[发明专利]一种在钢液中生成微小气泡的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种钢液中脱氮和夹杂物去除技术，具体是一种在钢液中生成微小气泡的方法，可显著促进钢液中氮和显微夹杂物的去除，提高钢水纯净度。

背景技术

钢中氮和夹杂物常常对钢材性能产生危害，尽管近年来冶金技术进步迅速，钢材纯净度已有快速进步，但钢中氮和夹杂物的控制还常常不能完全满足高品质钢材的要求。

大量研究表明，通过向钢液吹入氩气，在钢液中形成氩气泡，有助于钢中氮和夹杂物的去除。但由于通过钢包底吹元件吹入的氩气在钢液中形成的气泡尺寸较大，一般大于5mm，其去除钢中氮和夹杂物的效果并不明显。一些文献研究也表明钢液中弥散微小气泡可显著促进氮和夹杂物的去除。

本发明提供一种在钢液中生成微小气泡的方法，通过向钢液中通入焦炉煤气或天然气；在钢液内，焦炉煤气或天然气与钢液相互作用，其中的氢组元溶解于钢液中，使钢液中氢含量达到8ppm以上；钢液精炼脱氧后，对该钢液进行真空处理，借助钢中非金属夹杂物，提供氢气泡在钢液内部形成的核心，降低氢气泡从钢液内部析出的形核自由能，在钢液内部形成大量细小气泡。该方法生成的氢气泡尺寸细小，有助于提高钢中氮和夹杂物去除效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在钢液中生成大量微小气泡的方法，以解决现有技术难以在钢液中形成大量细小气泡的问题，生成的大量细小气泡可促进钢中氮和夹杂物的去除。

为了解决上述技术问题，本发明公开一种在钢液中生成细小气泡的方法，包括：向钢液中通入焦炉煤气或天然气；在钢液内，焦炉煤气或天然气与钢液相互作用，其中的氢组元溶解于钢液中，使钢液中氢含量达到8ppm以上；钢液精炼脱氧后，对该钢液进行真空处理，借助钢中非金属夹杂物，提供氢气泡在钢液内部形成的核心，降低氢气泡从钢液内部析出的形核自由能，在钢液内部形成大量细小气泡。

具体工艺步骤为：

步骤1.在转炉、或电炉、或吹氩站、或CAS处理站、或LF处理工位、AOD处理、或RH处理、VD或VOD处理工位向钢液通入焦炉煤气或天然气；焦炉煤气或天然气与钢液相互作用，其中的氢组元溶解于钢液中，使钢液中氢含量达到8×10^-6以上。

步骤2.在真空处理工位，包括RH处理、VD或VOD处理工位，对脱氧后钢液进行真空处理，使真空室真空度最终小于200Pa，使钢液中氢气析出；真空处理时，迅速提高真空度，使真空系统在6min内达到极限真空；真空处理时间大于10min，真空处理温度1550℃-1730℃。

更详细技术方案为：

所述向钢液中通入焦炉煤气或天然气，每吨钢焦炉煤气总通入量大于50标升，或每吨钢天然气的总通入量大于25标升。

进一步地，所述向钢中通入焦炉煤气或天然气，需在钢液真空脱氮和真空处理去除夹杂物前进行；

进一步地，所述向钢液中通入焦炉煤气或天然气，可通过钢包底部的透气系统向钢液吹入，通过现有的吹氩系统吹入；

进一步地，所述向钢液中通入焦炉煤气或天然气，也可在炼钢工序，通过转炉或电炉的底吹系统向钢液通入，也可通过电炉中浸入钢液的喷枪吹入，也可通过AOD的侧吹和顶吹系统吹入；

进一步地，所述向钢液中通入焦炉煤气或天然气，通入的焦炉煤气或天然气与钢液相互作用，其中的氢组元溶解于钢液中，使钢液中氢含量增加；

进一步地，所述向钢液中通入焦炉煤气或天然气，通入后钢液中氢含量需达到8×10^-6以上；

进一步地，所述对该钢液进行真空处理，此处为对钢液进行脱氮、脱氢和去除夹杂物的真空处理，不包括钢液真空脱碳处理；

进一步地，所述该钢液进行真空处理，为RH处理，或VD处理，或VOD处理，真空处理时，真空室的真空度最终小于200Pa，真空室达到极限真空的时间小于6min；真空处理时间大于10min，真空处理温度1550℃-1730℃。

进一步地，真空处理过程中，氢气泡在夹杂物表面形核并长大，钢中形成大量细小气泡；

进一步地，氢气泡长大过程中，钢中氮向氢气泡内扩散，并和氢气泡一起上浮去除；

进一步地，上述钢中形成大量细小气泡，气泡携带夹杂物上浮，并在上浮过程中继续捕捉夹杂；

进一步地，钢中氮和夹杂物明显降低；同时钢中氢也被去除。