利用传统炼钢设备低成本地制造低碳、低硫以及低氮钢制造技术

制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，其包括如下步骤：在炼钢炉中准备温度达到出钢温度的炉熔融钢组合物，该出钢温度是VTD中进行脱硫所需的温度，打开出钢氧水平为600～1120ppm的熔融钢组合物至盛钢桶，提供给盛钢桶以造渣化合物从而形成炉渣来覆盖盛钢桶中的熔融钢组合物，将盛钢桶中的熔融钢组合物运输至VTD，在VTD中通过抽真空至低于650毫巴来对熔融钢组合物进行脱碳，脱碳之后，向熔融钢组合物中添加一种或多种脱氧剂并对熔融钢组合物进行脱氧，脱氧之后，添加一种或多种熔剂化合物以对熔融钢组合物进行脱硫，以及铸造熔融钢组合物从而形成具有低于0.035重量％低碳的钢。

【技术实现步骤摘要】
本申请是国际申请日为2009年8月3日、申请号为200980138838.4、专利技术名称为“利用传统炼钢设备低成本地制造低碳、低硫以及低氮钢”的发明专利申请的分案申请。背景及
技术实现思路
某些型钢组合物需要相对低含量的碳(低于0.035％)、氮(低于50ppm)、以及硫(低于30ppm)。在过去，制备这些低碳和低硫钢的方法需要利用在炼钢炉和脱气炉(degasser)中的过程的组合。现有方法涉及在炼钢炉(例如电弧炉(EAF))中降低钢组合物的碳水平，在出钢过程(tappingprocess)中制备合金添加剂(alloyaddition)以进行钢的脱硫和合金化，以及然后将钢运送给脱气炉，例如真空罐脱气炉(vacuumtankdegasser)(VTD)。这样的处理路线简单且相当直接。在过去，为了获得符合上述工业等级的钢组合物，具有非常低的碳水平(例如小于0.025％)的钢在炼钢炉中出钢。在出钢之前，炉子中与这些低碳含量相关的溶解氧水平在1200ppm～1400ppm数量级。当脱气炉与炉子具有一段距离时，钢需要在约1700℃出钢以来补偿运输到脱气炉过程中的温度损失。在出钢过程中，钢被铝和硅铁(FeSi)脱氧。还加入了石灰和铝浮渣从而产生液体的、脱氧的、脱硫的炉渣。利用这些添加剂，于运送到脱气炉的过程中，在盛钢桶(ladle)中发生脱硫反应。在脱气炉中进一步添加铝、石灰、铝酸钙和白云石石灰，从而确保在脱气循环中除去所需的硫。尽管使用铝作为主要的脱氧剂，但这些钢组合物在工业上被认为是硅脱氧钢。现有方法具有缺点，包括对炼钢炉的耐火材料的损蚀高。在炼钢炉出钢之前所需的升高的出钢温度以及高氧含量对于炉内的生产能力会产生负面影响。高温和高氧条件使得在高温下炉渣中的FeO量多，引起过分的炉壁耐火材料损蚀。尽管利用喷浆对炉耐火材料进行修补，这仍会导致炉子的停产时间增加。炉渣中高的FeO含量还会导致炼钢效率更低，这是因为在炉渣中损失更多的铁单元。现有方法还需要在整个炼钢炉的后续处理中使用低碳合金和添加剂，从而保持低碳水平低于0.035重量％。需要低碳合金成分(例如低碳FeMn)来提供所需的成分，从而不会损害钢中的最终碳含量。近来，低碳铁合金(carbonferro-alloy)的价格明显增加，从而导致该方法无法经济地生产这样的低碳钢。另外，在炼钢炉中降低钢组合物中的碳量需要额外的脱碳时间，这也会负面影响炼钢炉内的生产能力。由于更高氧含量，因此需要更多的硅和铝来对钢组合物进行脱氧，从而导致成本进一步增加。仍然需要降低低碳、低氮和低硫钢的生产成本。本申请人发现了制造低碳钢的备选方法，该方法避免使用低碳铁合金并且生产的钢具有低于0.035重量％的低碳，该方法减少了对耐火材料的损蚀，并且增加了炼钢效率。