1、2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群鞍钢鞍钢RH精炼工艺研究与精炼工艺研究与实践宝钢实践宝钢RH年会孙群年会孙群2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群1 1、简介、简介鞍钢新轧钢第二炼钢北区鞍钢新轧钢第二炼钢北区RH-TB设备建设始于设备建设始于1998年，该设备基础设计年，该设备基础设计和主要设备从德国和主要设备从德国MESSO公司引进，采用大罐旋转台快速换罐、真空室公司引进，采用大罐旋转台快速换罐、真空室双室平移、多功能氧枪等技术。双室平移、多功能氧枪等技术。在超低碳钢生产过程中，一方面要强化在超低碳钢生产过程中，一方面要强化RH的脱碳能力，并
2、防止精炼后期的脱碳能力，并防止精炼后期增碳；另一方面，超低碳钢由于脱碳的需要，处理前后钢水中及渣中含增碳；另一方面，超低碳钢由于脱碳的需要，处理前后钢水中及渣中含氧较高，如何精确控制钢水中氧对钢水最终质量具有重要影响。氧较高，如何精确控制钢水中氧对钢水最终质量具有重要影响。因此，系统研究深脱碳冶炼控制、残余氧和夹杂物控制以及防止增碳等，因此，系统研究深脱碳冶炼控制、残余氧和夹杂物控制以及防止增碳等，对提高对提高RH精炼效率以及提高钢水洁净度具有重要意义。精炼效率以及提高钢水洁净度具有重要意义。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2 2、RHRH深脱碳工艺研究深脱碳工艺研
3、究 我厂生产我厂生产IFIF钢和冷轧硅钢采用的冶炼工艺路线为：钢和冷轧硅钢采用的冶炼工艺路线为：复吹转炉复吹转炉RH/TBRH/TB板坯连铸板坯连铸2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.12.1、复吹转炉冶炼工艺研究、复吹转炉冶炼工艺研究 鞍钢二炼钢北区鞍钢二炼钢北区180吨顶底复吹转炉，冶炼吨顶底复吹转炉，冶炼IF钢和硅钢时，全程钢和硅钢时，全程底吹氩气，后期增大供气强度是为促进钢底吹氩气，后期增大供气强度是为促进钢-渣反应以达到进一步渣反应以达到进一步降碳。降碳。冶炼过程顶吹氧枪采取高冶炼过程顶吹氧枪采取高低低低的枪位变化，实现冶炼终点低的枪位变化，实现冶炼终点C
4、含量越低越好的目标，出钢过程采取含量越低越好的目标，出钢过程采取“留氧留氧”操作。操作。由于精炼前的粗钢液中由于精炼前的粗钢液中C、O含量及其稳定性对含量及其稳定性对RH/TB精炼精炼过程深脱碳的操作工艺、精炼时间等有很大的影响，因此，要过程深脱碳的操作工艺、精炼时间等有很大的影响，因此，要求复吹转炉供给求复吹转炉供给RH/TB精炼的粗钢液中的精炼的粗钢液中的C 500ppm，O为为400600ppm。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.2、RH/TB深脱碳精炼过程深脱碳精炼过程复吹转炉出钢钢水中复吹转炉出钢钢水中C若在若在400ppm，O在在500ppm，则，则R
5、H/TB深脱碳可分为三个阶段。深脱碳可分为三个阶段。第一阶段第一阶段：C由由400ppm降至降至200ppm。此期间内，。此期间内，C、O含量较高，含量较高，反应激烈，喷溅严重；同时，抽真空时间不长，可以减轻钢反应激烈，喷溅严重；同时，抽真空时间不长，可以减轻钢液喷溅发生。由于钢液中的液喷溅发生。由于钢液中的C、O 高，在钢液中的扩散又高，在钢液中的扩散又不是限制性环节，因此深脱碳措施往往采取自然脱碳方式。不是限制性环节，因此深脱碳措施往往采取自然脱碳方式。第一阶段深脱碳时间一般在第一阶段深脱碳时间一般在5min左右左右。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.2、RH
