[发明专利]一种降低转炉终点碳氧积的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体地，涉及一种降低转炉终点碳氧积的方法。

背景技术

转炉炼钢钢水终点碳氧积高低是衡量钢中氧的重要依据，终点碳氧积低有利于降低合金消耗，减少脱氧过程中形成的夹杂物，提高钢水质量。

转炉冶炼过程中，在碳含量不是很低时，反应速度取决于供氧强度，此时供氧强度越大，脱碳速度也越快，一般1min约脱除0.2重量％左右的碳。但是，当钢中碳含量低于某个临界值(一般认为此临界值在0.07重量％-0.12重量％)，供氧强度对脱碳速度已不起明显作用。随着碳含量进一步降低(例如降到0.03％时)，脱碳速度变得极慢，同时铁的氧化程度急剧上升，进一步脱碳就十分困难，因此，用普通方法冶炼超低碳钢(w(C)<0.02％)是很不容易的，并且转炉终点碳氧平衡难以控制，难以达到降低转炉终点碳氧积的方法。

转炉熔池中脱碳反应主要是：[C]+[O]＝CO↑

K＝Pco/(a[C]×a[O])＝Pco/(fc×[％C]×fo[％O])    (1)

式(1)中：K为只与温度有关的平衡常数；Pco为CO的分压力；fc为钢水中碳的活度系数；fo为钢水中氧的活度系数。fc和fo与浓度有关，随着碳浓度的增加，fc下降而fo上升，但在[C]＝0.02％～2.00％时，fc和fo的积变化不大，接近于1。因而在实际生产中fc×fo＝1。则式(1)变为：

K＝Pco/([％C]×[％O])    (2)

因此，[％C]×[％O]＝Pco/K，当反应达到平衡时，

lgK＝1168/T+2.07    (3)

当T＝1660+273，P为1.0-1.1大气压时，K＝401，则[％C]×[％O]＝0.00249

Pco＝P_大气压+98066×H_金×ρ_金+98066×H_渣×ρ_渣+98066×2σ/r_co    (4)

在式(4)中：P_大气压为大气压力，Pa；H_金为CO气泡上钢水液的高度，mm；H_渣为CO气泡上炉渣的高度，mm；ρ_金为钢水的密度，g/cm³；ρ_渣为炉渣的密度，g/cm³；σ为金属液表面张力，N/m；r_co为气泡半径，mm。当气泡半径小于1mm时，毛细管压力才会明显。同时实际生产中H_渣与ρ_渣对比而言均很小。因此，[％C]×[％O]＝(1+H_金ρ_金)/K。由此可知，当反应达到平衡时，[％C]×[％O]除与钢水温度有关外，也与钢液的平均深度有关，钢液平均深度越大碳氧积也就越高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的转炉冶炼终点碳氧积高的缺陷，提供一种能够降低转炉终点碳氧积的方法。

本发明的发明人发现在实际在生产中，钢液的平均深度变化很小，可以忽略不计，而在特定温度下，终点钢水的碳氧积与CO气体分压P_CO有密切的关系，改变CO气体分压P_CO时，终点钢水的碳氧积随P_CO降低而降低。发明人还发现，在冶炼的不同阶段通过改变底吹气体的流量利用底吹气体所产生的搅拌效果使CO分压下降，使得碳氧反应趋向平衡，碳、氧浓度下降，从而有效降低碳氧积。

为了实现上述目的，本发明提供一种降低转炉终点碳氧积的方法，该方法包括在转炉中兑入半钢后顶吹氧气和底吹气体进行转炉冶炼并出钢，其中，所述底吹气体包括冶炼前期底吹氮气或氩气、冶炼中期和后期底吹氩气；出钢过程底吹氩气；所述冶炼前期底吹氮气的流量为40-60m³/h，所述冶炼中期底吹氩气的流量为40-60m³/h，所述冶炼后期底吹氩气的流量为70-90m³/h，所述出钢过程底吹氩气的流量为40-60m³/h。

采用本发明提供的方法，能够有效降低终点钢水的碳氧积，从而降低终点氧含量，由此可以增加合金收得率，降低合金消耗，减少脱氧过程中形成的夹杂物，提高钢水质量。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式