一种低硅铝镇静钢精炼装置及方法

摘要

一种低硅铝镇静钢精炼装置及方法，精炼装置由升降液压缸、夹钳、浸入管及螺栓组成。转炉冶炼控制终渣二元碱度、吹炼终点钢水[Si]含量及出钢温度，出钢过程中加入铝脱氧，钢水a0≤20×10‑6，出钢过程挡渣渣厚控制在50～100mm。氩站底吹Ar后，利用升降液压缸将预热的浸入管下降至钢液面下50～150mm，在浸入管内部加入预熔渣，浸入管外部加入石灰，再在浸入管内加入Al粒，并底吹Ar，液渣充分还原后，保持底吹Ar，其后进行软吹，使渣面微动而不使钢水裸露，保持3～7min，升起浸入管，直接到连铸工序进行浇铸。本发明可达到钢中[Si]≤0.03％的目标，减少钢水在处理过程中的温降，有效去除钢水中的夹杂物，提高钢水的洁净度，并可降低成本。

权利要求

1.一种低硅铝镇静钢精炼方法，该精炼方法采用的装置由升降液压缸、夹钳、浸入管及螺栓组成；升降液压缸缸杆前端固定有一夹钳，夹钳的两个钳臂前部带有圆弧，圆弧前端设有连接板，上端带有翻沿的浸入管通过螺栓固定在夹钳圆弧内，其特征在于，具体方法和步骤为：(1)采用转炉冶炼钢水，转炉终渣二元碱度控制在3～4，吹炼终点钢水[Si]≤0.01％，转炉出钢温度1660～1680℃，出钢过程中按 0.5～1.5kg/吨钢加入铝进行脱氧、合金化，目标要求钢水aO≤20×10-6，出钢过程中采取挡渣操作，渣层厚度控制在50～100mm；

(2)转炉出钢结束后进入吹氩站，从钢包透气砖底吹Ar，将钢水上面的钢渣吹开后，将精炼装置的浸入管通过升降液压缸放置在钢包钢渣吹开处的正上方；

(3)利用升降液压缸将使用前已预热到950～1050℃的浸入管下降至钢液面下50～

150mm的深度，在浸入管内部加入预熔渣，加入量为0.4～0.8kg/吨钢；并在浸入管外部向钢渣中加入石灰，使外部钢渣碱度达到7.3～8.0；然后在浸入管内部加入Al粒0.20～0.45kg/吨钢，进行钢渣还原及钢水合金化，同时保持底吹Ar，底吹Ar流量为20～40Nm3/h；

(4)液渣充分还原后，保持底吹Ar5～8min，其后降低氩气流量至4～8Nm3/h进行软吹，使渣面微动而不使钢水裸露，保持3～7min，升起浸入管，直接到连铸工序进行浇铸。

2.根据权利要求1所述的低硅铝镇静钢精炼方法，其特征在于，所述预熔渣的主要组分为：CaO:40～45％，Al2O3:38～42％，SiO2:5～9％，MgO:4～7％，其它为不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的低硅铝镇静钢精炼方法，其特征在于，所述石灰中CaO含量≥

90％。

说明书

一种低硅铝镇静钢精炼装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于炼钢工艺领域，具体涉及一种低硅铝镇静钢精炼装置及其精炼方法。

