一種鋼的冶煉方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種冶煉方法，特別涉及一種鋼的冶煉方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在鋼的冶煉方法中，要求煉出來的鋼中Η、0、Ν以及非金屬雜質(zhì)含量少。目前，在鋼 的冶煉行業(yè)中，H的含量要求控制在I. 5PPM以下；N的含量要求控制在120PPM以下，O的含 量要求控制在25PPM以下。而現(xiàn)有冶煉方法得到的成品鋼中，非金屬雜質(zhì)的含量基本穩(wěn)定 在0. 5~2. 5級范圍內(nèi)。
[0003] 控制鋼中的非金屬雜質(zhì)，除了嚴(yán)格控制原料鋼水中的非金屬雜質(zhì)以外，另一個關(guān) 鍵問題就是要嚴(yán)格控制〇,進(jìn)而減少煉鋼二次氧化過程中發(fā)生氧化反應(yīng)，生成雜質(zhì)。目前在 鋼包精煉爐（LF爐）冶煉工序中，脫氧方面未做到精細(xì)化操作，大多采用C粉、Al塊脫氧， 且C粉和Al塊的加入時間和加入量比較隨意，導(dǎo)致脫氧能力差，冶煉的鋼中會引入過多的 〇、N和非金屬雜質(zhì)等，無法達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響鋼的性能。此外，雖然采用C粉的脫氧 成本低，但是隨著鋼水中的0含量逐漸減少，C的脫氧能力逐漸減弱，無法將剩余的0脫出。
[0004] 鋼的質(zhì)量好壞與H含量密切相關(guān)。在鋼的冶煉、凝固過程中，H含量過高，會導(dǎo)致 在降溫至200-300°時，H汽化在Fe之間析出，造成鋼間裂紋，嚴(yán)重降低鋼材的硬度，因此需 要進(jìn)行抽真空處理。在冶金煉鋼領(lǐng)域，目前抽真空采用的是蒸汽流真空泵的羅茨泵組。它 是由鍋爐燃燒產(chǎn)生水蒸汽，水蒸汽在管道噴射形成射流氣體，射流氣體經(jīng)過真空罐體上口 帶出氣體，完成抽真空。該系統(tǒng)通過出氣口的氣體含有大量的水蒸氣，使煉出的鋼中H含量 大于I. 5PPM，難以達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的1PPM。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種鋼的冶煉方法。 在本發(fā)明所述冶煉方法中，在鋼包精煉爐（LF爐）冶煉工序中，采用BaAlSi、CaSi、Al線等 作為強(qiáng)脫氧劑，同時加入適量碳粉，顯著提高了 LF爐的脫氧能力，可有效降低鋼中的0含量 和非金屬雜質(zhì)含量。同時，真空脫氣爐（VD爐）冶煉工序在機(jī)械真空泵精煉爐系統(tǒng)中進(jìn)行， 可有效降低鋼中的H含量。本發(fā)明所述冶煉方法還能有效控制鋼中的N含量。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明所述鋼的冶煉方法，包括電弧爐冶煉、鋼包精煉爐冶煉、真空脫氣爐冶煉、 澆鑄，所述鋼包精煉爐冶煉工序?yàn)椋涸状禋鍤?，攪?~5min ;第一次成分分析，加碳粉； 第二次成分分析，渣白喂Al線0. 1~0. 6kg/噸鋼，加 BaAlSiO. 5~2kg/噸鋼，同時加碳 粉；調(diào)整合金組分以后，吹氬氣攪拌3~5min，加 BaAlSil~3kg/噸鋼，并按Si的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 下限加 Si，同時加碳粉；終脫氧后，喂Al線0. 1~0. 6kg/噸鋼；吊包前再加入BaAlSi 1~ 3kg/噸鋼，喂CaSi線0· 1~Ikg/噸鋼；
