專利名稱：一種真空脫氣生產(chǎn)超低碳鋼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空脫氣生產(chǎn)超低碳鋼的方法，具體地說是一種采用RH真空脫氣設(shè)備生產(chǎn)碳含量小于15ppm的超低碳鋼的方法，屬于真空精煉領(lǐng)域。
在文獻(xiàn)“Decarburization of ultra low carbon steel by RH degasser(RH脫氣裝置的超低碳鋼脫碳)”，第7屆中國·日本鋼鐵學(xué)術(shù)會議，海南中國金屬學(xué)會，1995.161-169頁中，日本學(xué)者公開了一種通過RH真空脫氣設(shè)備的插入管向鋼水混合噴吹氫氣和氬氣的方法，以及一種重新改造設(shè)備擴(kuò)大真空室和插入管幾何尺寸生產(chǎn)超低碳鋼的方法，目的都在于加速超低碳區(qū)脫碳反應(yīng)速率。其不足之處在于前一種方法存在鋼水增氫、氫氣操作安全性以及氣源方面的問題，后一種方法除增加投資費(fèi)用外，還受到原插入管、鋼包、真空室的尺寸和耐火材料壽命的限制，在普通鋼廠現(xiàn)有工序難以實(shí)施。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種真空脫氣生產(chǎn)超低碳鋼的方法，在RH真空脫氣裝置中采用上升插入管內(nèi)連續(xù)噴吹氬氣和真空室快速減壓生產(chǎn)超低碳鋼，其特征是真空脫碳噴吹的氬氣流量按爐役期分階段改變，爐役期前20爐脫碳輸入與插入管設(shè)計(jì)內(nèi)徑匹配的氬氣流量，20爐以后，每爐脫碳時間＞5min輸送的氬氣流量比爐役期前20爐高20％以上；脫碳前真空室預(yù)先減壓到20kPa，脫碳開始后，加快脫碳0～10min期間真空室的減壓速率。
目前普遍采用的真空脫氣裝置，就整個爐役生產(chǎn)碳含量小于15ppm的超低碳鋼而言，在爐役前期按插入管初始設(shè)計(jì)內(nèi)徑d輸入氬氣流量時，尚可滿足深脫碳的要求，但在使用一定爐數(shù)以后，插入管內(nèi)壁受鋼水沖刷或熔渣侵蝕，插入管內(nèi)壁從初始設(shè)計(jì)內(nèi)徑d擴(kuò)大到實(shí)際內(nèi)徑D，在圓形管壁周圍吹入的氣流與管中心之間的橫向距離相應(yīng)延長；另一方面，由于耐火材料管壁的蝕損、變形和粗糙度增加，管壁與鋼水之間的摩擦阻力在變大，導(dǎo)致氣泡驅(qū)動鋼水環(huán)流的提升效率下降。因此，解決爐役期侵蝕過程脫碳能力降低的問題，必須改變?nèi)珷t役期固定輸送氬氣流量的方法，使?fàn)t役中期以后的氬氣流量顯著高于爐役前期，同時保證該期間加速脫碳必須的真空度。
本發(fā)明所述的真空脫氣生產(chǎn)超低碳鋼的方法，其特征在于爐役期20爐以后，脫碳時間＜5min的提升氬氣流量為每噸鋼5.2Nl/min，脫碳時間5～10min的提升氬氣流量為每噸鋼7～7.2Nl/min，脫碳時間＞10min以后輸入的提升氬氣流量為每噸鋼7.7～9Nl/min。
本發(fā)明所述的真空脫氣生產(chǎn)超低碳鋼的方法，其特征還在于脫碳時間＞8min以后，真空室壓力小于0.2kPa，以保證脫碳必須的真空度。
本發(fā)明方法是充分考慮真空處理爐役期插入管內(nèi)徑的變化，根據(jù)插入管內(nèi)徑侵蝕程度，在爐役期間分兩階段按不同模式及時輸送強(qiáng)化脫碳必須的氬氣流量，同時避免提高氬氣流量可能帶來的對超低碳區(qū)高真空度的損害。
采用本發(fā)明方法解決了生產(chǎn)超低碳鋼時，RH真空脫氣裝置同一爐役使用一定爐數(shù)后，脫碳能力隨插入管內(nèi)徑侵蝕增大而降低的難題。
本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的方法是將整個爐役期分成兩階段，通過不同的氬氣流量輸送模式并保持必須的真空室壓力，達(dá)到克服插入管侵蝕期間因氣泡提升鋼水效率下降對循環(huán)流量和反應(yīng)界面積的限制，激發(fā)插入管侵蝕后擴(kuò)大單位時間鋼水環(huán)流的作用，改善整個爐役期真空處理的脫碳性能，操作簡便有效。
2、采用本發(fā)明方法可以在不改造設(shè)備的條件下生產(chǎn)碳含量小于15ppm的超低碳鋼，節(jié)省設(shè)備改造投資。本發(fā)明方法脫碳處理15min可迅速使碳含量降低到10～13ppm，平均12ppm，提高了整個爐役期真空處理的脫碳效率，同時防止了快速脫碳在真空室內(nèi)產(chǎn)生大量噴濺粘鋼。
3、采用本發(fā)明的方法最突出的優(yōu)點(diǎn)是脫碳結(jié)束碳含量小于15ppm的命中率從30％提高到76％，改善后工序產(chǎn)品性能和質(zhì)量，降低軋制成本，為大批量生產(chǎn)超低碳冷軋板原料提供保證。
