本發(fā)明涉及一種脫硫控碳保氮控制方法，尤其是一種LF爐脫硫控碳保氮控制方法，屬于冶金技術領域。
背景技術：
LF爐(LADLE FURNACE)即鋼包精煉爐，是鋼鐵生產中主要的爐外精煉設備。LF爐一般指鋼鐵行業(yè)中的精煉爐。目前鋼廠生產如X70等高級別管線鋼系列，必須同時具有超低硫即[S]≤0.002%、低磷、低氮即[N]≤50ppm和低碳即[C]≤0.05%的要求。降低鋼水中S元素，有效提高鋼材低溫沖擊韌性和鋼材的抗氫致裂紋(HIC)性能。實際LF爐精煉過程因加熱時間長，脫硫能力不足，平均處理周期在68分鐘,導致處理鋼水過程增碳、增氮嚴重，脫硫過程控制能力不穩(wěn)定，鋼水S成分無法脫至0.002％以下，嚴重影響生產穩(wěn)定，造成鋼水生產質量改鋼，降級。為了解決該技術問題，本領域的技術人員也在不斷的嘗試，但是目前所用的方法大都成本較高，并且很難有效的控制硫的含量，因此，迫切的需要一種新的方案解決該技術問題。
技術實現要素：
本發(fā)明正是針對現有技術中存在的技術問題，提供一種LF爐脫硫控碳保氮控制方法，通過控制LF爐早化渣，造白渣，控制脫氧時機，穩(wěn)定升溫，保證鋼水在還原性氣氛中，高堿度精煉白渣狀態(tài)下，達到鋼水脫硫同時控制增碳，增氮量目的。
為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下，種LF爐脫硫控碳保氮控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟；1）觀察進站鋼水，利用快速測溫熱電偶進行測溫并取樣，測得進站溫度一般在1560~1590℃；用燒氧管插入鋼水測厚，燒氧管上結渣的地方開始到開始熔化的長度為渣厚。根據渣層厚度、調整鋼包吹入氬氣的流量大小，，當鋼水進站的渣層厚度小于50mm時，顏色發(fā)亮，渣層具有良好的流動性；渣厚在50~l5Omm之間時，渣層顏色發(fā)暗，渣子較硬，渣層流動性一般；渣厚大于l5Omm，渣子顏色發(fā)黑，渣層幾乎沒有流動性甚至結殼；渣層厚度在50mm以下時，氬氣流量控制在50～80L/分鐘，當渣層大于150mm時采用強攪拌，選用強攪拌氬氣吹破渣層，當渣層大于150mm則結殼嚴重，采用7～9檔電壓4～5檔電流長弧早化渣；
2）步驟1中鋼水化渣后，渣量不足，流動性較好情況，鋼水易裸露，沖刷電極，此時持續(xù)加入脫硫石灰、高鋁脫氧劑埋弧物料，一次加入石灰3～5.5Kg/t.鋼，同時加入200kg高鋁脫氧劑，對鋼包渣子起到改質，預脫氧的作用，又保證埋弧效果， 同時采用高壓低電流快速加熱，平均每分鐘升溫2.5℃～5℃并減少打開爐門測溫取樣的頻次；
3）鋼水溫度升至1590℃～1600℃之間時，鋼水表面已經覆蓋一層保護渣可以進行埋弧加熱，控制脫氧深度，造白渣深脫硫，埋弧加熱保碳，控氮。在脫氧時，為了加速脫硫反應，按照鋼水含0.15%硅加入硅鐵，計算式： ，促使硅與氧反應，形成SiO2加速脫硫反應的進行；
4）調整除塵開度在20%～40%來穩(wěn)定爐內微正壓，分階段調整氬氣流量，LF爐處理全程保證爐內微正壓氣氛, LF爐蓋降到最低位，控制合適的除塵開度在20%～40%，同時根據鋼包透氣性的實際狀況，合理設定各階段的氬氣流量。
作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟1）中選用強攪拌氬氣，設定兩路流量為400～500L/分鐘吹破渣；吹破渣層后，迅速調整兩路流量至50～80L/分鐘，鋼水進加熱位后立即選擇長弧加熱，迅速化渣，化渣時間控制在5～7分鐘以內。
作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟2）迅速升溫中，此時鋼水未完全脫氧，根據進站鋼水溫度采用11～13檔電壓5～6檔電流高壓低電流迅速加熱，采用一次加熱并減少打開爐門測溫取樣的頻次，平均升溫幅度為2.5℃～3℃，將鋼水迅速升溫至1590～1600℃溫度之間。