6、/TB深脱碳精炼过程深脱碳精炼过程第二阶段第二阶段：C由由200ppm左右降至左右降至30ppm。尽管提高真空度对脱碳有促。尽管提高真空度对脱碳有促进作用，但该阶段脱碳速度主要受到钢液中的进作用，但该阶段脱碳速度主要受到钢液中的O控制。这控制。这是因为第一阶段脱碳反应已消耗了钢液中的是因为第一阶段脱碳反应已消耗了钢液中的O，若想加速，若想加速深脱碳反应，必须补充钢液中的深脱碳反应，必须补充钢液中的O至至200400ppm，因此，因此，该阶段深脱碳措施往往采取顶吹氧强制脱碳方式，深脱碳时该阶段深脱碳措施往往采取顶吹氧强制脱碳方式，深脱碳时间一般在间一般在1520min之间。之间。2023-1-2
7、7鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.2、RH/TB深脱碳精炼过程深脱碳精炼过程第三阶段：第三阶段：脱脱C后期后期，钢液中的，钢液中的C由由30ppm左右降至左右降至10ppm以下。该以下。该阶段碳氧反应速度极慢，提高真空度的促进作用不明显，阶段碳氧反应速度极慢，提高真空度的促进作用不明显，且碳氧反应地点已转移到钢液表面层，因此不仅采取顶吹且碳氧反应地点已转移到钢液表面层，因此不仅采取顶吹氧强制脱碳，同时还采取增加钢液与气相接触面积的措施，氧强制脱碳，同时还采取增加钢液与气相接触面积的措施，如向钢液表面吹氩等以及加入铁矿粉等方法。同时在真空如向钢液表面吹氩等以及加入铁矿粉等方法。同时
8、在真空条件下精炼时间保持越长，才能做到进一步降低钢液中的条件下精炼时间保持越长，才能做到进一步降低钢液中的碳含量。碳含量。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.3、提高提高RH/TB深脱碳措施深脱碳措施 快速提高快速提高RHRH真空度真空度 增加提升钢液的驱动气体氩气流量增加提升钢液的驱动气体氩气流量 向真空室内钢液表面吹氧向真空室内钢液表面吹氧 延长真空脱碳时间延长真空脱碳时间 RH/TBRH/TB处理采用大泵抽真空，并采取手动处理采用大泵抽真空，并采取手动和自动控制相结合，提高真空室内的排气和自动控制相结合，提高真空室内的排气速度，快速提高真空度。速度，快速提高真
9、空度。增加提升钢液的驱动氩气流量，可增加提升钢液的驱动氩气流量，可以促进钢液通过以促进钢液通过RH真空室的循环速真空室的循环速度，增大钢液氩气泡的接触面积，度，增大钢液氩气泡的接触面积，有利于碳氧反应的快速进行。由此，有利于碳氧反应的快速进行。由此，将氩气流量由原来的将氩气流量由原来的90提高到提高到140 Nm3h-1，钢液循环速度由，钢液循环速度由90tmin-1提高到提高到120 tmin-1。真空吹氧强制脱碳时，供氧流真空吹氧强制脱碳时，供氧流量为量为2000 Nm3h-1，保持钢液，保持钢液中的中的O约在约在260ppm以上。以上。真空处理时间越长，钢液碳含量就越低。真空处理时间越长
10、，钢液碳含量就越低。当真空脱碳处理时间约当真空脱碳处理时间约22min左右，钢液左右，钢液中的碳含量由中的碳含量由160ppm左右降至左右降至20ppm左左右。右。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群3、防止防止RH精炼钢液增碳的措施精炼钢液增碳的措施1)防止钢包衬砖增碳防止钢包衬砖增碳 真空吹氧深脱碳处理结束时真空吹氧深脱碳处理结束时IF钢钢液中的碳含量为钢钢液中的碳含量为10ppm程度，但是经过程度，但是经过10min时间真空脱氧、合金化后，钢液中的时间真空脱氧、合金化后，钢液中的碳含量就增加了碳含量就增加了10ppm左右。此增碳量主要是由于碳含量左右。此增碳量主要
