專利名稱：控制鋼中氧含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種控制鋼中氧含量的方法。
背景技術(shù)：
近年來，用戶對純凈鋼的需求量越來越大。鋼中的氧含量高，意味著鋼的清潔度低，鋼中存在較多的非金屬夾雜物。非金屬夾雜物會降低鋼的塑性、韌性和疲勞性能，使鋼的冷熱加工性能乃至某些物理性能變壞。因此，不僅要將鋼中的氧含量控制得很低，而且要嚴(yán)格控制鋼中的Al2O3夾雜，同時(shí)較少的Al2O3夾雜也是實(shí)現(xiàn)連鑄過程中低過熱度澆鑄的關(guān)鍵。因此，控制鋼中的氧含量和夾雜物的組成、形態(tài)、尺寸和分布等是煉鋼工藝研究的重要內(nèi)容。由于鋁是強(qiáng)脫氧元素，能有效地將鋼水中的氧降到較低水平，因此在煉鋼工藝中鋁作為脫氧劑被廣泛地應(yīng)用。然而，單獨(dú)用鋁脫除鋼水中的氧如果控制得不當(dāng)，可能在鋼中形成細(xì)小的Al2O3夾雜，而這些細(xì)小的Al2O3夾雜難以上浮而殘留在鋼中，從而形成鋼的質(zhì)量缺陷。同時(shí)，細(xì)小的Al2O3夾雜粘附在水口的內(nèi)壁形成結(jié)瘤物，如果粘附的結(jié)瘤物進(jìn)入鋼中， 則易引起鋼材探傷檢驗(yàn)不合格。因此，冶金工作者長期以來一直致力于對鋼水中氧含量的控制方法進(jìn)行研究。目前，通過降低鋼中氧含量來生產(chǎn)高純凈鋼的方法包括采用轉(zhuǎn)爐或電爐初煉鋼水，出鋼過程中加入鋁或硅鋁等脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧；在鋼包爐(LF)進(jìn)行精煉，并喂入鋁線進(jìn)行深脫氧；LF爐精煉結(jié)束后，再進(jìn)行真空處理；最后，送入結(jié)晶器進(jìn)行連鑄。此外，也可以通過在真空處理后加鋁進(jìn)行終脫氧來降低氧含量。然而，在預(yù)脫氧用鋁外、LF爐喂入鋁線深脫氧以及用鋁終脫氧的方法中，都采用鋁來進(jìn)行脫氧，存在的問題是容易在鋼中形成細(xì)小的Al2O3夾雜，而細(xì)小的Al2O3夾雜上浮困難而變得難以去除。Al2O3夾雜殘留在鋼中，對鋼材的安全使用構(gòu)成極大的威脅。因此，一般采用喂鈣線對鋼水中的高熔點(diǎn)的Al2O3夾雜進(jìn)行變性處理，形成低熔點(diǎn)的鋁酸鈣，以此來提高鋼水的可澆鑄性能。然而，如果鈣加入量不足容易生成高熔點(diǎn)鋁酸鈣系夾雜物；相反，如果加入的鈣過多，則會產(chǎn)生更加難以去除的高熔點(diǎn)的CaS，這樣不僅不能達(dá)到預(yù)期的冶金效果，反而會惡化鋼的質(zhì)量。因此，本領(lǐng)域急需有效地解決鋼中氧含量控制的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種有效地控制鋼中氧含量的方法。為解決上述問題，本發(fā)明提出了一種控制鋼中氧含量的方法，所述控制鋼中氧含量的方法包括以下步驟在電爐內(nèi)初煉鋼水；在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入含鋁脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并采用底吹氬氣攪拌；進(jìn)行鋼包爐精煉，加熱造渣，然后加入擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧，以快速形成白渣，不再喂鋁線脫氧；對鋼液進(jìn)行喂鈣線處理；然后對鋼液進(jìn)行真空處理，然后軟吹氬；對鋼液停吹氬進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理，凈化鋼液后，再進(jìn)行連鑄。根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行預(yù)脫氧加入的含鋁脫氧劑可以由鋁和硅鋁鋇鈣組成。在進(jìn)行預(yù)脫氧的步驟中，每噸鋼可以加入2. 2Kg 2. 8Kg的鋁和2. OKg 2. 5Kg的硅鋁鋇鈣。根據(jù)本發(fā)明，在加入擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧的步驟中，控制渣中的FeO和MnO的總量不超過0. 5wt%，將爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制在5. 5 6. 5。在加入擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧的步驟中，控制爐渣中的Al2O3的重量為爐渣重量的25% 35%。