CN202111444256.8无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺

权利要求

1.无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，其特征在于，包括以下控制方法：

RH脱碳结束测温定氧，立即加入铝粒脱氧合金化、之后立即依次连续加入合金进行成分调整，合金加完后立即开始顶枪喷粉。

2.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，其特征在于，加入铝粒的量＝铝粒理论加入量+0.2-0.4kg/t钢。

3.根据权利要求1或2所述的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，其特征在于，所述顶枪喷粉，控制提升气体流量G为150-180Nm ³/h，真空度即真空室内压力P为3-15kpa。

4.根据权利要求1或2所述的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，其特征在于，通过以下3个公式确定真空室内熔池液面高度h ₀，钢液循环流量Q和喷粉速度V。

h ₀＝(P ₀-P)/(ρg)-h ₁+h ₂ (公式1)

Q＝114G ^1/3×d ^4/3×[ln(P ₀/P)] ^1/3 (公式2)

V＝(0.61-0.77)Q (公式3)

以上各式中：

h ₀--真空室内熔池液面高度，m；P ₀—大气压力，取101300Pa；P—真空室内压力，Pa；ρ—钢水密度，取7.0×10 ³kg/m ³；g—取9.8m/s ²；h ₁--真空室底部到浸渍管下端口的距离，m；h ₂--浸渍管插入钢包液面以下的深度，m；

Q—钢液循环流量，t/min；G--提升气体流量，Nm ³/min；d--浸渍管内径，m；V—喷粉速度，kg/min。

5.根据权利要求4所述的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，其特征在于，钢液循环流量Q为131-170t/min、真空室熔池液面高度h ₀为110mm-280mm。

6.根据权利要求4所述的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，其特征在于，喷粉速度为80-130kg/min。

7.根据权利要求1所述的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，其特征在于，设定枪位H为1500-2500mm。

说明书

无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺

技术领域

本发明属于炉外精炼领域，具体涉及一种无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺。

背景技术

硫是无取向硅钢的有害元素，需要将其控制在20ppm以内。RH真空室内喷粉脱硫是生产无取向硅钢的常用手段，主要有RH-PB、RH-PTB等。日本住友金属160tRH喷吹5-8kg/t脱硫剂，[S]降至5ppm以下。但国内许多钢厂具有顶枪喷粉装置的RH在生产无取向硅钢时的脱硫效果却达不到文献报道的水平，往往通过改进喷粉装置、喷吹位置、提高脱硫剂喷粉量等等方式加以改进，如2020年12月22日公开的中国发明专利CN112111625A《一种RH真空喷粉精炼装置及其喷粉方法》、2016年7月13日公开的CN103966402A《用于钢水脱硫的RH真空精炼系统及脱硫方法》。为提高脱硫率满足高牌号无取向硅钢生产需要，现有RH喷粉脱硫工艺或控制参数还需进一步完善改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，结合无取向硅钢的特点，从真空条件下脱硫热力学和动力学角度出发对具有顶枪喷粉功能的RH脱硫工艺进行改进，提高脱硫率。

本发明提供的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，包括以下工艺：

RH脱碳结束测温定氧，立即加入铝粒脱氧合金化、之后立即依次连续加入合金进行成分调整，合金加完后立即开始顶枪喷粉。

加入铝粒的量＝铝粒理论加入量+0.2-0.4kg/t钢。

所述铝粒理论加入量确定方法为：RH脱碳结束测温定氧，根据定氧结果、铝粒收得率和钢种目标[Als]含量计算铝粒理论加入量。

本发明加入铝粒的量是在计算铝粒理论加入量的基础上增加0.2-0.4kg/t钢的铝粒加入量，目的是弥补喷粉期间钢水中的酸溶铝含量损失，使得脱硫反应在低氧势(活度氧2ppm以下)进行，保证了脱硫反应的热力学条件。

所述顶枪喷粉，在顶枪喷粉期间，控制提升气体流量G为150-180Nm ³/h，真空度即真空室内压力P为3-15kpa；设定枪位H为1500-2500mm，H为顶枪枪头出口距真空室底部砖面的距离。

通过以下3个公式确定真空室内熔池液面高度h ₀，钢液循环流量Q和喷粉速度V。

h ₀＝(P ₀-P)/(ρg)-h ₁+h ₂ (公式1)

Q＝114G ^1/3×d ^4/3×[ln(P ₀/P)] ^1/3 (公式2)

V＝(0.61-0.77)Q (公式3)