圖1為本發(fā)明方法所使用的RH真空脫氣設(shè)備局部縱剖面簡圖。圖中①為真空室，②為提升氣體氬氣的導(dǎo)管，③為插入管的上升管，④為鋼包，⑤為鋼水，⑥為插入管的下降管。其中d為插入管內(nèi)壁的初始設(shè)計(jì)直徑；D為插入管內(nèi)壁侵蝕后的直徑。
圖2是采用本發(fā)明的方法與比較例在脫碳前后的鋼水碳含量。
圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)●為本發(fā)明方法，數(shù)據(jù)點(diǎn)○為比較例。
脫碳處理時，連通真空室①的插入管上升管③和下降管⑥，同時浸入鋼包④的鋼水⑤中抽真空，并從導(dǎo)管②連續(xù)噴吹氬氣驅(qū)動鋼水環(huán)流進(jìn)行脫碳操表1. 本發(fā)明的脫碳操作
表2. 比較例的脫碳操作
作。真空處理20爐以后，插入管內(nèi)部直徑從初始直徑d擴(kuò)大到侵蝕直徑D，本發(fā)明采用在5min以后從導(dǎo)管②吹入高于爐役初期的氬氣流量，即在5～10min內(nèi)吹入氬氣7～7.2Nl/min·t，從10min后吹入氬氣7.7～9Nl/min·t，提供更多氣泡驅(qū)動上升管內(nèi)鋼水進(jìn)入真空室，單位時間內(nèi)使更多的鋼水流入真空室發(fā)生脫碳反應(yīng)；為避免吹入的氣體流量對超低碳區(qū)必須真空度的損害，真空室預(yù)先減壓到20kPa，脫碳開始后，加快在0～10min真空室的減壓速率，鋼水依靠重力通過下降管⑥返回鋼包混合，再吸入上升管繼續(xù)循環(huán)，整個脫碳時間為15min。
從表1和圖2可以看到，本發(fā)明按插入管侵蝕程度提供加速脫碳必須的氬氣流量和真空度，到達(dá)預(yù)定高真空度的時間短，可以在爐役后期迅速使碳含量降低到10～13ppm，平均12ppm。比較例以插入管初始條件設(shè)定供氬流量，供氬方式不隨插入管侵蝕程度改變，尤其在爐役中后期，脫碳結(jié)束的碳含量在24～30ppm之間，平均26.5ppm，不能滿足生產(chǎn)碳含量小于15ppm的超低碳鋼的要求。因此，本發(fā)明的方法明顯優(yōu)于比較例。
本發(fā)明的方法具有可以不改造設(shè)備，節(jié)省投資，操作簡便有效等優(yōu)點(diǎn)，尤其適用于生產(chǎn)碳含量小于15ppm的超低碳優(yōu)質(zhì)鋼。
權(quán)利要求
1.一種真空脫氣生產(chǎn)超低碳鋼的方法，在RH真空脫氣裝置中采用上升插入管內(nèi)連續(xù)噴吹氬氣和真空室快速減壓生產(chǎn)超低碳鋼，其特征是真空脫碳噴吹的氬氣流量按爐役期分階段改變，爐役期前20爐脫碳輸入與插入管設(shè)計(jì)內(nèi)徑匹配的氬氣流量，20爐以后，每爐脫碳時間＞5min輸送的氬氣流量比爐役期前20爐高20％以上；脫碳前真空室預(yù)先減壓到20kPa，脫碳開始后，加快脫碳0～10min期間真空室的減壓速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于爐役期20爐以后，脫碳時間＜5min的提升氬氣流量為每噸鋼5.2Nl/min，脫碳時間5～10min的提升氬氣流量為每噸鋼7～7.2Nl/min，脫碳時間＞10min以后輸入的提升氬氣流量為每噸鋼7.7～9Nl/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征還在于脫碳時間＞8min以后，真空室壓力小于0.2kPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空脫氣生產(chǎn)超低碳鋼的方法，屬于真空精煉領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)爐役期插入管侵蝕程度分兩階段提供加速脫碳必須的氬氣流量和真空度，爐役期前20爐脫碳采用與插入管初始設(shè)計(jì)內(nèi)徑匹配的氬氣流量，20爐后，每爐脫碳時間＞5min時，輸送的氬氣流量比爐役期前20爐高20％以上。鋼水脫碳前，預(yù)先對真空室減壓，脫碳開始后，在脫碳的0～10min加快真空室的減壓速率。本方法在全爐役期生產(chǎn)超低碳鋼可不改造真空室和插入管，改善因插入管內(nèi)徑侵蝕、鋼水流動阻力增大、氣泡提升效率減少所降低的脫碳速率，同時防止真空室內(nèi)產(chǎn)生大量噴濺粘鋼。本發(fā)明操作簡便有效，適合用于碳含量小于15ppm的超低碳優(yōu)質(zhì)鋼的生產(chǎn)。
文檔編號C21C7/10GK1410559SQ02147730
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月25日
發(fā)明者區(qū)鐵, 喻承歡, 楊杰, 柳志敏, 徐靜波, 應(yīng)風(fēng)曄, 彭林, 馮軍, 陳清泉, 張漢平 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司