[发明专利]精炼高纯度钢的方法

说明书

本发明涉及到钢水的二次精炼，特别涉及到一种使用RH真空脱气装置使钢水中杂质(硫、氧、氮、碳)有效地降低到超低范围内的方法。

在钢水二次精炼技术中，有一种向RH真空脱气装置的真空容器中加入熔剂进行精炼脱硫的方法。在此法中，将熔剂自由地洒到真空容器中的熔池表面上。因此，为了提高反应速率，必须使用粉状熔剂。这样的处理方法有一大缺点：即加入的熔剂在没到达钢水熔池表面时就被吸入排气系统。为了克服这种使用粉状熔剂的缺点，人们提出了一种使用块状熔剂的方法，但此法降低了反应效率而不适用。

还有人提出一种促进反应的方法，它通过在RH真空脱气装置中用浸入式喷咀在提升管下直接将脱硫剂加入钢水中，使钢水和熔剂二者都进行环流。这一技术在1988年的“材料和工艺”的第1．1卷第1189页(Vol 1．1，pp．1189)上公开。这一已知技术的缺点是，浸入式喷咀使用寿命短，操作困难。而且也难于在提升管内精确引导喷入的气体和熔剂，故进行这种作业是困难的。

另外有一种与上述情况不同的脱硫精炼工艺，公开在特开昭63-114918的日本专利申请文献中。在此技术中，在RH真空脱气装置的一真空容器内壁上设有一与水平方向成30-50°角的喷咀，脱硫是对真空容器内钢水熔池表面喷射1．7-4．0公斤／吨熔剂来实现的。这种方法缺点是，由于熔剂以倾斜方向喷入熔池表面，使钢水溶池表面对熔剂摄入率变得很低，故有效的脱硫作用由于受到熔池表面上的熔渣的氧化能力的影响而受到阻碍。

在另一日本专利申请特开昭53-92320中还公开一种方法，在此法中，通过向RH真空容器中的钢水喷入粉状熔剂而进行二次精炼。此法意欲降低钢水中氧的含量，但并不涉及浇包中熔渣成份，这是脱硫处理中一个十分重要的要求。但这一方法对作为本发明的实质内容，即对脱硫处理是否有效是完全不清楚的。

日本专利申请特开昭58-9914公开了一种VOD工艺。在此工艺中，脱硫是在减压下，通过使用顶吹式喷枪，向钢水熔池表面喷入与载气混合在一起的粉状熔剂来实现的。然而，此法并未说明如何通过氧化熔渣(浇包熔渣)的作用实现脱硫，把钢水从例如转炉一类的初炼炉注入浇包时，此熔渣会流失。故此工艺是否可用于RH真空脱气装置中进行脱硫是有问题的。

另外，超低碳钢的熔炼通常是通过在转炉中完成脱碳，脱硫，然后利用如RH真空脱气装置或DH装置一类的二次精炼装置进行脱氧、脱碳，使之达到规定含碳量等步骤完成。在这类熔炼方法中，迅速完成脱氧，脱碳而达到低含碳量是很重要的。这也是改善钢质量，防止因非金属夹杂物而出现表面缺陷所要求的。

为了满足上述要求，已提出多种有效完成脱氧操作的方法。例如在“钢与铁”11号76卷1932-1939页中公开的一种方法，它通过转炉炉渣的还原，防止由于浮在浇包中钢水上的转炉炉渣中的氧化物(铁氧化物、锰氧化物)使钢水再氧化。但在此法中，要迅速测量浮在浇包中钢水面上的转炉炉渣的成份和数量是不可能的，故所述还原是不稳定的。例如，过多加入还原剂时，还原剂与不溶于钢水中的氧反应，这就导致缺少脱碳所需的氧气量，或随着炉渣还原反应产生回磷作用。

此外，已表明，上述基本脱碳作用有时会停止，在超低碳范围内时更是如此。(例如在“材料与方法”第一号，1．3卷，第168-171页中所公开的那样)。

如上所述，在这些现有技术中，并不考虑如何控制从转炉出来的初炼炉渣(浇包渣)的成份和在浇包或在RH真空脱气装置的真空容器中产生的二次精炼炉渣的成份，这样，使之不能完成有效的脱硫和脱氧。

例如，公开在日本专利申请特开昭53-92320和昭63-114918的上述传统方法，就有关于喷入可脱硫和脱碳的熔剂构想。但它们根本上没涉及浇包熔渣的成份。另外，日本专利申请特开昭58-9914公开的方法中，发表了有关这种熔渣成份的说明书。但此说明书对于RH真空脱气装置的操作并没进行阐述，而是对VOD方法作出描述，在所述VOD法中，把熔渣与钢水一起剧烈搅拌。这是一种关于调整熔渣碱度的解决方案，故不可能同样地用于RH真空脱气处理中。

与传统方法所遇到的问题不同，在熔炼超低硫钢中通常遇到下列问题。一般说，在实现脱硫使之达到超低硫情况中，需增加粉状熔剂的喷入量和喷入时间，并且由于粉状熔剂引起的温度下降，要通过提高钢水温度补偿。但是，如出炉温度升高，则转炉内耐火材料的使用寿命就短。不用说，确有一种边补偿RH真空脱气处理中的温度，边进行脱硫的方法已进行试验，但这种方法尚未完成。