專利名稱：一種鋼包精煉爐頂?shù)讖痛得摎浞椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋼包精煉爐(LF爐)頂?shù)?復吹脫氫方法。
背景技術(shù)：
氫是鋼中的有害元素，它的存在極大地危害鋼的性能，導致氫脆、白 點等現(xiàn)象。大量試驗表明當鋼中氫含量低于2ppm時其對鋼的性能危害基 本可以忽略。
煉鋼精煉過程脫氫方法有物理方法和化學方法。
物理方法為真空脫氫法，包括已公開專利的VD法、RH法、DH法等， 其共同特點是真空條件下使氣液兩相中氫的濃度差增加，極大地改善了脫 氫的動力學條件，從而使鋼中的氫含量降到極低水平。
化學方法脫氫主要通過在鋼包精煉爐(LF爐)上通過噴吹裝置向爐 內(nèi)噴入化學粉劑從而達到脫氫的目的，如中國專利號CN185100331公開 的發(fā)明采用噴射冶金合成粉劑脫氫，中國專利號CN86107918公開的發(fā)明 采用稀土合金脫氫方法，中國專利號CN1030793公開的發(fā)明采用噴吹CC14 與Ar混合脫氫方法。
真空脫氫法存在的問題是，由于真空設(shè)施投資較大、抽真空成本高昂， 因此鋼種經(jīng)過真空流程將會大幅度增加產(chǎn)品成本，而且由于真空處理時沒 有加熱系統(tǒng)，對于鋼液的溫度控制以及工藝流程的連續(xù)性造成了影響。
噴射化學粉劑脫氫法的問題是，由于噴吹化學粉劑技術(shù)目前尚未成 熟，而且噴吹粉劑會增加鋼中夾雜，從而導致鋼液潔凈度的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋼包精煉爐頂?shù)讖痛得摎浞椒ǎ梢詫崿F(xiàn)不 經(jīng)過真空流程脫除鋼中氫，簡化煉鋼工藝流程，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn) 效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是 一種鋼包精煉爐頂?shù)讖痛得摎浞椒?，其包括如下步驟
a) 將鋼包精煉爐原有石墨電極更換為中空石墨電極，從中空石墨電極 頂部吹入氣體，底部透氣裝置底吹A(chǔ)r;鋼包精煉爐鋼包進入加熱工 位，降電極，根據(jù)鋼種的不同，接通底吹管路，打開透氣閥，進行 底吹氬氣攪拌，開始鋼包精煉爐正常冶煉處理；
b) 鋼包精煉爐正常冶煉過程完畢，鋼液中除氫外其他成分基本合格后，
根據(jù)鋼包精練爐鋼包容量大小不同即0.05t 300t及所冶煉鋼種的不 同，控制好底吹透氣磚的流量《10mVmin和壓力0.01MPa 10MPa， 打開頂吹氣管路閥門頂吹氬氣，氣體壓力0.01MPa 10MPa，流量《 10mVmin及吹氣時間《60min ，在爐內(nèi)形成良好的脫氫條件；
c) 采用頂?shù)讖痛? 60min，然后提升電極，同時停止頂吹氣體和底吹 氣體，或者只停止頂吹氣體，繼續(xù)進行底吹操作；
d) 最后停止鋼包精煉爐全部操作，將鋼包送入下一工位。 本發(fā)明改造鋼包精煉爐(LF爐)電極系統(tǒng)，將原來的實心石墨電極
替換成中空石墨電極，中空石墨電極與頂吹供氣系統(tǒng)相連接，此頂吹系統(tǒng) 與LF爐原有底吹裝置相結(jié)合，通過在LF爐內(nèi)頂?shù)淄瑫r吹入氣體，達到脫 除鋼中氫的目的。