11、是由于碳含量为为12%的钢包衬砖引起的。目前，二炼钢厂采用微碳的铝的钢包衬砖引起的。目前，二炼钢厂采用微碳的铝镁尖晶石钢包衬砖来盛装镁尖晶石钢包衬砖来盛装IF钢液，增碳量可降至钢液，增碳量可降至1ppm左右。左右。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群3、防止防止RH精炼钢液增碳的措施精炼钢液增碳的措施2)2)防止浇注过程增碳防止浇注过程增碳从钢液铸坯过程中，钢包衬砖、长水口、中间罐涂料和覆盖剂、浸入水从钢液铸坯过程中，钢包衬砖、长水口、中间罐涂料和覆盖剂、浸入水口、保护渣等材料均可能导致钢水增碳。尤其是中间罐低液面开浇、结晶口、保护渣等材料均可能导致钢水增碳。尤其是中间
12、罐低液面开浇、结晶器液面波动等原因造成卷渣，使得钢液和浇铸头坯中碳含量增加。器液面波动等原因造成卷渣，使得钢液和浇铸头坯中碳含量增加。目前，我厂不仅优化连铸操作工艺，而且全部采用无碳或者微碳的耐火材目前，我厂不仅优化连铸操作工艺，而且全部采用无碳或者微碳的耐火材料和各种渣剂。浇注料和各种渣剂。浇注IF钢过程，钢液从钢过程，钢液从RH处理完毕移至中间罐内，其增碳处理完毕移至中间罐内，其增碳量控制在量控制在1.52.7ppm；从中间罐至结晶器内钢液增碳量控制在；从中间罐至结晶器内钢液增碳量控制在1ppm左右。左右。连铸连铸IF钢全过程增碳量控制在钢全过程增碳量控制在3ppm左右。左右。2023-1
13、-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群3、防止防止RH精炼钢液增碳的措施精炼钢液增碳的措施3)清除真空室壁上残留物清除真空室壁上残留物 在加大在加大RH驱动气体氩气流量以及顶吹氧强制脱碳反应过程，驱动气体氩气流量以及顶吹氧强制脱碳反应过程，不可避免造成钢液喷溅并在真空室内壁形成残钢，在下一不可避免造成钢液喷溅并在真空室内壁形成残钢，在下一炉钢液精炼时熔化下来进入钢液，使其增碳。炉钢液精炼时熔化下来进入钢液，使其增碳。因此我厂及时采用顶枪吹氧熔化清除真空室壁上的残钢。因此我厂及时采用顶枪吹氧熔化清除真空室壁上的残钢。由于采取优化的深脱碳工艺和防止增碳措施，目前，大批由于采取优化的深脱碳
14、工艺和防止增碳措施，目前，大批量生产量生产IF钢坯中钢坯中C 30ppm，平均为，平均为21ppm。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群4、RH精炼钢中氧含量和夹杂物控精炼钢中氧含量和夹杂物控制制 除了对碳含量有严格要求之外，除了对碳含量有严格要求之外，IF钢和冷轧硅钢对钢和冷轧硅钢对Al2O3夹杂物要求也比较严格。夹杂物要求也比较严格。以前二炼钢生产时为了加强以前二炼钢生产时为了加强RH的脱碳效果，脱碳结的脱碳效果，脱碳结束后的氧值控制比较高，在束后的氧值控制比较高，在500600ppm左右。脱碳左右。脱碳结束后的氧值高，铝的加入量越大，产生的结束后的氧值高，铝的加入
15、量越大，产生的Al2O3夹夹杂物也多。杂物也多。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群4.1、影响影响RH精炼钢水中氧含量和夹杂物精炼钢水中氧含量和夹杂物的主要因素的主要因素转炉碳含量转炉碳含量由于化验结果滞后，因此以炉后钢水碳含量作为由于化验结果滞后，因此以炉后钢水碳含量作为RH搬入时钢水碳含量引起氧含搬入时钢水碳含量引起氧含量偏差增大。为此，要求转炉量偏差增大。为此，要求转炉C 含量控制在含量控制在0.03%左右，出钢后延长底吹时间，左右，出钢后延长底吹时间，使碳氧反应尽可能接近平衡，从而降低氧含量的偏差。使碳氧反应尽可能接近平衡，从而降低氧含量的偏差。RH搬入时氧含