背景技术

[0002] 钢铁企业在生产过程中，有些低硅含量的钢种如08Al、SPHC等，通常采用铁水炉外脱硫—转炉冶炼—LF精炼—连铸的生产工艺，这种生产工艺最大的问题是钢中[Si]难以控制，由于钢水采用强脱氧剂—铝进行还原而出现回硅现象，经常会造成成品[Si]超标。一些低硅钢种的[Si]要求不大于0.03％，甚至目标为0.01％。当SPHC钢中的[Si]大于0.03％，会导致钢的屈服强度和抗拉强度上升，且严重影响冷轧的冲压成形性及镀锌时锌的粘附性。在转炉冶炼时硅是容易去除的元素，转炉出钢时钢水[Si]仅是痕迹量，因此控制[Si]的增加主要是在转炉出钢之后，控制增硅主要有两方面：1、控制原料带入。原料方面应该使用低硅甚至无硅铁合金，钢水脱氧时使用无硅脱氧剂，中间覆盖剂和结晶器保护渣采用无硅材料，最大化的减少原料增硅。2、控制回硅。对转炉出钢挡渣提出严格要求，控制大包下渣量，为了保证转炉出钢时不剩钢，大包渣层厚度通常为50～100mm；严格控制精炼渣和电石等造渣原材料的含硅量。同时造渣过程采用大渣量稀释渣中的FeO、MnO和SiO2，抑制还原增硅；
通常采用LF快速脱氧造白渣脱硫，在保证冶金目标的前提下，尽量缩短精炼时间，严禁长时间重复加热钢水，尽量降低熔渣中的FeO、MnO和SiO2，控制精炼过程底吹Ar的搅拌强度和大Ar搅拌时间，严禁暴吹，底吹氩气搅拌强度过大时，由于加快了4[Al]+3(SiO2)＝2(Al2O3)+3[Si]反应的进行，使反应更易向增硅方向进行。

[0003] 中国专利申请号201110051874.6公开了“一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法”，在高炉含钒铁水进入炼钢工序前，先经过提钒、脱硅处理工序，炼钢工序采用半钢炼钢，钢水在挡渣出钢及脱氧、合金化过程中加入低硅预熔型复合精炼渣预脱氧，钢水进入LF精炼工位以后，不采用常规下电极加热造白渣的方式，而是采用扣盖保温、在吹氩搅拌的还原性气氛下用铝粉做脱氧剂迅速造白渣，随后转入钙处理和软吹氩，在保证精炼质量的前提下抑制了钢水回硅的热力学和动力学条件，钢水软吹氩结束后，进入连铸工序；含钒铁水在提钒、脱硅处理的过程中，得到的半钢[Si]≤0.02％；在出钢过程中采用挡渣措施，渣层厚度＜50mm，防止出钢大量下渣造成的精炼回硅；出钢时间要求＞5min，出钢的同时随钢流均匀加入3—6kg/ts低硅预熔型复合精炼渣，利用出钢过程中良好的动力学条件，提前对钢水进行预精炼处理，低硅预熔型复合精炼渣在出钢1/4时开始加入，出钢至3/4时加入完成，出钢结束后再向钢包内加入顶渣1kg/ts；出钢后要求钢水aO≤10ppm；所说的钢水在LF炉工位采用扣盖保温、吹气搅拌、不下电极造白渣的精炼工艺：即先使用中等强度Ar搅拌3min，所说的中等强度是指：吹Ar强度控制在液面产生强烈蠕动但不裸露钢水面；同时向钢包内加入Al粉1kg/ts迅速造白渣；白渣形成后，降低吹Ar强度使渣液面保持蠕动，继续加入Al粉保持白渣状态，白渣保持8—12min后对钢水进行钙处理，要求[Ca]/[Al]≥0.1％，钙处理后继续扣盖进行软吹Ar操作，保持液面轻微蠕动，软吹Ar时间保持在12min以上。但该工艺方法使得低硅、低碳铝镇静钢硅元素成分合格率只能达到98％，仍然有些炉次[Si]超标而必须进行改钢，造成损失，增加生产成本；该工艺要求渣层厚度小于50mm，势必造成在转炉出钢时为了减少下渣，钢水未完全出净的现象，降低了炼钢生产效率；另外为了减少钢水温降，需要在LF炉工位采用扣盖保温的方式，而这又占用了精炼工位，降低了LF工位的生产效率。