中空石墨電極的孔徑為電極直徑的1/20至3/5，在LF爐精煉期間， 通過鋼包底部的透氣磚和頂部中空石墨電極同時吹入氣體，利用鋼中氫與 等離子體組分中的元素發(fā)生化學反應、吹入的氣體形成的微細氣泡增大脫 氫反應的界面積和氫氣泡的形核核心的作用，從而形成了有利于脫氫的熱 力學和動力學條件，將鋼中的氫除去。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1. LF爐頂?shù)讖痛得摎浞ú恍鑼ΜF(xiàn)有設(shè)備進行較大幅度的改動，只需對石 墨電極進行鉆孔加工，加裝一套頂吹氣系統(tǒng)，設(shè)備即可滿足要求。
2. 在不采用真空流程的情況下，本發(fā)明也可使鋼中氫含量降到2ppm以 下，最低可達到0.7ppm，完全可以替代真空流程脫氫。
3. LF爐頂?shù)讖痛得摎浞ㄏ啾扔谡婵彰摎夥ǎ梢愿玫貙囟冗M行控制， 從而更好地與連鑄工藝相配合。


圖1為本發(fā)明使用的鋼包精煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中符號說明
2 二次大電流導體 3 5等離子電弧 6 8 熔渣 道 11 鋼包車
含氫氣體源(a氣體l; b氣體2;氣體3) 頂吹氣體閥站
(A減壓閥；B截止閥；C流量計；D流量調(diào)節(jié)閥；E快速切斷閥)
15 混氣包 16流量控制閥 17頂吹氣體管路及連接裝置
18合金加料裝置
1
4 7
10
13
14
交流電源
中空石墨電極
鋼包
底氣管道
電極夾持器 鋼包蓋 9 鋼水
12 底吹透氣塞
具體實施例方式
參見圖1，其所示為本發(fā)明實施例所采用的三相交流鋼包精煉爐結(jié)構(gòu) 示意圖，交流供電電源1連接二次大電流導體2后與電極夾持器3連接， 中空石墨電極4被電極夾持器3把持，實現(xiàn)中空石墨電極4的升降并向其 導電，中空石墨電極4通過鋼包蓋6上開設(shè)的電極孔穿過鋼包蓋6進入鋼 包7內(nèi)，通過中空石墨電極4的升降實現(xiàn)與爐渣8和鋼水9的接觸和分離。
鋼包蓋6上還設(shè)有合金加料裝置18，盛裝著爐渣8和鋼水9的鋼包7 中坐在鋼包車11上，底吹管道10與安裝在鋼包底部的底吹透氣塞12連 接將底吹氣體吹入鋼包7中的鋼水9中。由輸氣管道將氣源13、頂吹氣體 閥站14、混氣包15和流量控制閥16依次連接起來，流量控制閥16通過 頂吹氣體管路及連結(jié)裝置17與中空石墨電極4連接將氣體吹入在中空石 墨電極端部形成的等離子電弧5中。
在工作時，當盛有鋼水的鋼包7坐在鋼包車11上，并移動鋼包車使 鋼包處于加熱位置正下方。接通交流供電電源l，下降中空石墨電極4與 熔渣8和鋼水9短路引弧，并將氣源13的氣體通過頂吹氣體閥站14、混 氣包15、流量控制閥16、頂吹氣體管路及連結(jié)裝置17迅速通人中空石墨 電極4進入電弧區(qū)，從而產(chǎn)生等離子電弧5。等離子電弧的長度、功率(電弧電壓、電弧電流)可以通過調(diào)節(jié)變壓器二次電壓、氣體壓力、流量和電 極升降來控制。為了控制爐內(nèi)氣氛鋼包蓋與鋼包之間，電極孔與電極之間
能密封良好。 實施例1
采用本發(fā)明方法冶煉Q195時，當100tLF爐就位后，接通底吹管路， 打開透氣閥，進行底吹A(chǔ)r，底吹流量0.4m3/min，底吹壓力2MPa;同時在 鋼種基本成分達到要求后，打開頂吹氣閥門，降頂部中空石墨電極，頂吹 管路開始噴吹純Ar氣體，流量0.2mVmin，壓力1.5MPa，同時將底吹氣體 流量變?yōu)?.3mVh，壓力保持2MPa;在噴吹15min后，停止頂吹，提升電 極，此時將底吹流量改為0.35m3/h，底吹壓力為2MPa，繼續(xù)底吹6min后， 停止底吹，進入下一工位。根據(jù)過程取樣分析結(jié)果，在采用頂?shù)讖痛?5min 后，氫含量從噴吹前的4.5ppm降低到2.0ppm。
實施例2