所述擴(kuò)散脫氧劑優(yōu)選為電石，每噸鋼可以加入0. 4Kg 0. 8Kg的電石。根據(jù)本發(fā)明，在形成白渣后且在喂鈣線處理前，需將白渣保持15min 30min。根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行真空處理的步驟中，可以將真空度控制在67 以下，真空處理的時(shí)間可以為15min 20min。在真空處理后軟吹氬的步驟中，軟吹氬的時(shí)間可以為 8min IOmin0根據(jù)本發(fā)明，對鋼液停止吹氬IOmin 15min后進(jìn)行連鑄。根據(jù)本發(fā)明，在喂鈣線處理前鋼液中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0. 0080wt%。在喂鈣線處理步驟中，鈣線優(yōu)選為硅鈣線，每噸鋼喂入的硅鈣線量可以為0. 4Kg 0. SKgo根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行連鑄的步驟中，可以對連鑄大包長水口采用密封墊和氬氣保護(hù)澆鑄。根據(jù)本發(fā)明，在加熱造渣的步驟中，以所用渣料的重量為100份計(jì)，渣料可以含有 60 68重量份的Ca0、15 20重量份的Al2O3、不超過5. 0重量份的SiO2、不超過3. 0重量份的Mg0、10 15重量份的CaF2。根據(jù)本發(fā)明，鋁脫氧在鋼水預(yù)脫氧時(shí)進(jìn)行，后工序不用鋁脫氧，可用擴(kuò)散脫氧劑強(qiáng)化脫氧，從而避免了鋼水的再次污染，減少了形成細(xì)小Al2O3夾雜的幾率，提高了鋼水的澆鑄性能。本發(fā)明方法簡便易操作，充分利用了現(xiàn)有工藝流程和設(shè)備，不需要對設(shè)備進(jìn)行添加或改造，具有很好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式為了有效地控制鋼中的氧含量，本發(fā)明采用在初煉鋼水后一次性加入足夠的鋁進(jìn)行脫氧而在隨后的工序中不再加鋁進(jìn)行脫氧。具體地講，根據(jù)本發(fā)明的控制鋼中氧含量的方法，從控制鋼水冶金質(zhì)量的角度考慮，在初煉鋼水出鋼過程中向鋼包內(nèi)一次性加入足夠的鋁脫氧，在精煉工序不再加鋁進(jìn)行深脫氧，LF爐精煉期造高堿度白渣，將爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制為5. 5 6. 5，精煉結(jié)束后，停止吹氬進(jìn)行鎮(zhèn)靜，以充分排出夾雜物。具體地說，對初煉后的鋼水(即，在氧含量比較高的情況下)一次性地加入足夠量的鋁進(jìn)行脫氧，同時(shí)加入復(fù)合脫氧劑硅鋁鋇鈣進(jìn)一步脫氧。鋁的脫氧能力較強(qiáng)，在初煉后的鋼水中加入的鋁快速地將鋼中的溶解氧轉(zhuǎn)變成Al2O3產(chǎn)物，通過底吹氬攪拌，將聚集的珊瑚狀的大型Al2O3夾雜從鋼水中排出，同時(shí)加入復(fù)合脫氧劑促使形成低熔點(diǎn)的大顆粒復(fù)合夾雜，這種夾雜極易上浮，從而進(jìn)一步消除了 Al2O3夾雜的危害，因而能夠有效地控制鋼中的氧含量。在LF爐精煉期不再加入鋁進(jìn)行深脫氧，因?yàn)榇藭r(shí)鋼水的氧含量較低，單獨(dú)加鋁脫氧，容易形成細(xì)小的Al2O3夾雜，難以上浮。在LF爐精煉期造高堿度白渣，并且加入電石等擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧，將爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制在5. 5 6. 5，爐渣中的FeO 和MnO的總量不超過0.5wt% (這里，是指質(zhì)量百分比)，從而提高精煉過程的脫氧率20% 40%。然后，將白渣保持一定的時(shí)間(例如，保持15min 30min)，之后對鋼液進(jìn)行喂鈣線處理。隨后，在真空度67 以下進(jìn)行真空度處理，精煉結(jié)束后，對鋼液進(jìn)行軟吹氬，停吹氬氣鎮(zhèn)靜，凈化鋼液。最后，對鋼水進(jìn)行連鑄，從而完成本發(fā)明的方法。下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來解釋本發(fā)明的控制鋼中氧含量的方法。