本發(fā)明專利技術(shù)公開一種應(yīng)用外加電場處理鋼液提高鋼材潔凈度的方法，轉(zhuǎn)爐正常冶煉結(jié)束后，出鋼溫度控制在1600℃～1700℃，出鋼過程中不對鋼液進(jìn)行脫氧處理，且出鋼過程中采用擋渣處理；出鋼過程中向鋼包里加入造渣材料；將鋼包運(yùn)送至精煉工位，然后通過外加電場處理裝置向熔渣及鋼液體系施加穩(wěn)定的電場進(jìn)行脫氧處理，脫氧過程中進(jìn)行底吹氣體攪拌，加速鋼液的傳質(zhì)速率，同時向鋼包內(nèi)熔渣頂部通入保護(hù)氣體，脫氧結(jié)束后向鋼液中加入少量的控氧劑；在精煉爐對鋼液進(jìn)行調(diào)溫處理以及攪拌處理，處理結(jié)束后鋼水溫度在鋼種液相線溫度以上30℃～100℃；精煉及合金化過程中要進(jìn)行氬氣攪拌；連鑄采用全程保護(hù)澆注。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于轉(zhuǎn)爐冶煉及爐外精煉領(lǐng)域，特別涉及一種在爐外精煉過程中應(yīng)用外加電場無污染脫氧方法去除鋼中氧含量提高鋼材潔凈度的方法。
技術(shù)介紹
鋼的潔凈度嚴(yán)重地影響著鋼的性能和質(zhì)量，而決定鋼潔凈度的因素很多，冶煉過程的脫氧操作是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了去除鋼中的氧，傳統(tǒng)的脫氧方法主要以脫氧劑直接脫氧為主，真空脫氧起輔助作用，由于脫氧反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物全部處在鋼液中，因此無 法徹底的避免對鋼液造成污染。隨著人們對鋼的潔凈度的要求越來越高，傳統(tǒng)的脫氧方法已無法滿足人們的要求。降低甚至避免脫氧產(chǎn)物對鋼液的污染是降低鋼中全氧含量，提高產(chǎn)品表面和內(nèi)在質(zhì)量的一個重要途徑為了解決這些問題，就必須將鋼中的氧有方向的引出熔體，于是許多冶金學(xué)家提出了一些新的脫氧方法。冶金工作者嘗試了電化學(xué)脫氧方法來進(jìn)行金屬液的脫氧。其中主要的方法集中于利用氧化鋯固體電解質(zhì)，通過外加電勢法、混合導(dǎo)體法和濃差電池短路法等將氧離子加以定向引導(dǎo)，使之與氣體脫氧劑如氫氣、一氧化碳或金屬脫氧劑反應(yīng)，生成無害的水、二氧化碳或?qū)⒀趸a(chǎn)物留在熔體之外，達(dá)到不污染金屬液的目的。這些研究思路體現(xiàn)在公開號CN1215759A、CN1187542A、CN1335413A的中國專利技術(shù)專利申請案中，以及公開號CN2432220Y的中國技術(shù)專利申請案中。盡管利用固體電解質(zhì)為傳導(dǎo)介質(zhì)的脫氧方法有無污染、脫氧速度快等優(yōu)點，但是也存在設(shè)備復(fù)雜、成本較高、不易在現(xiàn)場推廣等問題。在這樣的背景下，針對己有工藝存在的問題，在固體電解質(zhì)無污染脫氧的基礎(chǔ)上，提出了一種新的無污染脫氧方法渣金間外加直流電場脫氧法，即用爐渣代替固體電解質(zhì)，在渣金間施加電場來強(qiáng)化脫氧，通過控制氧離子在熔渣體系中的傳導(dǎo)方向和速度，從而實現(xiàn)金屬液的無污染脫氧。其研究思路體現(xiàn)在一些專利文獻(xiàn)中，如公開號為CN1453371A、CN101235430A、CN101457276A等的中國專利技術(shù)專利。這些方法具有設(shè)備簡單、可連續(xù)作業(yè)、無需脫氧劑等優(yōu)點。但這些方法僅只是應(yīng)用于實驗室的微型實驗，并且也僅針對脫氧的方法和設(shè)備進(jìn)行了簡單的闡述，缺乏對整個工藝控制要點的說明，欠缺推廣應(yīng)用的價值。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種在爐外精煉過程中應(yīng)用外加電場無污染脫氧方法去除鋼中氧含量，能將鋼液中氧含量穩(wěn)定控制在O.005%以下，效果明顯、穩(wěn)定、確保和提高精煉鋼的質(zhì)量，降低冶煉成本、減少環(huán)境污染的爐外精煉脫氧的工藝方法。