉体或换渣线炉体时，往往被迫亏本生产低端产品(如普碳钢)。因此，若能稳定控制“洗炉钢”的非金属夹杂物及气体含量，则可在电炉新修炉体或换渣线炉体时直接冶炼合金品种钢。

从目前已有的技术看，没有发现电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢直接冶炼合金品种钢的相关报道。

发明内容

本方法解决的技术问题是提供利用洗炉钢直接冶炼合金品种钢的方法，采用该方法，可 在电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢就直接冶炼合金品种钢。

本发明利用洗炉钢直接冶炼合金品种钢的方法，包括电炉炼钢、LF精炼和VD真空处理，其中，所述电炉炼钢控制出钢渣中的MgO含量≤3.5wt％，LF精炼时间为60～80min；VD真空处理时间15～20min，VD真空处理结束后钢液静吹时间≥12min。

优选的，VD真空处理的真空度≤67Pa。

进一步的，VD真空处理结束后，优选在氩气流量40～80Nl/min的条件下保持钢液静吹。

本发明中所述洗炉钢优选为电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢。

作为优选方案，所述电炉炼钢控制出钢渣中的MgO含量为2.5～3.4wt％，LF精炼时间为62～78min；VD真空处理时间16～18min，真空度为37～65Pa，VD真空处理结束后钢液静吹时间13～17min。

采用本发明方法，可在电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢直接冶炼合金品种钢，既可适应钢企品种结构调整需要，又能为企业带来较好的效益。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本方法可在电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢直接冶炼合金品种钢。

2、通过本方法可在电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢生产出[H]＜2×10^-6、[O]＜25×10^-6的连铸坯，钢中非金属夹杂物评级结果满足标准要求。

具体实施方式

本发明利用洗炉钢直接冶炼合金品种钢的方法，包括电炉炼钢、LF精炼和VD真空处理，其中，所述电炉炼钢控制出钢渣中的MgO含量≤3.5％，LF精炼时间为60～80min；VD真空处理时间15～20min，VD真空处理结束后钢液静吹时间≥12min。

电炉新修炉体或换渣线炉体开始使用时(主要是镁碳质耐火材料)，冶炼第1～3炉钢时耐火材料的浸蚀速率约为之后炉次的1～3倍，其中尺寸较大的MgO颗粒通过上浮进入钢渣中，钢渣中MgO颗粒大量增加。而MgO的熔点约2800℃，熔点较高，随着MgO的增加，钢渣的流动性随之变差，延缓渣钢间的化学反应，降低了钢渣吸附夹杂物的能力。而尺寸较小的MgO颗粒则较长时间悬浮于钢液中，并与钢种的Al2O3、SiO2等结合成复合夹杂物。故须严格控制电炉出钢时钢渣中MgO的含量。从目前控制电炉出钢渣中MgO的技术看，主要都是将炉渣中的MgO含量控制在5～12％，以此提高炉龄。电炉新修炉体或换渣线炉体开始使用时，由于耐火材料表面还没有形成了一层致密的烧结层，即使将炉渣中的MgO含量控制在5～12％，也不能减缓初期耐火材料的浸蚀，故应以控制夹杂物为主要目的。电炉冶炼采取一边补充渣料，一边流渣的操作模式，将新修炉体或换渣线炉体初期被浸蚀的耐火材料随炉渣流出。经大量试验发现，以电炉出钢前炉渣中MgO含量≤3.5％可作为新修炉体或换渣 线炉体初期被浸蚀的耐火材料被基本排除的依据。

电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼第1～3炉钢时对钢液中的夹杂物呈增加趋势，被浸蚀的耐火材料进入钢液后，尺寸较大的很快就通过上浮被去除，尺寸较小的则需要较长的时间才能上浮去除。因此延长LF精炼炉的时间，则利于钢液中的夹杂物充分上浮并被吸附去除。经试验，在LF精炼炉时间80min之内，钢液中的夹杂物随精炼时间增加而逐渐降低，从既保证钢质纯净度又不影响生产节奏考虑，将LF精炼炉时间控制为60～80min是适宜的。

电炉新修炉体或换渣线炉体开始使用时，因砌缝料及耐火砖本身都残留了部分水份(H₂O)，故电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼第1～3炉钢都存在增氢的问题。采取钢液真空处理(即真空脱氢)的措施，有效防止了钢液增氢。通过实践证明，在VD真空炉的真空度≤67Pa时，钢液真空保持时间大于15min就可确保钢中氢含量≤2.0ppm。但真空保持时间不宜过长，时间过长则增加能耗及生产成本。故钢液真空处理时间15～20min是较佳选择。