采用實施例1同樣的流程，鋼種為Q345，初始底吹A(chǔ)r流量為 0.3mVmin，壓力為2.5MPa;開始頂?shù)讖痛禃r，頂吹氣體流量0.3m3/min， 壓力2MPa，同時將底吹氣體流量變?yōu)?.3mVmin，壓力保持2.5MPa;在 噴吹10min后，停止頂吹，提升電極，此時將底吹流量改為0.4m3/min， 底吹壓力為2.5MPa，繼續(xù)底吹6min后，停止底吹。根據(jù)過程取樣分析結(jié) 果，在采用頂?shù)讖痛祃Omin后，氫含量從噴吹前的3.8ppm降低到1.4ppm。
實施例3
采用實施例1同樣的流程，鋼種為SPHC，初始底吹A(chǔ)r流量為 0.25m3/min，壓力為1.5MPa。開始頂?shù)讖痛禃r，頂吹氣體流量0.4m3/min， 壓力3MPa，同時將底吹氣體流量變?yōu)?.4mVmin，壓力2MPa;在噴吹12min 后，停止頂吹，提升電極，此時將底吹流量改為0.5m3/min，底吹壓力為 3MPa，繼續(xù)底吹6min后，停止底吹。根據(jù)過程取樣分析結(jié)果，在釆用頂 底復吹12min后，氫含量從噴吹前的4.3ppm降低到l.Oppm。
權(quán)利要求
1. 一種鋼包精煉爐頂?shù)讖痛得摎浞椒ǎ浒ㄈ缦虏襟Ea)將鋼包精煉爐原有石墨電極更換為中空石墨電極，從中空石墨電極頂部吹入氣體，底部過透氣裝置底吹A(chǔ)r；鋼包精煉爐鋼包進入加熱工位，降電極，根據(jù)鋼種的不同，接通底吹管路，打開透氣閥，進行底吹氬氣攪拌，開始鋼包精煉爐正常冶煉處理；b)鋼包精煉爐正常冶煉過程完畢，鋼液中除氫外其他成分基本合格后，根據(jù)鋼包精煉爐鋼包容量大小不同(0.05t～300t)及所冶煉鋼種的不同，控制好底吹透氣磚的流量≤10m3/min和壓力0.01MPa～10MPa，打開頂吹氣管路閥門頂吹氬氣，氣體壓力0.01MPa～10MPa，流量≤10m3/min及吹氣時間≤60min，在爐內(nèi)形成良好的脫氫條件；c)采用頂?shù)讖痛?～60min，然后提升電極，同時停止頂吹氣體和底吹氣體，或者只停止頂吹氣體，繼續(xù)進行底吹操作；d)最后停止鋼包精煉爐全部操作，將鋼包送入下一工位。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋼包精煉爐頂?shù)讖痛得摎浞椒?，其特征在于，?述的中空石墨電極的孔徑為電極直徑的1/20至3/5。
全文摘要
一種鋼包精煉爐頂?shù)讖痛得摎浞椒?，其包括如下步驟a)鋼包精煉爐鋼包進入加熱工位，降電極，接通底吹管路，打開透氣閥，進行底吹氬氣攪拌，正常冶煉；b)冶煉完畢，鋼液中除氫外其他成分基本合格后，控制底吹透氣磚的流量≤10m³/min，壓力0.01～10MPa，打開頂吹氣管路閥門頂吹氬氣，氣體壓力0.01～10MPa，流量≤10m³/min，時間≤60min，在爐內(nèi)形成良好的脫氫條件；c)頂?shù)讖痛?～60min，升電極，同時停止頂、底吹，或者只停止頂吹氣體，繼續(xù)底吹；d)停止全部操作，進入下一工位。本發(fā)明可以實現(xiàn)不經(jīng)過真空流程脫除鋼中氫，簡化煉鋼工藝流程，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號C21C7/072GK101418366SQ20071004742
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者姜周華, 張慧書, 戰(zhàn)東平, 沈建國, 陳兆平 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;東北大學