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案應(yīng)用外加電場無污染脫氧方法進(jìn)行鋼液精煉脫氧生產(chǎn)潔凈鋼的方法，包括以下步驟(I)轉(zhuǎn)爐出鋼轉(zhuǎn)爐正常冶煉結(jié)束后，出鋼溫度控制在1600°C 1700°C，出鋼過程中不對鋼液進(jìn)行脫氧處理，且出鋼過程中采用擋渣處理；(2)爐后造渣出鋼過程中向鋼包里加入造渣材料，形成適合氧離子遷移的高電導(dǎo)率的熔渣體系；(3)應(yīng)用外加電場進(jìn)行爐外精煉脫氧將鋼包運(yùn)送至精煉工位，向鋼包降下外加電場處理裝置的電極，確保陽極和熔渣接觸而不和鋼液接觸，陰極和鋼液接觸而不和熔渣接觸，然后通過外加電場處理裝置向熔渣及鋼液體系施加穩(wěn)定的電場進(jìn)行脫氧處理，脫氧過程中進(jìn)行底吹氣體攪拌，加速鋼液的傳質(zhì)速率，但底吹氣體流量不易過大，以防止吹翻渣層，使空氣中的氧向鋼液傳輸。同時還要向鋼包內(nèi)熔渣頂部通入保護(hù)氣體，以降低熔渣頂部的氧分壓，優(yōu)化脫氧的動力學(xué)條件，但保護(hù)氣體流量不易過大，否則會吹翻渣層，使空氣中的氧向鋼液傳輸。脫氧結(jié)束后向鋼液中加入少量的控氧劑，用以平衡外界氧分壓，防止鋼液增氧。 (4)調(diào)溫及攪拌在精煉爐對鋼液進(jìn)行調(diào)溫處理以及攪拌處理，處理結(jié)束后鋼水溫度應(yīng)控制在鋼種液相線溫度以上30°C 100°C ；(5)精煉、合金化處理根據(jù)不同鋼種冶煉要求對鋼液進(jìn)行精煉處理(脫硫、去氣、去夾雜)，精煉結(jié)束后再向鋼液加入合金進(jìn)行合金化操作，精煉及合金化過程中要進(jìn)行氬氣攪拌操作。(6)連鑄采用全程保護(hù)澆注。所述的擋渣處理是采用擋渣塞、擋渣球或是擋渣錐中的任意一種方式實現(xiàn)。所述的爐后造渣材料為白灰或其他富含氧化鈣的物質(zhì)、鋁礬土或其他富含氧化鋁的物質(zhì)、輕燒白云石或其他富含氧化鈣和氧化鎂的物質(zhì)，造渣材料加入后形成的渣系組成為CaO :質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為35% 50%，A1203 :質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為40% 45%，MgO :質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為7% 10%, Si02 :質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為<3%，F(xiàn)e0 :質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為O. 1% 5%，F(xiàn)e203 :質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為O. 1% 1%，其他為不可避免的雜質(zhì)。所述的造渣材料為一次或多次加入鋼液，加入方式是由料倉下料或人工投入。所述的造渣材料的總體用量控制在3 IOKg/噸鋼。所述的外加電場處理參數(shù)控制在電壓U在5 100V，電流I在100 2000A，電場處理時間控制在5 30min。所述的在外加電場脫氧處理過程中的底吹氣體攪拌，底吹氣體可以是Ar或N2或這兩種氣體的混合氣體，氣體的流量控制在10 200NL/min。所述的熔渣頂部通入的保護(hù)氣體可以是Ar或N2或這兩種氣體的混合氣體，氣體的流量控制在I 50NL/min。所述的抗氧劑根據(jù)鋼種的不同可以使金屬鋁、硅鐵、錳鐵以及其他常規(guī)脫氧合金，其加入量控制在O. I Ikg/噸鋼。所述的精煉、合金化處理過程中的氬氣攪拌流量在I 100NL/min。