一种低成本碳化硅脱氧方法

摘要

本发明公开了一种低成本碳化硅脱氧方法，属于钢包精炼技术领域，其特征在于包括以下工艺步骤：渣洗；精炼；电化渣；脱氧，脱氧剂为碳化硅和电石；加速钢渣界面反应；软吹。与现有技术相比较具有产品脱氧效果好：大幅降低脱氧成本；产品质量稳定的特点。

权利要求

1.一种低成本碳化硅脱氧方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：(1)在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4～2.6kg；

(2)将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1520～1580℃，吨钢石灰加入量4.0～

6.0kg，吨钢萤石加入量1.0～1.5kg，加料时间2～3min，加石灰时大流量吹氩搅拌，保护性气体流量为200～300NL/min；

(3)送电化渣操作，保护性气体流量130～150NL/min；

(4)待在钢水表面形成液渣层，再进行脱氧，脱氧剂为碳化硅和电石，吨钢碳化硅加入量0.25～0.65kg，吨钢电石加入量0.5～1.0kg；

(5)调整保护性气体流量为200～240NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3～5min；

(6)调整保护性气体至软吹状态，软吹时间8～10min，保护性气体流量130～150NL/min。

2.根据权利要求1所述的低成本碳化硅脱氧方法，其特征在于：步骤3中所述的送电化渣操作，变压器二次电压保持278～336V。

3.根据权利要求1所述的低成本碳化硅脱氧方法，其特征在于：所述保护性气体为氩气。

4.根据权利要求1所述的低成本碳化硅脱氧方法，其特征在于：所述脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石。

说明书

一种低成本碳化硅脱氧方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及LF精炼技术领域，特别是一种适用于镇静钢脱氧的低成本精炼技术。【背景技术】

[0002] 根据冶炼时脱氧程度不同，钢分为沸腾钢、半镇静钢和镇静钢。而连铸时，需为完全脱氧的镇静钢，现有技术中，冶炼非低硅铝镇静钢时采用CaO-CaF2精炼渣系，该渣系随着CaO增加，炉渣粘度上升，炉渣碱度高，而无SiO2系渣料中和炉渣碱度。

[0003] 该种工艺在应用中存在以下缺陷：①CaF2的主要作用是改善渣的流动性，降低渣的熔点，增大脱硫产物的扩散速度，改善脱硫动力学条件，从而调节炉渣粘度，但不能调节碱度，现有技术中加入量较大，对炉衬、钢包渣线侵蚀严重；同时这种渣系粘度较小，不利于埋弧操作，导致电弧对包衬的辐射侵蚀；此外CaF2还会与渣中其它组元反应，生成含氟气体对污染环境；②精炼脱氧采用单一电石(CaC2)的扩散脱氧方式，随着渣量增大，电石用量明显增加，而电石价格居高不下，压榨了钢企利润空间，严重影响企业经济效益；③镇静钢脱氧时，精炼终点渣呈白渣后，喂入金属钙线对脱氧产物变性处理，增加额外成本；④单一电石做LF脱氧剂，抽检铸坯夹杂物级别≥3.0级平均为4.3次/月，表明夹杂物数量较多，钢中夹杂以硫化夹杂和氧化夹杂为主，少部分硫化夹杂和氧化夹杂在偏析区域聚集，大部分硫化夹杂和氧化夹杂是由于脱氧制度不合理，钢液内夹杂物未能充分变性去除，导致铸坯夹杂物级别≥3.0较多，影响终端产品质量，增大了企业经济损失。

[0004] 因此，精炼生产急需一种新的脱氧技术，减少钢液内夹杂物源，使铸坯夹杂物数量达到最低值的同时，降低LF脱氧剂成本。【发明内容】

[0005] 本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种低成本碳化硅脱氧方法，用低成本脱氧剂代替部分高成本脱氧剂，在达到同样的脱氧效果下降低精炼工序脱氧成本，并且能够有效的控制钢中夹杂，稳定产品质量。

[0006] 本发明解决其技术问题的技术方案是：一种低成本碳化硅脱氧方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：

[0007] (7)在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4～2.6kg；

[0008] (8)将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1520～1580℃，吨钢石灰加入量4.0～6.0kg，吨钢萤石加入量1.0～1.5kg，加料时间2～3min，加石灰时大流量吹氩搅拌，保护性气体流量为200～300NL/min；

[0009] (9)送电化渣操作，保护性气体流量130～150NL/min；

[0010] (10)待在钢水表面形成液渣层，再进行脱氧，脱氧剂为碳化硅和电石，吨钢碳化硅加入量0.25～0.65kg，吨钢电石加入量0.5～1.0kg；

[0011] (11)调整保护性气体流量为200～240NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3～5min；