作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟3）中脫氧深度控制，喂鋁線進行調整，準確控制鋼中Alt在目標范圍的中限Al=0.03%，Al加入量計算公式如下：
為加速脫硫反應的進行一次性加入的硅鐵量，其計算公式如下：
根據鋼水表面的成渣情況加入石灰3～5.5Kg/t.鋼，然后用11檔電壓6檔電流進行埋弧加熱化渣升溫8分鐘，在此期間分兩批加高鋁脫氧劑，每批100kg，取渣樣，若為黑色：即渣中（FeO+MnO）≥2％，需要加脫氧劑進一步脫氧還原；鋼渣為灰色或棕色：即渣中（FeO+MnO）=1～2％，渣子仍需要還原；渣子為白色或黃色即渣中（FeO+MnO）<1％，渣子還原較好，已開始脫硫，凝固后會粉化，鋼渣為清玻璃渣：這是由于渣中SiO2、Al2O3含量高，應加入石灰調節(jié)，等渣子熔化后再取樣觀察；渣子厚而平:這種渣子最理想，冷卻后會脆化，如果不脆化，說明渣中Al2O3含量高，會影響脫硫，應再加入石灰1.5 Kg/t.鋼；渣子厚而粗糙：石灰太多，沒有完全熔化，應加入一些鋼渣促進劑，一次量不超過200 Kg，熔化后再取樣觀察。經過2~3次造渣脫硫，能造出白渣，LF爐造渣脫硫率能達到82％，鋼水中硫含量經過15分鐘深脫硫處理，控制在17ppm之內。
作為本發(fā)明的一種改進，步驟4）中除塵開度控制在20%～40%之間，始終保持有煙塵冒出，保證還原性氣氛。
作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟4）中，電極加熱過程中氬氣設定量以鋼液面平穩(wěn)、流量保持鋼液面亮圈為300mm，透氣性良好的正常包況條件下，電極加熱過程氬氣設定流量80～150L/分鐘，關注爐內渣面情況，防止底吹過大溢渣燒壞鋼包底吹軟管，加熱完畢進行三分鐘的強攪拌,增大鋼渣接觸面積及反應碰撞機率,使反應充分進行，此時氬氣設定流量150～200L/分鐘；最后一次加熱結束鋼水出站前，進行軟吹5分鐘，氬氣設定流量50～100L/分鐘。密切關注軟吹時鋼液面情況，及時調整氬氣量，防止鋼液面裸露吸氮。
相對于現有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點，1）整個技術方案設計巧妙，在步驟1中，向鋼水中一次加入石灰3～5.5Kg/t.鋼，同時加入200kg高鋁脫氧劑，對鋼包渣子起到改質，預脫氧的作用，提高堿度，氧化性降低，起到早化渣，預脫氧，預脫硫的效果；2）該技術方案采用高壓低電流迅速加熱并減少打開爐門測溫取樣的頻次，提高加熱升溫效率，減少電極與鋼水接觸時間，平均升溫幅度為2.5℃～3℃，可迅速將鋼水迅速升溫至1590℃～1600℃溫度之間；3）該技術方案根據鋼水進站成份硅含量，按硅下限0.15%進行硅合金微調，促使硅與氧反應，[Si] + 2(FeO) = 2[Fe] + (SiO2)，硅能降低硫的活度，另外SiO2能促進化渣、成渣、降低黏度，增大鋼渣接觸面積，加速脫硫反應的進行；4）LF爐處理全程通過控制合適的除塵開度保證爐內微正壓氣氛, 保證還原性氣氛，即利于脫硫，又防止增氮。
具體實施方式：
為了加深對本發(fā)明的理解，下面結合具體實施例對本發(fā)明做詳細的說明。
實施例1：