本文公开了制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，该方法包括如下步骤：(a)在炼钢炉中准备温度达到出钢温度的炉熔融钢组合物(aheatofmoltensteelcomposition)，该出钢温度是真空罐脱气炉中进行脱硫所需的温度，(b)打开出钢氧水平为600～1120ppm的熔融钢组合物至盛钢桶，(c)提供盛钢桶以造渣化合物(slagformingcompound)从而形成炉渣来覆盖盛钢桶中的熔融钢组合物，(d)运输盛钢桶中的熔融钢组合物至真空罐脱气炉，(e)在真空罐脱气炉中通过抽真空至低于650毫巴来对熔融钢组合物进行脱碳，(f)脱碳之后，向熔融钢组合物中添加一种或多种脱氧剂并对熔融钢组合物进行脱氧，(g)脱氧之后，添加一种或多种熔剂化合物(fluxcompound)以对熔融钢组合物进行脱硫，以及(i)铸造熔融钢组合物从而形成具有低于0.035重量％低碳的钢。在铸造之前，可以通过向熔融钢组合物中添加游离氧来对经脱碳和脱氧的熔融钢组合物进行再氧化，使得水平为20～70ppm以及总氧含量至少为70ppm，并且然后在双辊连铸机(twinrollcaster)中铸造熔融钢组合物从而形成具有低于0.035重量％低碳的钢带。在出钢步骤中，钢组合物中的硫量可以为0.02重量％～0.06重量％。在出钢步骤中，钢组合物中的碳量可以为0.02重量％～0.05重量％，以及钢组合物中的氮量可以低于0.005重量％。另外，准备炉熔融钢组合物的步骤可以在电弧炉中进行。可以在1600℃～1650℃的温度，或在1650℃～1700℃的温度，或在1700℃～1750℃的温度打开出钢步骤。可以在1～650毫巴，或350～550毫巴，或等于或小于530毫巴的真空水平下进行脱碳步骤。在脱碳步骤之前，制备具有低碳低于0.035重量％的钢的方法还可以包括如下步骤：(i)搅拌于真空罐脱气炉的盛钢桶中的熔融钢组合物，(ii)测量并记录钢组合物中的碳量、钢组合物中的氧量、以及钢组合物的温度，(iii)提供过程模型(processmodel)，该过程模型关联钢组合物中的氧和碳量与钢组合物达到需要的碳量的脱碳时间；以及(iv)基于检测到钢组合物中的氧和碳的量，利用过程模型来确定脱碳时间。备选或另外地，在脱碳步骤之前，制备具有低于0.035重量％低碳的钢的方法可以进一步包括如下步骤：(i)搅拌于真空罐脱气炉的盛钢桶中的钢组合物(ii)测量并记录钢组合物中的碳量、钢组合物中的氧量、以及钢组合物的温度，(iii)提供过程模型，该过程模型关联钢组合物中的氧和碳的量与对钢组合物进行脱氧所需的脱氧添加剂的量，以及(iv)基于检测到钢组合物中的氧和碳的量，利用过程模型来确定钢组合物中脱氧添加剂的量。加入一种或多种熔剂化合物的步骤可以涉及加入选自石灰、铝、铝酸钙、白云石石灰、以及硅锰铁的一种或多种化合物。进一步，备选或另外地，在脱碳步骤之前，制备具有低于0.035重量％低碳的钢的方法可以进一步包括如下步骤：(i)搅拌于真空罐脱气炉的盛钢桶中的钢组合物(ii)测量并记录钢组合物中的碳量、钢组合物中的氧量、以及钢组合物的温度，(iii)提供过程模型，该过程模型关联钢组合物中的氧和碳量与对钢组合物进行脱硫所需的熔剂成分的量以及基于熔剂成分的价格能够选择一种或多种熔剂成分；以及(iv)基于检测到钢组合物中的氧和碳的量，利用过程模型来确定熔剂成分的选择和它们的量。本专利技术还包括：1.