[0008] 所述真空脫氣爐冶煉工序?yàn)椋核稣婵彰摎鉅t冶煉工序在機(jī)械真空泵精煉爐系 統(tǒng)中進(jìn)行；所述機(jī)械真空泵精煉爐系統(tǒng)包括通過真空管道依次連接的機(jī)械真空泵機(jī)組、除 塵器和真空罐；所述機(jī)械真空泵機(jī)組包括單列依次連接的主機(jī)械真空泵、中間機(jī)械真空泵 和水循環(huán)前級泵；所述中間機(jī)械真空泵包括依次連接的兩個機(jī)械真空泵；所述主機(jī)械真空 泵、中間機(jī)械真空泵分別連接有用于自動控制主機(jī)械真空泵、中間機(jī)械真空泵的變頻器。
[0009] 在現(xiàn)有技術(shù)中，LF爐冶煉工序大多采用C粉、Al塊脫氧，且C粉和Al塊的加入時 間和加入量比較隨意，導(dǎo)致脫氧能力差，冶煉的鋼中會引入過多的〇和非金屬雜質(zhì)等，嚴(yán)重 影響鋼的性能。此外，隨著鋼水中的O含量逐漸減少，C的脫氧能力逐漸減弱，無法將剩余 的O脫除。發(fā)明人經(jīng)大量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在鋼的冶煉方法中，采用本發(fā)明所述的LF爐冶煉方法， 即采用BaAlSi、CaSi、Al線等作為強(qiáng)脫氧劑，同時在不同階段加入適量碳粉，使各階段脫氧 發(fā)生共增強(qiáng)的作用，可顯著提高LF爐的脫氧能力，O基本可完全脫除，避免了因現(xiàn)有技術(shù)中 脫氧劑的加入時間和加入量比較隨意而導(dǎo)致脫氧能力差為問題。本發(fā)明所述LF爐冶煉工 序使鋼中O的含量降低至22PPM以下，非金屬雜質(zhì)穩(wěn)定在0.5級。同時，在所述LF爐冶煉 工序中，強(qiáng)脫氧劑的使用量小，成本低。
[0010] 本發(fā)明所述真空脫氣爐冶煉工序在機(jī)械真空泵精煉爐系統(tǒng)中進(jìn)行，即采用該機(jī)械 真空泵精煉爐系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的真空脫氣爐。傳統(tǒng)的真空脫氣爐通過出氣口的氣體含有大量 的水蒸氣，導(dǎo)致在鋼的冶煉、凝固過程中，H含量過高造成鋼間裂紋。而本發(fā)明采用的精煉 爐系統(tǒng)為干式真空，以機(jī)械能反應(yīng)，由于沒有水而不存在水蒸氣和反流，可以有效降低鋼中 的H含量。本發(fā)明所述真空脫氣爐冶煉工序與傳統(tǒng)的真空脫氣爐冶煉工序相比，操作工序 基本相同，但是具有更佳的脫H效果和脫H效率，且能耗較傳統(tǒng)的真空脫氣爐冶煉工序降低 了 90~95%，對于鋼的冶煉具有突出的促進(jìn)作用。
[0011] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鋼包精煉爐冶煉工序?yàn)椋涸状禋鍤猓瑪嚢?~5min ;第一次 成分分析，加碳粉；第二次成分分析，渣白喂Al線0. 4kg/噸鋼，加 BaAlSilkg/噸鋼，同時 加碳粉；調(diào)整合金組分以后，吹氬氣攪拌3~5min，加 BaAlSi Ikg/噸鋼，并按Si的技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)下限加 Si，同時加碳粉；終脫氧后，喂Al線0. 4kg/噸鋼；吊包前再加入BaAlSi 2kg/噸 鋼，喂CaSi線0. 6kg/噸鋼。通過以上優(yōu)選，可以進(jìn)一步提高脫氧能力，使鋼中O含量低至 19ppm。通過以上優(yōu)選，可以進(jìn)一步優(yōu)化LF爐冶煉工序中脫氧劑的加入量，使脫氧能力最 佳。