16、量搬入时氧含量钢水罐在运输过程中，碳氧反应继续进行，所以转炉出钢的氧含量到精炼后有一钢水罐在运输过程中，碳氧反应继续进行，所以转炉出钢的氧含量到精炼后有一定的降低。沸腾钢出钢时的转炉氧值控制在定的降低。沸腾钢出钢时的转炉氧值控制在600ppm左右，如果氧值过低，则脱左右，如果氧值过低，则脱碳效果就达不到，需补氧操作。如果转炉出钢的氧值过高，由于氧在钢渣之间平碳效果就达不到，需补氧操作。如果转炉出钢的氧值过高，由于氧在钢渣之间平衡，渣氧化性也高。衡，渣氧化性也高。顶渣增氧顶渣增氧渣氧化性越高，则其向钢水的传氧能力越强。为此，在转炉出钢后或在精炼处理渣氧化性越高，则其向钢水的传氧能力越强。为此，在
17、转炉出钢后或在精炼处理前，加入一定量的改质剂，精炼结束后的钢水及渣的氧化性明显降低。前，加入一定量的改质剂，精炼结束后的钢水及渣的氧化性明显降低。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群4.2、降低降低RH残余氧和夹杂物措施残余氧和夹杂物措施 钢在转炉出钢后调整钢水中氧值，保证到钢在转炉出钢后调整钢水中氧值，保证到RHRH的氧值范围在的氧值范围在500500700ppm700ppm，若高于此范围则通过喂铝线进行调整；若高于此范围则通过喂铝线进行调整；改变传统的脱碳改变传统的脱碳18min18min后才能进行铝氧升温的工艺，允许在脱碳后才能进行铝氧升温的工艺，允许在脱碳10m
18、in10min后就后就可以进行铝氧升温，这样不仅可以调整钢水中的氧值，且可促进升温产生可以进行铝氧升温，这样不仅可以调整钢水中的氧值，且可促进升温产生的的AlAl2 2O O3 3夹杂有更长的上浮时间；夹杂有更长的上浮时间；建立了建立了10min10min升温吹氧和加铝升温的计算模型，对吹氧操作进行有效的控升温吹氧和加铝升温的计算模型，对吹氧操作进行有效的控制；制；10min10min定氧，若此时不需升温，氧值大于定氧，若此时不需升温，氧值大于420ppm420ppm时，加铝预脱氧。时，加铝预脱氧。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群5 5、主要结论、主要结论鞍钢第二炼
19、钢厂鞍钢第二炼钢厂RH/TBRH/TB真空吹氧深脱碳时，要求复吹转炉供给粗钢液中的真空吹氧深脱碳时，要求复吹转炉供给粗钢液中的C500ppmC500ppm，O400O400600ppm600ppm；提升钢液驱动气体氩气流量；提升钢液驱动气体氩气流量140 Nm140 Nm3 3hh-1-1，钢，钢液循环速度液循环速度120tmin120tmin-1-1；强制脱碳顶吹气流量为；强制脱碳顶吹气流量为2000 Nm2000 Nm3 3hh-1-1；深脱碳第一阶；深脱碳第一阶段段RHRH真空度控制真空度控制1kPa1kPa左右，处理时间约左右，处理时间约4min4min左右。第二、三阶段左右。第二、三
20、阶段RHRH真空度控制真空度控制在在0.120.120.15kPa0.15kPa范围，处理时间约范围，处理时间约20min20min左右。与钢液相接触的耐火材料和各左右。与钢液相接触的耐火材料和各种渣剂，均采用无碳或者微碳含量，可有效防止增碳。种渣剂，均采用无碳或者微碳含量，可有效防止增碳。通过炼钢及精炼分别采取措施后，通过炼钢及精炼分别采取措施后，RHRH残余氧值与采取措施前相比有了明显的改残余氧值与采取措施前相比有了明显的改善。对采取该措施前后硅钢夹杂情况进行了统计，善。对采取该措施前后硅钢夹杂情况进行了统计，20062006年年6 6月月8 8月份的夹杂比月份的夹杂比例平均为例平均为0.17%0.17%，20062006年年9 9月月20072007年年5 5月份的夹杂比例平均为月份的夹杂比例平均为0.12%0.12%，夹杂比例下，夹杂比例下降了降了0.05%0.05%。目前，鞍钢第二炼钢厂已经大批量稳定生产碳含量目前，鞍钢第二炼钢厂已经大批量稳定生产碳含量 30ppm30ppm的的IFIF钢坯，平均在钢坯，平均在21ppm21ppm左右。左右。2023-1-27鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群