[0004] 中国专利申请号200610166553.X)公开了“一种低硅含量的低碳铝镇静钢冶炼方法”，是以铁水为原料进行转炉吹炼、转炉出钢、吹氩站精炼、最后将钢水送入小方坯连铸机全程保护浇铸即得到低碳低硅铝镇静钢，其中，所说转炉出钢过程中，向经脱氧合金化处理后的钢水中加入包含有预熔精炼渣的复合造渣材料进行预造渣，控制熔渣碱度达到6.0～8.0；所说吹氩站精炼包括在吹氩站内进行以下步骤：(1)深度脱氧：以喂Al线的方法对转炉出钢后的钢水进行脱氧，在脱氧时期结束时控制钢水中自由氧含量在2～5ppm之间，[Al]s在400～600ppm之间；(2)造渣精炼：加入萤石、铝粒及电石进行调渣操作，同时进行强底吹氩搅拌，造渣结束时控制熔渣中的(FeO+MnO)不超过2％、(Al2O3)含量在20～30％之间；(3)软吹精炼：采用弱底吹Ar搅拌进行软吹操作；(4)钙处理：通过喂丝机加入硅钙包芯线，在钙处理结束后控制钢水中残余[Ca]t达到30～40ppm。但是，上述工艺方法并没有提及钢中[Si]的控制水平，且在钙处理时，通过喂丝机加入硅钙包芯线，由些可见，对钢中[Si]的要求不是十分苛刻；在上述工艺过程中，需要在吹氩站进行造渣、软吹精炼及钙处理，会对钢水产生非常大的温降，要求转炉出钢时温度要很高，这对转炉炉衬的伤害非常大。

发明内容

[0005] 本发明旨在针对已有技术存在的不足之处，提供一种能够在转炉出钢后迅速对钢水进行还原、合金化，抑制钢水回硅，且去除钢中夹杂物，减少钢水温降的低硅铝镇静钢精炼装置及方法。

[0006] 为此，本发明所采取的解决方案是：

[0007] 一种低硅铝镇静钢精炼装置，其特征在于，由升降液压缸、夹钳、浸入管及螺栓组成；升降液压缸缸杆前端固定有一夹钳，夹钳的两个钳臂前部带有圆弧，圆弧前端设有连接板，上端带有翻沿的浸入管通过螺栓固定在夹钳圆弧内。

[0008] 一种低硅铝镇静钢精炼方法，其特征在于，具体方法和步骤为：

[0009] (1)采用转炉冶炼钢水，转炉终渣二元碱度控制在3～4，吹炼终点钢水[Si]≤0.01％，转炉出钢温度1660～1680℃，出钢过程中按0.5～1.5kg/吨钢加入Al进行脱氧、合金化，目标要求钢水aO≤20×10-6，出钢过程中采取挡渣操作，渣层厚度控制在50～100mm。

[0010] (2)转炉出钢结束后进入吹氩站，从钢包透气砖底吹Ar，将钢水上面的钢渣吹开后，将精炼装置的浸入管通过升降液压缸放置在钢包钢渣吹开处的正上方。

[0011] (3)利用升降液压缸将使用前已预热到950～1050℃的浸入管下降至钢液面下50～150mm的深度，在浸入管内部加入预熔渣，形成流动性良好的液渣，加入量为0.4～0.8kg/吨钢；并在浸入管外部向钢渣中加入石灰，使外部钢渣碱度达到7.3～8.0，这种高碱度钢渣具有高熔点，流动性差，该区域不会发生4[Al]+3(Si02)＝3[Si]+2(A12O3)，从而达到减少精炼回硅的目的，提高低硅铝镇静钢的[Si]合格率。然后在浸入管内部加入Al粒0.2～0.45kg/吨钢，进行钢渣还原和钢水合金化，同时保持底吹Ar，底吹Ar流量为20～40Nm3/h。

[0012] (4)液渣充分还原后，保持底吹Ar5～8min，其后降低氩气流量至4～8Nm3/h进行软吹，使渣面微动而不使钢水裸露，保持3～7min，升起浸入管，直接到连铸工序进行浇铸，中间覆盖剂和结晶器保护渣采用无硅材料，减少原料引起的钢液增硅。

