一种在RH工位快速脱除炉渣中FeO的方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置和方法。

背景技术：

RH精炼炉有优良的脱[C]、[N]、[H]和去夹杂的功能，在炼钢生产中的应用率越来越高，但在RH精炼过程中，钢包上部由于插入了RH浸渍管，钢包上部位置空间狭小，操作空间有限，很难对炉渣采取脱氧操作。RH处理过程中，炉渣中FeO向钢水中扩散，钢水中脱氧剂与扩散而来的FeO发生反应来达到脱氧效果，但由于钢液和炉渣液面平静，炉渣中FeO向钢水中扩散速度慢，整个RH处理过程中，炉渣中FeO降低不明显。炉渣FeO含量高对钢水中夹杂物、S的控制都有不利影响；RH精炼过程中无法脱除炉渣中FeO的问题限制了RH直上连铸工艺的开发，目前大部分钢厂采用LF精炼炉控制炉渣中FeO含量和钢水温度，采用RH炉进行深脱碳和脱[N]、[H]，还没有一种非常经济的方法将两种精炼炉的冶金功能统一起来，生产高级别钢种时，只能联合两种精炼炉对钢水进行精炼，这样处理时间长，生产成本高。

CN104004887A公开了一种降低RH真空室高氧含量的方法，具体步骤如下：将经过脱氧升温后的钢水吊运至RH真空精炼炉；钢包车运送钢包钢水至真空处理位顶升钢包及钢包车；开启真空泵系统进行真空处理；抽真空钢水开始循环，处理前期先进行轻处理，真空度保持在10KPa-20KPa之间；循环后期真空室晃动趋于正常，钢包液面平稳，尾气CO浓度正常；清洗后，进行特殊钢种真空精炼。本发明解决了因真空室氧含量高导致氧含量上升、钢材氧化物夹杂增多问题，提升钢水纯净度，减少因钢水纯净度差导致浇铸异常铸坯报废现象,该方法是利用脱氧良好的普通钢水去清理真空室内壁上残余的氧化性钢渣，为后续高附加值的特殊钢精炼提供良好的冶炼条件，但该方法并不适用于脱除本炉次钢包顶渣中的FeO。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置和方法，为RH直上连铸技术的开发提供工艺基础。具体措施为：加工RH浸渍管时，上升管和下降管除满足RH的精练操作要求外，下降管比上升管要长30-40mm，在RH精炼初期，保持RH的上升管的下部末端位置处于钢渣混合界面处，下降管插入钢液中，同时保持真空室大气压为0.2-0.4个大气压，防止由于真空室压力过低而造成的真空室内炉渣喷溅现象，精炼过程中，大气压会把钢液和炉渣混合压入真空室内，在真空室停留一段时间后，钢渣混合物再从下降管进入钢包中，整个过程钢渣混合，由于良好的反应动力学条件，钢水中脱氧剂和炉渣中FeO的脱氧反应会非常迅速的发生，3-5分钟内就可以把炉渣中FeO含量降低到1.5％以下。

本发明提供一种在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置，具体装置如图1所示，包括RH下降管(2)、RH真空室(3)和RH上升管(5)，RH下降管(2)和RH上升管(5)连接于RH真空室(3)下部，上端与RH真空室(3)连通，下降管比上升管长30-40mm。RH下降管和RH上升管的管径可以采用现有技术中常见的管径，正常情况下RH下降管和RH上升管的管径在300mm-800mm之间。

优选的，所述在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置，还包括向上升管内吹惰性气体的装置(10)。向上升管内吹惰性气体的装置(10)为埋在RH上升管内的管道，本领域技术人员可以根据冶金领域的公知装置进行设置。

加工RH浸渍管时，上升管和下降管均需满足RH的精练操作要求。

本发明还提供所述在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置的安装方法，所述在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置安装于钢包(1)的上方，转炉放钢后，将钢包运至RH工位，启动钢包车(8)上的液压装置(7)，使钢包上升，使RH的上升管的下部末端位置处于钢渣混合界面处，下降管插入钢液中，同时保持真空室大气压为0.2-0.4个大气压。