在钢液VD真空处理时，由于钢液剧烈搅拌，部份钢渣不可避免地卷入钢液中，因此需要通过钢液静吹来去除被卷入的钢渣。实践证明，在氩气流量40～80Nl/min的条件下保持钢液静吹时间12min以上，可有效净化钢液。

本发明所述的洗炉钢为电炉新修炉体或换渣线炉体冶炼的第1～3炉钢。

作为优选方案，所述电炉炼钢控制出钢渣中的MgO含量为2.5～3.4％，LF精炼时间为62～78min；VD真空处理时间16～18min，真空度为37～65Pa，VD真空处理结束后钢液静吹时间13～17min。

本发明中未提到的炼钢步骤均为现有技术，在此不做赘述。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1 电炉新炉体第1炉冶炼27MnCr的生产工艺

电炉新炉体第1炉冶炼27MnCr钢，控制如下参数：

[1]电炉出钢[C]＝0.06％，渣中(MgO)＝2.7％，出钢温度1634℃。

[2]LF精炼炉时间75min，出钢温度1647℃。

[3]钢液VD炉真空处理的真空度65Pa，处理时间17min。

[4]VD真空处理结束后钢液静吹时间13min，氩气流量65Nl/min。

[5]浇铸成∮280mm连铸坯,取样分析，结果：[H]＝1.1×10^-6，[O]＝20×10^-6。

[6]连铸坯轧管后非金属夹杂物评级结果见表1。

实施例2 电炉新炉体第3炉冶炼37Mn2的生产工艺

电炉新炉体第3炉冶炼37Mn2钢，控制如下参数：

[1]电炉出钢[C]＝0.09％，渣中(MgO)＝3.2％，出钢温度1628℃。

[2]LF精炼炉时间62min，出钢温度1643℃。

[3]钢液VD炉真空处理的真空度41Pa，处理时间16min。

[4]VD真空处理结束后钢液静吹时间16min，氩气流量60Nl/min。

[5]浇铸成∮350mm连铸坯取样结果：[H]＝0.6×10^-6，[O]＝17×10^-6。

[6]连铸坯轧管后非金属夹杂物评级结果见表1。

实施例3 电炉换渣线炉体第1炉冶炼X42钢的生产工艺

电炉换渣线炉体第1炉冶炼X42钢，控制如下参数：

[1]电炉出钢[C]＝0.04％，渣中(MgO)＝2.5％，出钢温度1651℃。

[2]LF精炼炉时间67min，出钢温度1655℃。

[3]钢液VD炉真空处理的真空度37Pa，处理时间18min。

[4]VD真空处理结束后钢液静吹时间17min，氩气流量40Nl/min。

[5]浇铸成∮200mm连铸坯取样结果：[H]＝0.8×10^-6，[O]＝24×10^-6。

[6]连铸坯轧管后非金属夹杂物评级结果见表1。

实施例4 电炉换渣线炉体第2炉冶炼L245N的生产工艺

电炉换渣线炉体第2炉冶炼L245N钢，控制如下参数：

[1]电炉出钢[C]＝0.04％，渣中(MgO)＝3.4％，出钢温度1649℃。

[2]LF精炼炉时间78min，出钢温度1657℃。

[3]钢液VD炉真空处理的真空度52Pa，处理时间16min。

[4]VD真空处理结束后钢液静吹时间13min，氩气流量80Nl/min。

[5]浇铸成∮200mm连铸坯取样结果：[H]＝0.6×10^-6，[O]＝23×10^-6。

[6]连铸坯轧管后非金属夹杂物评级结果见表1。

实施例5 电炉新炉体第1炉冶炼30Mn的生产工艺

电炉新炉体第1炉冶炼30Mn钢，控制如下参数：

[1]电炉出钢[C]＝0.06％，渣中(MgO)＝3.1％，出钢温度1644℃。

[2]LF精炼炉时间65min，出钢温度1645℃。

[3]钢液VD炉真空处理的真空度45Pa，处理时间17min。

[4]VD真空处理结束后钢液静吹时间15min，氩气流量50Nl/min。

[5]浇铸成∮200mm连铸坯取样结果：[H]＝0.9×10^-6，[O]＝19×10^-6。

[6]连铸坯轧管后非金属夹杂物评级结果见表1。

表1 非金属夹杂物评级结果