以上各式中：

h ₀--真空室内熔池液面高度，m；P ₀—大气压力，取101300Pa；P—真空室内压力，Pa；ρ—钢水密度，取7.0×10 ³kg/m ³；g—取9.8m/s ²；h ₁--真空室底部到浸渍管下端口的距离，m；h ₂--浸渍管插入钢包液面以下的深度，m；Q—钢液循环流量，t/min；G--提升气体流量，Nm ³/min；d--浸渍管内径，m；V—喷粉速度，kg/min；

其中h ₁、h ₂和d根据不同生产厂家所用设备可以直接确定。

以上3个公式的计算都是基于参数在所给单位条件的数值来计算的。

本发明顶枪喷粉期间通过调整真空度P和提升气体流量G，使得钢液循环流量Q为131-170t/min、真空室熔池液面高度h ₀为110mm-280mm，同时设定枪位H为1500-2500mm(H为顶枪枪头出口距真空室底部砖面的距离)，从而保证粉剂穿透钢液熔池的深度，获得了良好的脱硫动力学条件。

顶枪喷粉时，还需控制喷粉速度V与钢液循环流量Q相匹配，以便保证单位时间内喷入钢水的脱硫剂与单位时间内经过真空室参与脱硫反应的钢水量是匹配的，以免造成脱硫剂的浪费或用量不足。

由于钢液循环流量是由真空度和提升气体流量共同作用的，所以喷粉速度实际上是根据提升气体流量和真空度进行设定的。顶枪喷粉的喷粉速度为80-130kg/min。进一步的，可根据实际的提升气体流量和真空度按照上述公式计算具体的喷粉速度，分档制定工艺卡用于指导现场操作。

本发明提供的无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺的设计思想是，从加铝脱氧合金化开始到喷粉结束的操作是连续的，即加铝粒结束后立即加入合金进行成分调整，合金加完后立即开始顶枪喷粉；本发明单位时间内喷入钢水的脱硫剂与单位时间内经过真空室的钢水量是匹配的，工艺应用后，处理时间能够缩短9-14分钟、过程温降减少13-21℃，保证了脱硫反应的低氧势、高温的热力学条件和良好的动力学条件，RH平均脱硫率达到75％以上。

附图说明

图1为RH真空室内熔池液面高度、枪位示意图；

RH真空室内熔池液面高度h ₀、真空室底部到浸渍管下端口的距离h ₁、浸渍管插入钢包液面以下的深度h ₂、枪位H为顶枪枪头出口距真空室底部砖面的距离。

具体实施方式

无取向硅钢钢水的生产工艺流程为：铁水预脱硫→顶底复吹转炉冶炼→RH精炼→板坯连铸，其中，RH顶枪喷粉脱硫工艺的实施方式为：

1)钢水到达RH后按相应钢种的作业规程进行脱碳8-15min，脱碳结束时测温、定氧，立即加入铝粒进行脱氧合金化。其中，加入铝粒的量＝铝粒理论加入量+0.2-0.4kg/t钢。而铝粒理论加入量W是根据定氧结果、铝粒收得率和钢种目标[Als]含量进行计算的，铝粒加入理论量W＝(1.125×[O]×10 ^-3+[Als]×10)÷η，其中，W的单位为kg/t钢，[O]为定氧值，单位ppm；[Als]为钢水目标[Als]，单位％；η为收得率，取74％。公式的计算都是基于参数在所给单位条件的数值来计算的。

2)加铝结束后立即依次连续加入硅铁等合金进行成分调整，合金加完后立即开始顶枪喷粉。本发明中，所用浸渍管内径为750mm，枪位H(顶枪枪头出口距真空室底部砖面的距离)为1500-2500mm。喷粉期间真空度P为3-15kpa、提升气体流量G为150-180Nm ³/h，真空室底部到浸渍管下端口的距离h ₁为1650mm，浸渍管插入钢包液面以下的深度h ₂为500mm，真空室熔池液面高度h ₀为110mm-280mm。

根据以下公式计算得到

h ₀＝(P ₀-P)/(ρg)-h ₁+h ₂ (公式1)

Q＝114G ^1/3×d ^4/3×[ln(P ₀/P)] ^1/3 (公式2)

V＝(0.61-0.77)Q (公式3)

以上各公式中：

h ₀--真空室内熔池液面高度，m；P ₀—大气压力，取101300Pa；P—真空室内压力，Pa；ρ—钢水密度，取7.0×10 ³kg/m ³；g—取9.8m/s ²；h ₁--真空室底部到浸渍管下端口的距离，m；h ₂--浸渍管插入钢包液面以下的深度，m；Q—钢液循环流量，t/min；G--提升气体流量，Nm ³/min；d--浸渍管内径，m；V—喷粉速度，kg/min。