转炉高温出钢，深脱碳，保持钢水中C含量小于0.06％，同时为防止由于温度低造成的炉渣结壳等钢渣流动性不好的现象，在出钢过程中仅加入铝质脱氧剂，不加碳粉、合金和造渣料。

本发明还提供一种在RH工位快速脱除炉渣中FeO的方法，包括下列步骤：

1)出钢完毕后，钢包运至RH工位，利用定氧定铝探头检测钢水中[O]和酸溶铝的含量,并根据生产经验向钢水中加入适量铝粒用于脱氧。

2)在RH精炼初期，保持RH的上升管的下部末端位置处于钢渣混合界面处，下降管插入钢液中，同时保持真空室大气压为0.2-0.4个大气压，

3)精炼初期，大气压把钢液和炉渣混合压入真空室内，在真空室停留10-20秒时间后，钢渣混合物再从下降管进入钢包中，整个过程钢渣混合，钢水中脱氧剂和炉渣中FeO的脱氧反应会非常迅速的发生，3-5分钟内就可以把炉渣中FeO含量降低到1.5％以下。

本发明中没有详述的部分均可采用现有技术。

优选的，步骤2)中，用钢包车上的液压升降装置将钢包顶高至RH上升管的下部末端位置恰好处于钢渣混合界面处。

优选的，步骤3)中，钢渣混合物进入真空室，并向上升管里吹惰性气体带动真空室内钢渣混合物的循环流动。

加工RH浸渍管时，上升管和下降管除满足RH的精练操作要求外，下降管比上升管要长30-40mm。转炉高温出钢，同时为防止由于温度低造成的炉渣结壳等钢渣流动性不好的现象，在出钢过程中仅加入铝质脱氧剂，不加碳粉、合金和造渣料。

出钢完毕后，钢包运至RH工位，利用定氧定铝探头检测钢水中[O]和酸溶铝的含量,并根据生产经验向钢水中加入适量铝粒用于脱氧。用钢包车上的液压升降装置将钢包顶高至RH上升管的下部末端位置恰好处于钢渣混合界面处，真空室微抽真空，钢渣混合物进入真空室，并向上升管里吹惰性气体带动真空室内钢渣混合物的循环流动。保持真空室气体压强为0.2-0.4个大气压，防止由于真空室压力过低而造成的真空室内炉渣喷溅现象，由于RH上升管的下部末端位置处于钢渣混合界面处，大气压会把钢液和钢包顶渣混合压入真空室内，上升管、真空室、下降管内均为钢渣混合物，钢渣混合物的密度较小，上升管内的钢渣受到的上升浮力也就较小，并且由于转炉出钢时未加入碳粉，真空室内不会发生剧烈的碳氧反应(C+O→CO↑)，所以不会引起真空室内炉渣的剧烈喷溅，真空室内炉渣喷溅高度小于1米。这个过程中需要微调钢包车上的液压升降装置，使得RH上升管的下部末端位置一直处于钢渣混合界面处。

根据检测出的钢水中[O]和酸溶铝的含量，凭借生产经验确定出铝质脱氧剂的加入量，利用真空室的合金料仓加入铝质脱氧剂，钢水中铝质脱氧剂和炉渣中FeO发生脱氧反应。钢液和钢渣的混合压入、上升管内惰性气体的上升、真空室内剧烈的脱[H]、脱[N]反应都会剧烈的搅动钢液和炉渣，使得真空室、上升管、下降管内的钢水和炉渣处于剧烈混合状态，钢水中铝和炉渣中FeO反应的动力学条件良好，炉渣中FeO被迅速脱除掉。