根據(jù)本發(fā)明的控制鋼中氧含量的方法包括如下步驟a、在電爐內(nèi)初煉鋼水；b、在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入含鋁脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并采用底吹氬氣攪拌，其中，含鋁脫氧劑為鋁與硅鋁鋇鈣；C、然后，將盛有鋼水的鋼包吊運(yùn)至LF爐精煉工位，嚴(yán)禁再喂入鋁線脫氧，加入合成渣料后加熱造渣，加入擴(kuò)散脫氧劑(例如，電石)強(qiáng)化脫氧，快速形成白渣，確保渣中FeO 和MnO的總量不超過0. 5wt%，將爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制在5. 5 6. 5，基于爐渣的總重量，爐渣中的Al2O3為25wt% 35wt% ；d、將白渣保持時(shí)間15min 30min后，對鋼液進(jìn)行喂鈣線處理；e、精煉結(jié)束且喂入鈣線處理后，在67 以下的真空度進(jìn)行處理，處理時(shí)間為 15min 20min，真空處理后軟吹氬8min IOmin ；f、軟吹氬結(jié)束后，鋼液停吹氬進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理(例如，靜置IOmin 15min)，凈化鋼液，然后連鑄開澆。根據(jù)本發(fā)明，在步驟b中，對于含鋁脫氧劑的加入量，每噸鋼加入的鋁為2. 2Kg 2. 8Kg，每噸鋼加入的復(fù)合脫氧劑為2. OKg 2. 5Kgo這里，鋁主要起到脫氧的作用，復(fù)合脫氧劑硅鋁鋇鈣除促進(jìn)鋁的脫氧外，還可促使Al2O3形成低熔點(diǎn)的大顆粒復(fù)合夾雜，這種夾雜極易上浮，從而進(jìn)一步消除了 Al2O3夾雜的危害。根據(jù)本發(fā)明，在步驟c中，造渣時(shí)渣料的加入量為每噸鋼12Kg 14Kg。渣料的主要指標(biāo)為每100重量份的渣料中，含有60 68重量份的Ca0、15 20重量份的Al2O3、不超過5. 0重量份的SiO2、不超過3. 0重量份的Mg0、10 15重量份的CaF2。此外，在步驟c 中，作為擴(kuò)散脫氧劑的電石的加入量為每噸鋼加入0. 4Kg 0. 8Kg(優(yōu)選地為0. 5Kg)的電石。然而，本發(fā)明不限于此，只要加入的擴(kuò)散脫氧劑可以在鋼渣界面參與冶金反應(yīng)，就可采用該擴(kuò)散脫氧劑。例如，擴(kuò)散脫氧劑除了可以為電石之外，也可以是鋁粉或硅鐵粉、硅鈣粉等脫氧材料。根據(jù)本發(fā)明，在步驟d中，鈣處理前鋼液中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0. 0080%。此夕卜， 在步驟d中，鈣處理中鈣線優(yōu)選為硅鈣線，其喂入量為每噸鋼喂入0. 4Kg 0. SKg的硅鈣線。根據(jù)本發(fā)明，在步驟e中，連鑄大包長水口采用密封墊和氬氣保護(hù)澆鑄。因此，與其它工藝相比，根據(jù)本發(fā)明的控制鋼中氧含量的方法，通過預(yù)脫氧加入復(fù)合硅鋁鋇鈣脫氧劑，便于夾雜物快速形成大顆粒夾雜物上浮，經(jīng)過爐外精煉后，可以將鋼中最終的氧含量控制在0. 0015%以內(nèi)，因此可顯著提高鋼的純凈度。下面將結(jié)合具體的實(shí)施例來描述根據(jù)本發(fā)明的控制鋼含量的方法。實(shí)施例1 采用70噸高阻抗超高功率電弧爐煉鋼，其工藝步驟如下
1)在電爐內(nèi)初煉鋼水；2)在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并采用底吹氬氣攪拌，其中，加入的脫氧劑為鋁和硅鋁鋇鈣，每噸鋼加入2. 3Kg的鋁和2. 2Kg的硅鋁鋇鈣；3)將盛有鋼水的鋼包吊運(yùn)至LF爐精煉工位，不再喂入鋁線脫氧，每噸鋼加入12Kg 合成渣料后加熱造渣，按每噸鋼加入0. 45Kg電石進(jìn)行強(qiáng)化脫氧，快速形成白渣，爐渣中FeO 和MnO的總量為0. 33wt%，爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制在5. 5，爐渣中含有觀襯％的 Al2O3 ；4)白渣保持時(shí)間在28min后，鋼中的S質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 006%，對鋼水進(jìn)行喂鈣線處理，每噸鋼喂入0. 5Kg的硅鈣線；5)在精煉結(jié)束后且在喂入鈣線處理后，在67 以下的真空度處理，處理時(shí)間為 15min，真空處理后軟吹氬lOmin，停吹氬鎮(zhèn)靜13min ；6)連鑄開澆。連鑄大包長水口采用密封墊和氬氣保護(hù)澆鑄。鋼中的T
