一种RH精炼深度净化钢液的方法与流程

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，特别是涉及一种rh精炼深度净化钢液的方法。

背景技术：

气体被电离后，总体处于电中性状态的电子和粒子的集合体称为等离子体，通常包含光子、电子、基态原子或分子、激发态原子或分子以及正离子和负离子。非热平衡冷等离子体拥有的高电子能量及较低的离子及气体温度这一非平衡特性对化学反应十分有效，一方面，电子具有足够高的能量使反应物分子激发、离解和电离，另一方面，反应体系又得以保持低温乃至接近室温，使反应体系能耗减少，并可节约投资。等离子体化学正是利用这一特性在较低的温度下活化反应物，进行常温下热力学上不可能进行的反应。低温等离子体技术已广泛地应用于化学化工领域，如臭氧制备、氨合成、甲烷转化、氢氰酸合成、碳材料制备、材料表面处理等。

目前，rh真空脱气法已从50年代的脱氢处理发展成为具有脱氢、脱氧、脱碳、脱硫、脱磷等多项冶金功能的精炼方法，成为世界范围内应用最广泛的炉外精炼设备。它在改善钢水质量、降低成本等方面具有显著效果，适合大量生产纯净钢。一般而言，rh精炼为进一步脱氢、脱氮需要增大提升气流量，进而增强搅拌，促进脱气，然后该方法具有很大的限制条件，一方面提升气流量的增大容易在上升管内形成“气柱”反而影响rh搅拌效果；另一方面，提升气流量增大必然导致钢液温降更大，不利于造流动性更好的渣，影响夹杂物的捕捉，同时难以匹配连铸工序。同时，常态下ar喷吹并不能在整个rh内部产生均匀弥散的微小气泡，其对钢液脱氢、脱氮及夹杂物的去除存在限制。

zl201810230019.3号中国专利公开了一种vd炉利用co2炼钢脱氮的方法，该方法利用co2优异的冶金特性增强了钢液的脱氮以及钢液净化，然而由于co2与钢液中碳元素反应吸热，势必造成钢液较大温降，影响与连铸工序的匹配。

因此，如何强化rh精炼过程熔池搅拌强度、深度净化钢液、缩短精炼时间、打破传统工艺洁净度极限，成为了钢铁行业亟待解决的难题。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供一种rh精炼深度净化钢液的方法，rh真空精炼过程包括钢液深度脱气期、高效去夹杂期2个阶段，

在钢液深度脱气期，控制系统基于rh进站钢液成分设定顶吹co2流量，通过顶吹气体等离子喷枪向真空室钢液喷射co2等离子体，调整等离子弧对准rh下降管，对钢液进行热量补偿，增大提升气流量，同时调整电位及枪位确定等离子体火焰距，利用co2等离子弧对钢液进行喷吹3～8min，对钢液进行深度脱气；

高效去夹杂期，控制系统基于前一阶段结束时的数据信息向rh真空室添加合金，将顶吹co2迅速切换为顶吹ar等离子体并减小流量，等离子喷枪对准rh下降管，同时调整电位及枪位确定等离子体火焰距，进而进行ar等离子体喷射5～10min，最终完成精炼任务。

技术效果：本发明结合气体等离子体技术、rh精炼以及co2的优异特性，解决了现有rh精炼过程钢液洁净度有限、生产节奏慢等技术难题。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，rh钢包进站，对钢液成分及温度进行测定并将钢液条件上传至控制系统。

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，在钢液深度脱气期，控制系统基于获取的钢液数据信息，并利用顶吹气体控制阀组在线调控顶吹co2输入流量为0.4～0.8nm³/h·t，同时调整枪位至合适位置，枪头对准rh下降管，通过电位调节等离子体火焰距，向钢液面喷射co2等离子体，提升气流量提高5%～10%，时间控制为3～8min。

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，钢液深度脱气过程，监测系统实时监测钢液成分信息及温度，若钢液的h、n含量达到钢种要求，则控制系统通过加料系统向rh真空室进行合金添加。

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，在高效去夹杂期，通过顶吹气体控制阀组即时切换顶吹气体为ar，输入流量为0.2～0.5nm³/h·t，同时调整枪位至合适位置，枪头对准rh下降管，通过电位调节等离子体火焰距，向钢液喷射ar等离子体，提升气流量在步骤s2基础上降低15%～25%，时间控制为5～10min。

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，高效去夹杂过程，监测系统分析钢液成分及温度，达标后，控制系统在线切断顶吹等离子枪ar供应，并控制枪体复位，然后rh破空。

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，等离子体喷枪对准rh下降管，角度控制在10～20°。

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，等离子体喷枪采用低温等离子体，通过电位调整将等离子体温度控制在3000～4000k。

前所述的一种rh精炼深度净化钢液的方法，适用于碳含量≥0.6%的钢液精炼过程。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中钢液深度脱气期，在少量脱碳的基础上，大大增加钢液内部微小、弥散气泡；在高效去夹杂期，利用ar等离子体对钢液进行温度控制，使精炼渣具有更好的流动性，给夹杂物充分上浮时间，被渣捕捉，利用ar等离子体对钢液进行搅拌，使夹杂物快速上浮，净化钢液，缩短精炼时间；

（2）本发明可强化rh精炼过程搅拌效果，进一步降低钢液中h、n等有害元素含量，大幅减少钢中夹杂物，提高钢液洁净度，同时提高合金收得率，避免钢液大幅温降，缩短精炼节奏，使得钢液平均终点氢含量小于1.2×10^-6，脱氮量提高5～15×10^-6，rh精炼周期缩短2～5min，改善了钢液质量；

（3）本发明适用于30～300trh钢包精炼过程，打破了传统工艺洁净度极限。

具体实施方式

本实施例提供的一种rh精炼深度净化钢液的方法，应用在150trh精炼工序，提升气体为ar，等离子体喷枪采用低温等离子体，通过电位调整将等离子体温度控制在3500k，极限真空度为100pa，具体包括如下步骤：

s1、rh钢包进站，对钢液成分及温度进行测定并将钢液条件上传至控制系统，同时开启提升气130nm³/h（正常使用流量120nm³/h，提高8%后为130nm³/h），抽真空至100pa；

s2、在钢液深度脱气期，控制系统基于步骤s1获取的钢液数据信息，并利用顶吹气体控制阀组在线调控顶吹co2输入流量为0.6nm³/h·t，同时调整枪位至合适位置，枪体角度偏转15°指向下降管中心，通过电位调节等离子体火焰距，向钢液面喷射co2等离子体，提升气流量提高至130nm³/h，时间控制为5min；

s3、监测系统实时监测钢液成分信息及温度，h、n含量分别低至1.4ppm与24ppm，温降8℃，控制系统利用加料系统向rh真空室内钢液添加100kg铝块；

s4、在高效去夹杂期，通过顶吹气体控制阀组即时切换顶吹气体为ar，输入流量为0.3nm³/h·t，同时调整枪位至合适位置，枪体角度偏转15°指向下降管中心，通过电位调节等离子体火焰距，向钢液喷射ar等离子体，提升气流量100nm³/h，时间控制为7min；

s5、监测系统分析钢液成分及温度，达标后，控制系统在线切断顶吹等离子枪ar供应，并控制枪体复位，然后rh破空。

相对于传统工艺，采用本发明方法，精炼终点h、n含量分别为0.9ppm、17ppm，单位面积夹杂物明显减少，改善了钢液质量，精炼周期缩短3min，平均温降低于20℃。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

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