喷粉期间的钢液循环流量Q为131-170t/min、喷粉速度V为80-130kg/min。总喷粉量为400-1000kg/炉，具体根据初始硫含量而定。

4)喷粉结束后，按相应钢种的作业规程进行操作，直至破空。

实施例1

无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，某厂300tRH，浸渍管内径为750mm，真空室底部到浸渍管下端口的距离h ₁为1650mm，浸渍管插入钢包液面以下的深度h ₂为500mm，具体为：RH钢水初始硫含量为0.0034％，目标[Als]含量为0.85％，RH脱碳结束活度氧352ppm，加铝12.32kg/t钢进行脱氧、加铝结束后立即依次连续加入硅铁等合金进行成分调整，合金加完后立即开始顶枪喷粉，(顶枪枪头出口距真空室底部砖面的距离)枪位H为2500mm。喷粉期间真空度P为12kpa、提升气体流量G为170Nm ³/h，钢液循环流量Q为142t/min、真空室内熔池液面高度152mm；喷粉速度V为102kg/min、总喷粉量为752kg/炉。RH终点硫含量0.00070％，脱硫率为79.4％。

实施例2

无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，某厂300tRH，浸渍管内径为750mm，真空室底部到浸渍管下端口的距离h ₁为1650mm，浸渍管插入钢包液面以下的深度h ₂为500mm；具体为：RH钢水初始硫含量为0.0029％，目标[Als]含量为0.85％，RH脱碳结束活度氧434ppm，加铝12.44kg/t钢进行脱氧、调整成分后立即开始顶枪喷粉。枪位H为2000mm。喷粉期间真空度P为10kpa、提升气体流量G为150Nm ³/h，钢液循环流量Q为139t/min、真空室内熔池液面高度181mm；喷粉速度V为93kg/min、总喷粉量为659kg/炉。RH终点硫含量0.00063％，脱硫率为78.3％。

实施例3

无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，某厂300tRH，浸渍管内径为750mm，真空室底部到浸渍管下端口的距离h ₁为1650mm，浸渍管插入钢包液面以下的深度h ₂为500mm，具体为：RH钢水初始硫含量为0.0023％，RH脱碳结束活度氧439ppm，目标[Als]含量为0.85％，加铝12.45kg/t钢进行脱氧、调整成分后立即开始顶枪喷粉。枪位H为2000mm。喷粉期间真空度P为8kpa、提升气体流量G为170Nm ³/h，钢液循环流量Q为150t/min、真空室内熔池液面高度210mm；喷粉速度V为113kg/min、总喷粉量为749kg/炉。RH终点硫含量0.00056％，脱硫率为75.6％。

对比例1

无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，某厂300tRH，浸渍管内径为750mm，真空室底部到浸渍管下端口的距离h ₁为1650mm，浸渍管插入钢包液面以下的深度h ₂为500mm，具体为：RH钢水初始硫含量为0.0024％，目标[Als]含量为0.85％，RH脱碳结束活度氧439ppm，加铝12.15kg/t钢进行脱氧循环4-6min后、加入硅铁等合金调整成分，循环4～6min后开始顶枪喷粉。枪位为3000mm。喷粉期间真空度为8kpa、提升气体流量为170Nm ³/h，钢液循环流量为150t/min、真空室内熔池液面高度210mm；喷粉速度为130kg/min、总喷粉量为1009kg/炉。RH终点硫含量0.0014％，脱硫率为41.6％。

对比例2

无取向硅钢RH顶枪喷粉脱硫工艺，某厂300tRH，浸渍管内径为750mm，真空室底部到浸渍管下端口的距离h ₁为1650mm，浸渍管插入钢包液面以下的深度h ₂为500mm，具体为：RH钢水初始硫含量为0.0034％，目标[Als]含量为0.85％，RH脱碳结束活度氧319ppm，加铝11.97kg/t钢进行脱氧，循环5min后加入硅铁等合金调整成分，循环7min后开始顶枪喷粉。枪位为3000mm。喷粉期间真空度为12kpa、提升气体流量为180Nm ³/h，钢液循环流量为144t/min、真空室内熔池液面高度152mm；喷粉速度为132kg/min、总喷粉量为1105kg/炉。RH终点硫含量0.0016％，脱硫率为52.9％。