= 0. 0012%。實(shí)施例2 采用70噸高阻抗超高功率電弧爐煉鋼，其工藝步驟如下1)在電爐內(nèi)初煉鋼水；2)在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并采用底吹氬氣攪拌，其中，加入的脫氧劑為鋁和硅鋁鋇鈣，每噸鋼加入2. 5Kg的鋁和2. 5Kg的硅鋁鋇鈣；3)將盛有鋼水的鋼包吊運(yùn)至LF爐精煉工位，不再喂入鋁線脫氧，每噸鋼加入13Kg 合成渣料后加熱造渣，按每噸鋼加入0. 6Kg電石進(jìn)行強(qiáng)化脫氧，快速形成白渣，爐渣中FeO 和MnO的總量為0. 45wt%，爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制在5. 9，爐渣中含有32wt %的 Al2O3 ；4)白渣保持時(shí)間在2;3min后，鋼中的S為0.008wt%，對鋼水進(jìn)行喂鈣線處理，每噸鋼喂入0. 6Kg的硅鈣線；5)在精煉結(jié)束后且在喂入鈣線處理后，在67 以下的真空度處理，處理時(shí)間為 15min，真空處理后軟吹氬9min，停吹氬鎮(zhèn)靜12min ；6)連鑄開澆。連鑄大包長水口采用密封墊和氬氣保護(hù)澆鑄。鋼中的T
= 0. 0012%。實(shí)施例3 采用70噸高阻抗超高功率電弧爐煉鋼，其工藝步驟如下1)在電爐內(nèi)初煉鋼水；2)在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并采用底吹氬氣攪拌，其中，加入的脫氧劑為鋁和硅鋁鋇鈣，每噸鋼加入2. 6Kg的鋁和2. OKg的硅鋁鋇鈣；3)將盛有鋼水的鋼包吊運(yùn)至LF爐精煉工位，不再喂入鋁線脫氧，每噸鋼加入14Kg 合成渣料后加熱造渣，按每噸鋼加入0. 7Kg電石進(jìn)行強(qiáng)化脫氧，快速形成白渣，爐渣中FeO 和MnO的總量為0. 40wt%，爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制在6. 4，爐渣中含有Mwt %的 Al2O3 ；4)白渣保持時(shí)間在20min后，鋼中的S為0.0(Mwt%，對鋼水進(jìn)行喂鈣線處理，每噸鋼喂入0. 8Kg的硅鈣線；
6
5)在精煉結(jié)束后且在喂入鈣線處理后，在67 以下的真空度處理，處理時(shí)間為 18min，真空處理后軟吹氬8min，停吹氬鎮(zhèn)靜IOmin ；6)連鑄開澆。連鑄大包長水口采用密封墊和氬氣保護(hù)澆鑄。鋼中的T
= 0. 0013%。對比例采用70噸高阻抗超高功率電弧爐煉鋼，其工藝步驟如下1)在電爐內(nèi)初煉鋼水，同時(shí)每噸鋼加入1. OKg 1. 5Kg的鋁和3. OKg 3. 5Kg硅鋁鋇鈣；2)將盛有鋼水的鋼包吊運(yùn)至LF精煉工位，此時(shí)，每噸鋼再喂入0. 3Kg 0. 9Kg的鋁線脫氧，將爐渣堿度(％ CaO/% SiO2)控制在3 4，渣中FeO和MnO的總量為1. 0 2. Owt % ；3)進(jìn)行真空處理，其后無軟吹氬時(shí)間，再進(jìn)行連鑄。最終此工藝鋼中的T
= 0. 0020% 0. 0040%。將實(shí)施例1至3與對比例進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的方法，可以將鋼中的氧含量控制在0. 0015%以下，因此，本發(fā)明的方法可以更加有效地控制鋼中的氧含量。根據(jù)本發(fā)明，鋁脫氧在鋼水預(yù)脫氧時(shí)進(jìn)行，后工序不用鋁脫氧，從而避免了鋼水的再次污染，減少了形成細(xì)小Al2O3夾雜的幾率，提高了鋼水的澆鑄性能。因此，本發(fā)明與其它工藝相比，有以下的優(yōu)勢和有益效果第一，通過預(yù)脫氧加入復(fù)合硅鋁鋇鈣脫氧劑，便于夾雜物快速形成大顆粒夾雜物上浮，可顯著提高鋼的純凈度；第二，鋁脫氧在鋼水預(yù)脫氧時(shí)進(jìn)行，后工序不用鋁脫氧，避免了鋼水的再次污染， 減少了形成細(xì)小Al2O3夾雜的幾率，連鑄的澆鑄性能提高。