[0012] 優(yōu)選地，在所述電弧爐（EAF爐）冶煉工序中：
[0013] 熔化步驟為：通過將電弧爐通電熔化爐料，并調(diào)節(jié)氧氣流量為200~800m3/h對爐 料助熔，當(dāng)爐料熔清時將電弧爐斷電；
[0014] 升溫步驟為：爐料熔清后繼續(xù)向爐內(nèi)吹氧、造泡沫渣、升溫，至熔體溫度達(dá)到 1570~1590°C，升溫步驟中氧氣流量為300~500m 3/h ;
[0015] 氧化步驟為：當(dāng)熔體溫度達(dá)到1570~1590°C時，控制氧槍的氧氣流量為300~ 800m 3/h，造泡沫澄、脫碳；
[0016] 當(dāng)所述原料準(zhǔn)備步驟化清碳小于0. 5,在熔化步驟爐內(nèi)有液體時噴入碳粉以造泡 沫渣，使泡沫渣厚度高于200mm，當(dāng)泡沫渣厚度高于300mm，對電弧爐斷電并降低氧氣流量 為200~400m 3/h，當(dāng)泡沫渣厚度低于50mm時再噴碳粉；
[0017] 當(dāng)所述原料準(zhǔn)備步驟化清碳大于1. 0,在熔化步驟爐內(nèi)有液體時加入氧化鐵以造 泡沫渣，使泡沫厚度低于300mm，若泡沫渣厚度高于300mm，對電弧爐斷電并降低氧氣流量 為 200 ~400m3/h ;
[0018] 氧槍槍頭在爐內(nèi)距鋼液的高度< 100mm ;造泡沫渣過程中，泡沫渣厚度高于200mm 時，氧槍槍頭應(yīng)埋進(jìn)泡沫渣，且距鋼液的高度多100mm。
[0019] 在上述EAF冶煉工序中，氧化溫度彡1580 °C，嚴(yán)禁低溫氧化，過氧化；脫C量 彡0. 40% ;終點(diǎn)C彡0. 28% ;P彡0. 10% ;出鋼溫度為1640~1650°C，嚴(yán)禁出氧化渣；出鋼 過程加部分渣料，Mn進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下限。
[0020] 上述EAF爐冶煉工序，能穩(wěn)定持續(xù)地?zé)掍?，氧化步驟脫碳速度控制在小于0. 5 [ % C]/min范圍內(nèi)，無大沸騰事故的發(fā)生，保護(hù)并增加了冶煉設(shè)備的使用壽命，同時提高了吹氧 效率，縮短了約20 %的冶煉時間，節(jié)省了吹氧管消耗，節(jié)省約20 %的耐火材料，降低了生產(chǎn) 成本。
[0021] 優(yōu)選地，在上述LF爐冶煉工序中，當(dāng)鋼水中S的重量百分比含量彡0.01 %時，開 始吊包。優(yōu)選地，所述吊包溫度為1630~1640°C。通過以上優(yōu)選，可以進(jìn)一步提高脫氧能 力，進(jìn)而提尚鋼的性能。
[0022] 優(yōu)選地，在上述LF爐冶煉工序中，加入碳粉的總重量為3~4kg/噸鋼。所述3~ 4kg/噸鋼的碳粉分階段加入，各階段按照常規(guī)碳粉的添加方式加入適量即可。采用分階段 加入碳粉的方式，可以使碳粉更好地與各階段加入的強(qiáng)脫氧劑BaAlSi和CaSi等發(fā)生協(xié)同 增效的作用，在提高脫氧能力的同時，降低強(qiáng)脫氧劑的使用量，節(jié)約成本。進(jìn)一步優(yōu)選地，所 述LF爐冶煉工序中，加入碳粉的總重量為3~3. 5kg/噸鋼。最佳優(yōu)選地，所述LF爐冶煉 工序中，加入碳粉的總重量為3kg/噸鋼。
[0023] 優(yōu)選地，所述真空脫氣爐冶煉工序中，極限真空度保持時間多15min ;當(dāng)真空度 多200Pa時，吹氬氣攪拌3~5min。通過以上優(yōu)選，可以進(jìn)一步降低鋼中的H含量，提高成 品鋼的硬度等性能。
[0024] 本發(fā)明所述的澆鑄工序按常規(guī)鋼冶煉澆鑄工序進(jìn)行即可，開澆溫度（熔點(diǎn)