[发明专利]单嘴精炼炉冶炼超洁净钢工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种超洁净钢冶炼工艺，尤其涉及一种利用单嘴精炼炉冶炼超洁净钢的工艺，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

在炼钢技术领域，最大限度地去除钢中的杂质元素，获取高品质、高性能的超洁净钢，一直是炼钢工作者最为关注的研究课题。炉外精炼技术作为钢液二次精炼的主要手段，已经在国内外得到了广泛认可和成功应用，而真空精炼是炉外精炼技术中最具有代表性的组成部分。目前，钢液真空精炼最常用的装置是RH(Rheinstahl Heraeus process，循环脱气法)精炼炉，不仅能够脱除钢中碳、硫、氧、氢、氮等多种杂质元素和夹杂物，同时还具备升温、喷粉、调整成分等多种功能，具有精炼效率高、容易实现与初炼炉和连铸机间生产节奏的高效匹配、钢包不需要留很高的自由空间、测温取样方便等优点。

然而，经生产实践证明，RH精炼炉仍然存在以下缺陷：

1、在冶炼超低碳钢方面，生产高端汽车钢板等产品，需要更低碳含量的钢液，而RH精炼炉只能采取延长精炼时间等手段来降低最终碳含量，但如此必然会降低生产效率。

2、在精炼脱硫方面，RH精炼炉由于自身钢液循环特点所限制，使得精炼过程中脱硫效率较低；尽管在实际生产中采用了真空室添加颗粒脱硫剂、顶枪喷吹脱硫粉剂等工艺，但效果也并不理想，而且过多地添加脱硫剂会显著降低耐材寿命。

3、对于特殊钢、尤其是抗疲劳性能的特殊钢来讲，去除钢中的细小夹杂物，来改善钢的性能非常重要；同时，需要高效地去除细小夹杂物。从目前的RH精炼效果来看，由于脱碳和脱硫效率低而消耗了较多的精炼时间，导致去除夹杂物所需的精炼时间不足，从而影响了去除细小夹杂物的实际效果。

针对上述RH精炼炉存在的缺陷，中国专利CN2040910U公开了《一种单嘴真空精炼设备》，该精炼炉包括装有偏心吹氩透气砖的精炼用盛钢桶(钢包)和直筒型的真空精炼室，真空精炼室由下部插入钢液的吸嘴和上部真空室两部分组成；其基本原理是循环气体从钢包底部的偏心透气砖吹入，带动钢液上升进入真空室，与上升气泡相对的另一侧钢液则向下流出真空室，从而驱使整个钢液循环。

作为对中国专利CN2040910U的进一步改进，中国专利CN2432219Y公开了一种《多功能复吹单嘴精炼炉》，在CN2040910U公开的精炼炉结构的基础上，增加了顶枪吹氧、二次燃烧、喷粉、喂线等装置，使单嘴精炼炉功能更加完善和多样化。

这种单嘴精炼炉与RH精炼炉相比，其突出特点是，通过最长的气泡上升路径和最大的吸嘴内径实现高效的循环搅拌效率；具有的优越性表现为：

1、精炼效率高；在很短的时间内可以获得极低碳、氧含量。

2、吸嘴寿命长；与同吨位RH相比，由于单嘴精炼炉吸嘴内径较大，其吸嘴寿命显著高于RH。

3、吹氩量少，需要蒸气量也少；在达到同样脱碳量的前提下，需要氩气量为RH的1/3～1/5。

4、装备较为简单，生产成本低；尤其是其使用条件不受钢包吨位限制，对我国80吨以下的钢包尤为适用，并在我国中小型转炉、电炉厂取代VD炉冶炼高品质钢有着独特作用。

从实际使用效果来看，该炉型在对钢液分别进行脱氧、脱碳方面已经取得了较好的结果，但是随着用户对高性能钢的要求越来越苛刻，许多高性能的特殊钢，如电工钢，要求在有限的精炼时间内同时将钢液中的杂质元素碳、硫、氮、氢、氧降到极低水平，而且要求非金属夹杂物的含量极低、颗粒细小。如何在较短的精炼时间内同时实现上述多方面的质量要求，是炼钢工作者迫切需要关注和研究的问题。中国专利申请200910272881.1公开了《一种用单嘴精炼炉冶炼低硫钢的方法》，但该专利仅涉及到了钢液脱硫工艺，并未包括碳、氮、氢、氧和夹杂物的去除工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种单嘴精炼炉冶炼超洁净钢工艺，该工艺能够在较短的精炼时间内，同时实现脱碳、脱硫、脱氮、脱氢、脱氧和去除夹杂物多项任务，获得超洁净钢。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的单嘴精炼炉冶炼超洁净钢工艺，包括如下工序：

将初炼炉中的钢水加入所述单嘴精炼炉的钢包中；

将钢包送至单嘴精炼炉工位，从钢包底部吹入氩气，吹气流量为1～10NL/min/t钢，将吸嘴插入钢包中，按如下方式进行真空处理：

脱碳  当钢水中初始碳含量小于0.035％，初始氧含量大于0.07％时，采用真空自然脱碳工艺，当钢水初始碳含量大于0.035％，初始氧含量小于0.053％时，采用真空强制脱碳工艺；脱碳时间为12～22min；