制造命令號270872鋼種JU6716A6在250噸LF爐處理總周期52min，進站溫度1611℃， [C]=0.0314%,[S]=0.006%；進站開底吹設定流量300L/min，觀察底吹效果良好，加入石灰3.8kg/t.鋼，同時加入200kg高鋁脫氧劑用于渣脫氧；采用11檔電壓6檔電流進行埋弧加熱化渣升溫8分鐘左右，渣子呈黃色，測溫定氧，測溫度1592℃，氧量358ppm，喂入Al線，進行鋼水脫氧處理，控制鋼中Alt在目標范圍的中限Alt=0.03%，并加入520kg硅鐵合金再加入180kg高鋁脫氧劑，3.5 Kg/t.鋼石灰，加熱15min，停止加熱設定流量180 L/分鐘，3min底吹攪拌，關閉底吹。測溫取過程樣[C]=0.034%,[S=0.0037%(未做碳硫)，重新加入1.0 Kg/t.鋼石灰，100kg高鋁渣，加熱9分鐘測溫1644℃，[C]=0.04%,[S]=0.0009%,[N]=0.0032%滿足鋼種出站要求停止吹氬，出站。
實施例2：
制造命令號517801,鋼種IV5810B2,在LF爐處理時間56min，純處理周期31.3min；鋼種進站成分[C]=0.0265%，[S]=0.0055%，進站底吹流量500L/min，渣層厚度210mm，處理時選擇短弧加熱,加熱時間5min，測溫進站溫度1557℃，定氧648ppm，溫度較低，加入2.5 Kg/t.鋼石灰采用12檔電壓6檔電流進行埋弧加熱快速升溫，加熱時間11min，測溫1601℃，此時喂入鋁線，調整鋼中Alt，同時加入530kg硅鐵合金，加入3.5 Kg/t.鋼石灰，100kg高鋁渣進行8min深脫硫處理，觀察渣況，已成白渣，提高氬氣流量至180 L/分鐘，攪拌3min增加鋼種接觸面積進行脫硫，再次加入200kg高鋁渣，重新加熱5min，升溫按3.5 ℃/分鐘，進一步脫硫升溫，弱攪拌3min，出站溫度1620℃，成分[C]=0.0294%，[S]=0.0012%，成品[N]=0.0034%.脫硫率達到78.2%，增碳量29ppm，停止吹氬，出站。保證LF處理過程穩(wěn)定，達到良好脫硫的效果。
正常工藝例1：
制造命令號321811,鋼種IV5810B2,在LF爐處理時間68min，純處理周期46.4min；鋼種進站成分[C]=0.0215%，[S]=0.0058%，進站底吹流量400L/min，渣層厚度220mm，處理時選擇短弧加熱,加熱時間3min，測進站溫度1560℃，定氧513ppm，溫度較低，渣殼未完全化開，繼續(xù)加熱5min。加入石灰3.9Kg/t.鋼，加入100kg高鋁渣，采用10檔電壓6檔電流進行加熱升溫，加熱時間10min，測溫1583℃，此時溫度不高即喂入鋁線，調整鋼中Alt加達到0.043%，加入石灰3.5 Kg/t.鋼，100kg高鋁渣進行8min深脫硫處理，觀察渣況，渣子發(fā)黑，渣子流動性差，調整氬氣流量到270L/分鐘，加入250kg高鋁渣，繼續(xù)加熱8min，測溫1610℃，白渣初成，液面翻騰較大，調整氬氣流量至150 L/分鐘，加入石灰2.5Kg/t.鋼，再次加入150kg高鋁渣，繼續(xù)加熱10min，測溫取樣，溫度1631℃，再進一步加熱5min，測溫取樣 ，開啟弱攪拌5min，出站溫度1641℃，成分[C]=0.042%，[S]=0.0019%，出站[N]=0.0054%超標不合。
實施例1、2冶煉與正常工藝中出站C、S、N含量的對照表，如表1所示：
表1中實施例與正常冶煉工藝造渣料消耗以及對比情況，如表2所示：
本發(fā)明實施例1、2，相比于正常工藝，其優(yōu)勢主要體現在立LF造渣料消耗降低，其中脫硫石灰降低3.07kg/t鋼，每爐高鋁渣消耗降低150kg，對加熱過程溢渣情況得到有效控制，避免底吹三米管燒損，保證設備安全和生產穩(wěn)定性，通過對比可以看出，高級別管線鋼一次煉成率大幅度提升，增碳量降低0.01485%，增氮量控制10ppm以內，比正常工藝降低8ppm，脫硫率上升13.14%。新工藝冶煉時間縮短，從原來一爐平均68min一爐減少到54min，進站溫度高的情況，甚至可以達到50min出站，有效的控制了C、N、S出站的含量，降低了生產周期，提高生產效率。
需要說明的是上述實施例，并非用來限定本發(fā)明的保護范圍，在上述技術方案的基礎上所作出的等同變換或替代均落入本發(fā)明權利要求所保護的范圍。