现有技术中，浸渍管是两根圆管，浸渍管与真空室相连接，RH冶炼时，RH浸渍管中的上升管和下降管都是插入钢液面30mm以下的，RH真空室内抽真空后，钢水会通过这两根圆管进入真空室中，浸渍管分上升管和下降管，RH抽真空时，通过上升管侧壁里预埋的管道向上升管内吹氩气，氩气会上浮进入真空室，并且该过程会带动钢液的循环流动，钢液会循环的沿钢包—上升管—真空室—下降管路径运动。但是处理过程中只有钢液能进行钢包—上升管—真空室—下降管路径的循环流动，钢包顶渣层固定不动，炉渣中FeO向钢水中扩散，钢水中脱氧剂与扩散而来的FeO发生反应来达到脱氧效果，但由于钢液和炉渣液面平静，炉渣中FeO向钢水中扩散速度慢，整个RH处理过程中，炉渣中FeO降低不明显。

本发明提供的技术中，在RH精炼初期，保持RH的上升管的下部末端位置处于钢渣混合界面处，下降管插入钢液中，同时保持真空室大气压为0.2-0.4个大气压，

精炼初期，大气压会把钢液和炉渣混合压入真空室内，在真空室停留10-20秒时间后，钢渣混合物再从下降管进入钢包中，整个过程钢渣剧烈混合，钢水中脱氧剂和炉渣中FeO的脱氧反应会非常迅速的发生，3-5分钟内就可以把炉渣中FeO含量降低到1.5％以下。精炼中后期把RH浸渍管中的上升管和下降管全都插入钢液面30mm以下，进行后续精练操作。精炼中后期的工艺与原工艺相同。本发明虽然不能完全替代LF精炼，LF有提温、去夹杂、脱氧、脱硫、协调转炉与连铸的生产节奏的功能，本发明只是单纯的脱炉渣中FeO，由于炉渣中FeO含量降低，对去夹杂、脱氧、脱硫有良好的作用。

本发明的优点：

1、利用本发明提供的方法，钢水中铝和炉渣中FeO反应的状态为钢渣剧烈混合状态，反应的动力学条件良好，炉渣中FeO会被迅速脱除掉。

2、设备简单，只需对RH浸渍管做少许改动就可以实现本发明提供的技术，加工RH浸渍管时，上升管和下降管除满足RH的精练操作要求外，下降管比上升管要长30-40mm。

3、脱除炉渣中的FeO的过程中上升管、真空室、下降管内均为钢渣混合物，炉渣与钢渣混合物的密度差较小，炉渣受到的上升浮力也就较小，炉渣上升速度慢；并且采用微抽真空技术，保持真空室气体压强为0.2-0.4个大气压，降低了真空室外和真空室内的气压差，炉渣上升高度较小；转炉出钢时未加入碳粉，钢水中C含量小于0.06％，真空室内不会发生剧烈的碳氧反应(C+O→CO↑)。由于以上三点，脱除炉渣中的FeO的过程不会引起真空室内炉渣的剧烈喷溅，真空室内炉渣喷溅高度小于1米，不会损害RH设备。

4、在RH工位把钢包顶渣中的FeO快速脱除掉，能降低钢水的洁净度，配合转炉高温出钢技术、铁水深脱硫技术后，可以用转炉-RH-连铸工艺代替转炉-LF-RH-连铸工艺生产高级别钢种，实现短流程操作，降低生产低成本。

附图说明

图1是在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置示意图。其中1为钢包，2为RH下降管，3为RH真空室，4为RH真空室内的钢渣混合物，5为RH上升管，6为钢包顶渣，7为钢包车上的液压升降装置，8为钢包车，9为钢包内的钢水，10为向上升管内吹惰性气体的装置。

图2是向上升管内吹惰性气体的装置(10)的横截面示意图。

具体实施方式

配合示意图1，对本发明做进一步说明

实施例1：

如图1所示，一种在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置，包括RH下降管2、RH真空室3和RH上升管5，RH下降管2和RH上升管5连接于RH真空室3下部，上端与RH真空室3连通，加工RH浸渍管，使得RH下降管2的长度比RH上升管4要长30cm。下降管和上升管的管径为500mm。加工RH浸渍管时，RH上升管和RH下降管均需满足RH的精练操作要求。

在RH上升管内埋有向上升管内吹惰性气体的装置10，如图2所示。向上升管内吹惰性气体的装置10是埋在RH上升管内的管道，共12个管道，内径为2mm；上下两排，6个/排。