[0012] (12)调整保护性气体至软吹状态，软吹时间8～10min，保护性气体流量130～150NL/min。

[0013] 上述的步骤3中所述的送电化渣操作，变压器二次电压保持278～336V。

[0014] 上述的保护性气体为氩气。

[0015] 上述的脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石。

[0016] 与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

[0017] 1、产品脱氧效果好：应用本发明工艺可以有效降低渣碱度，从而使TFe含量降低，Ls增高，渣指数由单一电石制备方法的0.42～0.45降低至0.31～0.34，并且渣的还原性、流动性优于单一电石制备方法。

[0018] 2、可以大幅降低脱氧成本：单纯电石脱氧工艺成本为吨钢萤石成本4.9元，吨钢电石成本3.83元，合计影响吨钢成本8.73元，精炼脱氧成本高，影响企业效益；本发明工艺成本为吨钢4.06～6.41元，降本增效显著。

[0019] 3、能够有效的控制钢中夹杂，稳定产品质量，提高钢水纯净度和铸坯质量，进而能有效控制钢种夹杂处于塑性区域，减少套眼次数和生产事故。【具体实施方式】

[0020] 下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。

[0021] 对照组

[0022] 对Q235B钢，工艺步骤如下：

[0023] A、在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4kg；

[0024] B、将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1580℃，吨钢石灰加入量5kg，吨钢萤石加入量2.8kg，加料时间5min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为200NL/min；

[0025] C、送电化渣操作，变压器二次电压保持336V，氩气流量150NL/min；

[0026] D、待渣化好、化透后进行脱氧，脱氧剂为电石，吨钢电石加入量1.2kg，取渣样为黄白渣；

[0027] E、调整氩气流量为200NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3min，取渣样为白渣。

[0028] F、调整氩气至软吹状态，软吹时间8min，氩气流量130NL/min。

[0029] 对照组为改良前发明人独自摸索的工艺步骤，LF炉依靠电石对炉渣进行扩散脱氧形成高碱度炉渣，利用氩气搅拌加速钢渣界面反应，同时电弧加热高碱度炉渣使其形成高碱度白渣，达到降低钢中氧、硫的目的。该种方法虽然可以保持较高的产品质量，但是存在以下问题：①CaF2的主要作用是改善渣的流动性，降低渣的熔点，增大脱硫产物的扩散速度，改善脱硫动力学条件，从而调节炉渣粘度，但不能调节碱度，加入量较大时，对炉衬、钢包渣线侵蚀严重；同时这种渣系粘度较小，不利于埋弧操作，导致电弧对包衬的辐射侵蚀；此外CaF2还会与渣中其它组元反应，生成含氟气体对污染环境；②精炼脱氧采用单一电石(CaC2)的扩散脱氧方式，随着渣量增大，电石用量明显增加，而电石价格居高不下，压榨了钢企利润空间，严重影响企业经济效益；③单一电石做LF脱氧剂，抽检铸坯夹杂物级别≥
3.0级平均为4.3次/月，表明夹杂物数量较多，钢中夹杂以硫化夹杂和氧化夹杂为主，少部分硫化夹杂和氧化夹杂在偏析区域聚集，大部分硫化夹杂和氧化夹杂是由于脱氧制度不合理，钢液内夹杂物未能充分变性去除，导致铸坯夹杂物级别≥3.0较多，影响终端产品质量，增大了企业经济损失。

[0030] 实施例1

[0031] 对Q235B钢，工艺步骤：

[0032] (1)在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4kg；其中石灰的作用为：①造渣作用；②减少烧损，熔体覆盖在钢液表面防止过度氧化。通过本步骤的渣洗，可以提高钢水的质量。

[0033] (2)将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1560℃，吨钢石灰加入量4.0kg，吨钢萤石加入量1.0kg，加料时间2min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为200NL/min；该步骤中加入石灰的过程造渣，必须有较大的吹氩压力才能保证所加入的石灰在钢包表面完全铺开，保证造渣料不在加料孔边堆积，为造出白渣提供有利条件。

[0034] (3)送电化渣操作，变压器二次电压保持336V，氩气流量150NL/min；在氩气氛下电渣重熔，可降低钢中的全氧含量。

[0035] (4)待在钢水表面形成液渣层，再进行脱氧，脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石，吨钢碳化硅加入量0.65kg，吨钢电石加入量0.7kg，取渣样为黄白渣；在电渣重熔后向渣池添加脱氧剂，降低钢液中溶解的氧，即把钢液中溶解的FeO转变成其他难溶于钢液的SiO2，然后将上述脱氧产物排除到钢液外。本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为1.35kg，脱氧剂用量少。碳化硅与电石加入量配比为1:1.08进行复合脱氧，生成SiO2和CO气泡。SiO2能促进化渣，降低炉渣粘度和碱度，萤石用量明显减少；CO气泡使炉渣弱发泡，再投入少量电石充当强发泡剂，使通电过程精炼渣有良好埋弧效果和保温效果，增大了钢渣接触面，强化了钢渣界面反应进行脱硫，同时提高了炉渣吸附夹杂能力和减少了钢液吸气，从而快速形成白渣。因碳化硅脱氧反应速率较电石慢，因此采用先行投入碳化硅，后投入电石的方式以保证脱氧效果。且由于利用SiC与FeO的反应生成SiO2，降低了炉渣碱度、粘度，减少电石用量的同时，也减少了萤石用量。