應(yīng)用此工藝進(jìn)行鋼液低成本無污染脫氧處理，其脫氧率可達(dá)80%以上，能使鋼中氧的質(zhì)量百分含量穩(wěn)定控制在O. 005%以下。與原有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是節(jié)約脫氧合金，極大的降低了冶煉成本；大幅度提高了鋼液的潔凈度，提高了鋼材的綜合性能；脫氧精煉過程中產(chǎn)生及其微量甚至不產(chǎn)生廢棄物，真正實現(xiàn)了節(jié)能、低碳、環(huán)保的理想的精煉工藝。附圖說明圖I :外加電場無污染脫氧工藝示意圖；圖2 :鑄還全氧含量統(tǒng)計分析示意圖。I 電極升降架支架；2 :頂吹氬氣管；3 :熔渣；4 :鋼包；5 :鋼液；6 :底吹透氣磚；7 電極升降架；8 :電極支架；9 :陽極；10 :直流電源；11 :陰極。具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明應(yīng)用此工藝在某廠100噸轉(zhuǎn)爐，爐后氬站及100噸LF爐進(jìn)行了工業(yè)試驗，試驗鋼種為20#普碳鋼，具體工藝及結(jié)果結(jié)合以下實施例進(jìn)行說明。 實施例I :轉(zhuǎn)爐冶煉結(jié)束后，出鋼溫度控制在1630°C左右，出鋼過程中不對鋼液進(jìn)行脫氧處理，且出鋼過程中利用擋渣錐進(jìn)行擋渣處理；出鋼過程中由料倉一次性向鋼液里加入造渣材料，具體造渣材料及其加入量為白灰150Kg、鋁礬土 200Kg、輕燒白云石50Kg，總體渣量為4Kg/噸鋼；出完鋼后將鋼包3運(yùn)送至氬站處理工位，應(yīng)用外加電場進(jìn)行爐外精煉脫氧，降下陽極9，陽極9由電極支架8固定，并通過電極升降架7由電極升降支架I控制電極下降位置，確保陽極9和熔渣3接觸而不和鋼液5接觸(通過渣量計算以及渣層測厚，400Kg熔渣渣層厚度約為50mm)，陰極11預(yù)先裝置在鋼包4底部和鋼液5接觸而不和熔渣3接觸，然后通過直流電源10向熔渣3及鋼液5體系施加穩(wěn)定的電場進(jìn)行脫氧處理，外加電場處理參數(shù)控制在電壓U為80V，電流I在1500 1800A，電場脫氧處理時間為約8min ;脫氧過程中由底吹透氣磚6進(jìn)行底吹氬氣攪拌，氬氣的流量控制在50NL/min，加速鋼液的傳質(zhì)速率；同時還本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種應(yīng)用外加電場處理鋼液提高鋼材潔凈度的方法，其特征在于包括以下步驟：（1）轉(zhuǎn)爐出鋼：轉(zhuǎn)爐正常冶煉結(jié)束后，出鋼溫度控制在1600℃～1700℃，出鋼過程中不對鋼液進(jìn)行脫氧處理，且出鋼過程中采用擋渣處理；（2）爐后造渣：出鋼過程中向鋼包里加入造渣材料；（3）應(yīng)用外加電場進(jìn)行爐外精煉脫氧：將鋼包運(yùn)送至精煉工位，然后通過外加電場處理裝置向熔渣及鋼液體系施加穩(wěn)定的電場進(jìn)行脫氧處理，脫氧過程中進(jìn)行底吹氣體攪拌，加速鋼液的傳質(zhì)速率，同時向鋼包內(nèi)熔渣頂部通入保護(hù)氣體，脫氧結(jié)束后向鋼液中加入少量的控氧劑；（4）調(diào)溫及攪拌：在精煉爐對鋼液進(jìn)行調(diào)溫處理以及攪拌處理，處理結(jié)束后鋼水溫度在鋼種液相線溫度以上30℃～100℃；（5）精煉、合金化處理：精煉及合金化過程中要進(jìn)行氬氣攪拌；（6）連鑄：采用全程保護(hù)澆注。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賈吉祥，廖相巍，趙剛，曹東，李廣幫，郭慶濤，朱曉雷，
申請(專利權(quán))人：鞍鋼股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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