所述在RH工位快速脱除炉渣中FeO的装置安装于钢包1的上方，转炉放钢后，将钢包运至RH工位，启动钢包车8上的液压装置7，使钢包上升，使RH的上升管的下部末端位置处于钢渣混合界面处，下降管插入钢液中，同时保持真空室大气压为0.2-0.4个大气压。

铁水深脱硫，并拔净脱硫渣，转炉高温出钢，在出钢过程中仅加入铝质脱氧剂，不加碳粉、合金和造渣料。出钢完毕后，钢包运至RH工位，利用定氧定铝探头检测钢水中[O]和酸溶铝的含量。

用钢包车上的液压升降装置7将钢包1顶高至RH上升管4的下部末端位置恰好处于钢渣混合界面处，真空室3微抽真空，保持真空室气体压强为0.3个大气压，大气压会把钢水9和钢包顶渣6混合压入真空室3内，并通过吹氩装置10向上升管4内吹氩气的方法带动真空室内钢渣混合物的循环流动，这个过程中由于钢渣界面会下降，需要微调钢包车上的液压升降装置7，使得RH上升管4的下部末端位置一直处于钢渣混合界面处。根据检测出的钢水中[O]和酸溶铝的含量，凭借生产经验确定出铝质脱氧剂的加入量，利用真空室的合金料仓加入铝质脱氧剂，钢渣混合物从上升管4流入真空室3，停留一段时间后，钢渣混合物又从下降管2进入钢包1中，钢水中铝质脱氧剂和炉渣中FeO发生脱氧反应。钢液和钢渣的混合压入、上升管内氩气的上升、真空室内剧烈的脱气反应都会剧烈的搅动钢液和炉渣，使得真空室、上升管、下降管内的钢水和炉渣处于剧烈混合状态，钢水中铝和炉渣中FeO反应的动力学条件良好，炉渣中FeO被迅速脱除掉。脱除炉渣中FeO的过程中，未发现真空室内炉渣的剧烈喷溅现象，真空室内炉渣喷溅高度小于1米，RH真空室高度6米，喷溅起的炉渣未损害RH设备。

RH抽真空3分钟后，炉渣颜色变白，取炉渣化验，同时利用钢包车上的液压升降装置7将钢包进一步顶高，上升管4和下降管2全部浸入钢水液面以下30mm，并深度抽真空，RH上升管4抽取钢水9进入真空室3中，真空室内全部为钢水9，进行后续的深脱气操作，RH精炼完毕，钢包临调走前取钢水样做检测。精炼3分钟后，炉渣中FeO含量为1％，由于炉渣中FeO含量较低，精炼后期炉渣中FeO基本不会向钢水中传递，钢水中洁净度较好，相比与未采用本技术的炉次，本炉次钢水中全氧含量平均降低30％，S含量降低40％。

实施例2

其他同实施例1，不同之处在于：

下降管2的长度比上升管4要长40cm。下降管和上升管的管径为800mm。

真空室3微抽真空，保持真空室气体压强为0.35个大气压，真空室内炉渣喷溅高度小于0.8米，RH真空室高度6米，喷溅起的炉渣未损害RH设备。

精炼3分钟后，炉渣中FeO含量为1.3％，由于炉渣中FeO含量较低，精炼后期炉渣中FeO基本不会向钢水中传递，钢水中洁净度较好，相比与未采用本技术的炉次，本炉次钢水中全氧含量平均降低25％，S含量降低35％。

实施例3

其他同实施例1，不同之处在于：

下降管2的长度比上升管4要长35cm。下降管和上升管的管径为300mm。

真空室3微抽真空，保持真空室气体压强为0.2个大气压，真空室内炉渣喷溅高度小于0.9米，RH真空室高度5米，喷溅起的炉渣未损害RH设备。

精炼3分钟后，炉渣中FeO含量为1.4％，由于炉渣中FeO含量较低，精炼后期炉渣中FeO基本不会向钢水中传递，钢水中洁净度较好，相比与未采用本技术的炉次，本炉次钢水中全氧含量平均降低35％，S含量降低45％。