[0036] (5)调整氩气流量为200NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3min，取渣样为白渣，精炼终点渣TFe(全铁)为1.18；LF炉依靠电石对炉渣进行扩散脱氧形成高碱度炉渣，利用氩气搅拌加速钢渣界面反应，同时电弧加热高碱度炉渣使其形成高碱度白渣，达到降低钢中氧、硫的目的。

[0037] (6)调整氩气至软吹状态，软吹时间8min，氩气流量130NL/min。通过弱的氩气搅拌强度，促使钢水中的夹杂物上浮。吹氩过大易卷渣、吸气，既不能有效保证快速化渣，也不能避免夹杂物的卷入。在软吹过程适当增大软吹流量，增大小颗粒夹杂物碰撞机率使其变大更易上浮，有效降低钢液内夹杂物数量，提高了产品质量。

[0038] 上述生产步骤中的氩气也可以为其他保护性气体，所述的保护性气体具体可以为惰性气体，如氦气。

[0039] 实施例2

[0040] 对Q345B钢，工艺步骤：

[0041] (1)在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.6kg；

[0042] (2)将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1580℃，吨钢石灰加入量6.0kg，吨钢萤石加入量1.5kg，加料时间3min加石灰时间1.5min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为300NL/min；

[0043] (3)送电化渣操作，变压器二次电压保持278V，氩气流量130NL/min；

[0044] (4)待渣化好、化透进行脱氧，脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石，吨钢碳化硅加入量0.4kg，吨钢电石加入量1.0kg，取渣样为黄白渣；本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为1.4kg，碳化硅与电石加入量配比为1:2.5进行复合脱氧。

[0045] (5)调整氩气流量为220NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电5min，取渣样为白渣，渣中TFe为0.68；

[0046] (6)调整氩气至软吹状态，软吹时间10min，氩气流量150NL/min。

[0047] 实施例3

[0048] 对A36B钢，工艺步骤：

[0049] (1)在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.5kg；

[0050] (2)将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1520℃，吨钢石灰加入量5.0kg，吨钢萤石加入量1.2kg，加料时间3min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为240NL/min；

[0051] (3)送电化渣操作，变压器二次电压保持313V，氩气流量140NL/min；

[0052] (4)待渣化好、化透进行脱氧，脱氧剂加入顺序为先加入碳化硅后加入电石，吨钢碳化硅加入量0.25kg，吨钢电石加入量0.5kg，取渣样为黄白渣；本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为0.75kg，碳化硅与电石加入量配比为1:2进行复合脱氧。

[0053] (5)调整氩气流量为240NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电4min，取渣样为白渣，渣中TFe为0.87；

[0054] (6)调整氩气至软吹状态，软吹时间9min，氩气流量140NL/min。

[0055] 实施例4

[0056] 对Q235B钢，工艺步骤：

[0057] (1)在转炉出钢过程中进行渣洗，吨钢石灰加入量2.4kg；

[0058] (2)将钢包移位至精炼处理位，精炼开始温度1560℃，吨钢石灰加入量4.0kg，吨钢萤石加入量1.0kg，加料时间2min，加石灰时大流量吹氩搅拌，氩气流量为200NL/min；

[0059] (3)送电化渣操作，变压器二次电压保持336V，氩气流量150NL/min；

[0060] (4)待渣化好、化透进行脱氧，脱氧剂为吨钢碳化硅加入量0.65kg，吨钢电石加入量0.7kg；加入顺序为先加入70％碳化硅后加入电石，随后再加入30％碳化硅，取渣样为黄白渣；本工艺吨钢累计脱氧剂加入量为1.35kg，碳化硅与电石加入量配比为1:1.08进行复合脱氧。

[0061] (5)调整氩气流量为200NL/min进行加速钢渣界面反应，再通电3min，取渣样为白渣，渣中TFe为0.73；

[0062] (6)调整氩气至软吹状态，软吹时间8min，氩气流量130NL/min。

[0063] 实施例4的参数和加入量与实施例1相同，但是脱氧剂加入顺序进行了改良，加入顺序为：70％碳化硅→电石→30％碳化硅，该种加入顺序的工艺设计意义在于：碳化硅脱氧反应速率较电石慢，但在电石充当强发泡剂的情况下，有助于促进SiC与FeO的反应。结果证实：同样的加入量(成本)下，可以获得更好的精良效果。

[0064] 上述五组精炼结果如下：

[0065] 1、精炼效果比较：见下表。