因此，本發(fā)明方法簡便易操作，充分利用了現(xiàn)有工藝流程和設(shè)備，不需要對設(shè)備進(jìn)行添加或改造，具有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種控制鋼中氧含量的方法，所述控制鋼中氧含量的方法包括以下步驟初煉鋼水；在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入含鋁脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并采用底吹氬氣攪拌；進(jìn)行鋼包爐精煉，加熱造渣，然后加入擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧，以快速形成白渣；對鋼液進(jìn)行喂鈣線處理；然后，對鋼液進(jìn)行真空處理，然后軟吹氬；對鋼液停吹氬進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理，凈化鋼液，然后進(jìn)行連鑄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于進(jìn)行預(yù)脫氧加入的含鋁脫氧劑由鋁和硅鋁鋇鈣組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于在進(jìn)行預(yù)脫氧的步驟中，每噸鋼加入2. 2Kg 2. 8Kg的鋁和2. OKg 2. 5Kg硅鋁鋇鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于在加入擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧的步驟中，不再喂鋁線脫氧，控制爐渣中的i^eO和MnO的總量不超過0. 5wt%，將爐渣堿度控制在5. 5 6. 5。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于在加入擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧的步驟中，控制爐渣中的Al2O3的重量為爐渣重量的25% 35%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于所述擴(kuò)散脫氧劑為電石，每噸鋼加入0. 4Kg 0. 8Kg的電石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于在進(jìn)行真空處理的步驟中，將真空度控制在671 以下，真空處理的時(shí)間為15min 20min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于對鋼液進(jìn)行喂鈣線處理前鋼水中的硫不超過0. OOSOwt %，在喂鈣線處理步驟中，喂入的鈣線為硅鈣線，每噸鋼喂入的硅鈣線量為0. 4Kg 0. 8Kg。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于在進(jìn)行連鑄的步驟中， 對連鑄大包長水口采用密封墊和氬氣保護(hù)澆鑄。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制鋼中氧含量的方法，其特征在于在加熱造渣的步驟中， 以所用渣料的重量為100份計(jì)，渣料含有60 68重量份的Ca0、15 20重量份的A1203、 不超過5. 0重量份的SiO2、不超過3. 0重量份的Mg0、10 15重量份的CaF2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制鋼中氧含量的方法。所述控制鋼中氧含量的方法包括以下步驟初煉鋼水；在出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入含鋁脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并采用底吹氬氣攪拌；進(jìn)行鋼包爐精煉，加熱造渣，然后加入擴(kuò)散脫氧劑進(jìn)行強(qiáng)化脫氧，以快速形成白渣；對鋼液進(jìn)行喂鈣線處理；再進(jìn)行真空處理，然后軟吹氬；對鋼液停吹氬進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理，凈化鋼液，然后進(jìn)行連鑄。根據(jù)本發(fā)明的方法，可以避免鋼液的再次污染，可以減少形成細(xì)小Al2O3夾雜的幾率，并且可以提高鋼水的澆鑄性能。
文檔編號C21C7/06GK102234702SQ20111022030
公開日2011年11月9日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者張珉, 王海兵, 王鑫, 蘇雄杰 申請人:攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司