[0013] 所述预熔渣的主要组分为：CaO:40～45％，Al2O3:38～42％，SiO2:5～9％，MgO:4～7％，其它为不可避免的杂质。

[0014] 所述石灰中CaO含量≥90％。

[0015] 与现有技术相比，本发明的优点如下：

[0016] 1.本发明完全可以达到钢中[Si]≤0.03％的目标。

[0017] 2.本发明可以有效地减少钢水在处理过程中的温降，与常规吹氩搅拌相比，温度损失可降低50％。

[0018] 3.本发明可以有效地去除钢水中的夹杂物，使夹杂物充分上浮并被钢渣吸附，提高钢水的洁净度，且预熔渣加入量仅是常规操作的25％，从而可降低成本。

[0019] 4.本发明精炼装置结构简单，易于操作，投资小，不影响其它设备的正常操作。

附图说明

[0020] 图1是低硅铝镇静钢精炼装置使用状态示意图；

[0021] 图2是低硅铝镇静钢精炼装置俯视图。

[0022] 图中：升降液压缸1、夹钳2、浸入管3、预熔渣4、螺栓5、石灰6、钢水7、钢包8、透气砖9。

具体实施方式

[0023] 由附图可见，本发明低硅铝镇静钢精炼装置，系由升降液压缸1、夹钳2、浸入管3、预熔渣4及螺栓5所组成。升降液压缸1的缸杆前端固定有一夹钳2，夹钳2的两个钳臂前部带有一端圆弧，圆弧前端伸出有一端连接板，连接板上设有螺栓孔，圆筒形浸入管3的上端带有翻沿，浸入管3通过螺栓5固定在夹钳2前部的圆弧内。

[0024] 本发明低硅铝镇静钢精炼方法的具体步骤为：

[0025] 1、采用转炉冶炼钢水，转炉终渣二元碱度控制在3～4，吹炼终点钢水[Si]≤0.01％，转炉出钢温度1660～1680℃，出钢过程中按0.5～1.5kg/吨钢加入Al进行脱氧、合金化，目标要求钢水aO≤20×10-6，出钢过程中采取挡渣操作，渣层厚度控制在50～100mm。

[0026] 2、转炉出钢结束后进入吹氩站，从钢包8透气砖9底吹Ar，将钢水7上面的钢渣吹开后，将精炼装置的浸入管3通过升降液压缸1放置在钢包8钢渣吹开处的正上方。

[0027] 3、利用升降液压缸1将使用前已预热到950～1050℃的浸入管3下降至钢液面下50～150mm的深度，在浸入管3内部加入预熔渣4，形成流动性良好的液渣，加入量为0.4～0.8kg/吨钢；并在浸入管3外部向钢渣中加入石灰5，使外部钢渣碱度达到7.3～8.0，这种高碱度钢渣具有高熔点，流动性差，该区域不会发生4[Al]+3(Si02)＝3[Si]+2(A12O3)，从而达到减少精炼回硅的目的，提高低硅铝镇静钢的[Si]合格率。然后在浸入管3内部加入Al粒
0.2～0.45kg/吨钢，进行钢渣还原和钢水7合金化，同时保持底吹Ar，底吹Ar流量为20～
3
40Nm/h。

[0028] 4、液渣充分还原后，保持底吹Ar5～8min，其后降低氩气流量至4～8Nm3/h进行软吹，使渣面微动而不使钢水7裸露，保持3～7min，升起浸入管3，直接到连铸工序进行浇铸，中间覆盖剂和结晶器保护渣采用无硅材料，减少原料引起的钢液增硅。

[0029] 其中，所述预熔渣4的主要组分为：CaO:40～45％，Al2O3:38～42％，SiO2:5～9％，MgO:4～7％，其它为不可避免的杂质。所述石灰6中CaO含量≥90％。

[0030] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。

[0031] 实施例采用100吨转炉，浸入管3在使用前的预热温度为1000℃，冶炼钢种为低硅铝镇静钢，共进行4组，其中1组为对比例，对比例是在吹氩站不采用该精炼装置，进行吹Ar操作，加入预熔渣4、金属铝进行还原化渣，整个钢液面上的渣成分是均匀一致的，然后上机浇铸。

[0032] 其工艺参数、控制结果及预熔渣的成分分别见表1和表2。

[0033] 表1：实施例与对比例工艺参数及控制结果

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[0036] 表2：预熔渣成分组成

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[0038] 从表1中可以看出，在吹氩站利用该精炼装置进行吹气精炼，显著地降低了成品[Si]，含量达到≤0.02％，同时成品氧含量也大幅度降低，均小于0.0020％，提高了钢材的质量。钢水的温降约为原工艺的40％，这对和钢水冶炼的操作节奏提供了更大的空间，减少钢水的温度损失，有利于降低生产成本。从表2中可看出，预熔渣的加入量较对比例大幅降低，进一步降低了生产成本。