制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，其包括如下步骤：(a本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，其包括如下步骤：(a)在炼钢炉中，准备温度达到出钢温度的炉熔融钢组合物，该出钢温度是真空罐脱气炉中进行脱硫所需的温度，(b)打开出钢氧水平为600～1120ppm以及相应的更高出钢碳水平的熔融钢组合物至盛钢桶，其中在1660℃～1771℃的温度实施打开出钢步骤，(c)提供给盛钢桶以造渣化合物从而在盛钢桶中的熔融钢组合物上形成炉渣覆盖，(d)运输盛钢桶中的熔融钢组合物和炉渣覆盖至真空罐脱气炉，所述炉渣覆盖在运输至真空罐脱气炉的过程中减少熔融钢组合物的热损失和氧化，(e)在脱碳之前，关联熔融钢组合物中的氧水平与钢组合物中期望的碳含量，(f)在真空罐脱气炉中通过抽真空至低于650毫巴来对熔融钢组合物进行脱碳，(g)脱碳之后，向熔融钢组合物中添加一种或多种脱氧剂并对熔融钢组合物进行脱氧，(h)脱氧之后，添加一种或多种熔剂化合物以对熔融钢组合物进行脱硫，以及(i)铸造熔融钢组合物从而形成具有低于0.035重量％低碳的钢。

【技术特征摘要】
2008.08.22 AU 2008904315;2008.08.04 US 61/086,141;1.制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，其包括如下步骤：
(a)在炼钢炉中，准备温度达到出钢温度的炉熔融钢组合物，该出钢温度
是真空罐脱气炉中进行脱硫所需的温度，
(b)打开出钢氧水平为600～1120ppm以及相应的更高出钢碳水平的熔融
钢组合物至盛钢桶，其中在1660℃～1771℃的温度实施打开出钢步骤，
(c)提供给盛钢桶以造渣化合物从而在盛钢桶中的熔融钢组合物上形成
炉渣覆盖，
(d)运输盛钢桶中的熔融钢组合物和炉渣覆盖至真空罐脱气炉，所述炉
渣覆盖在运输至真空罐脱气炉的过程中减少熔融钢组合物的热损失和氧化，
(e)在脱碳之前，关联熔融钢组合物中的氧水平与钢组合物中期望的碳
含量，
(f)在真空罐脱气炉中通过抽真空至低于650毫巴来对熔融钢组合物进
行脱碳，
(g)脱碳之后，向熔融钢组合物中添加一种或多种脱氧剂并对熔融钢组
合物进行脱氧，
(h)脱氧之后，添加一种或多种熔剂化合物以对熔融钢组合物进行脱硫，
以及
(i)铸造熔融钢组合物从而形成具有低于0.035重量％低碳的钢。
2.权利要求1所述的制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，其中，
在出钢步骤中钢组合物中的碳量为0.02％～0.05重量％。
3.权利要求1或2所述的制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，
其中，准备炉熔融钢组合物的步骤在电弧炉中进行。
4.上述权利要求中任一项所述的制造具有低于0.035重量％低碳的钢
的方法，其中，脱碳步骤处于1～650毫巴的真空水平。
5.权利要求4所述的制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，其中，
脱碳步骤处于350～550毫巴的真空水平。
6.上述权利要求中任一项所述的制造具有低于0.035重量％低碳的钢
的方法，其中，加入一种或多种脱氧剂的步骤包括于530～1000毫巴的真空
水平加入需要量的铝。
7.上述权利要求中任一项所述的制造具有低于0.035重量％低碳的钢
的方法，其还包括如下步骤：在脱硫之后，抽真空至1～2.5毫巴以除去氮。
8.上述权利要求中任一项所述的制造具有低于0.035重量％低碳的钢
的方法，其中，加入一种或多种熔剂化合物的步骤包括加入选自石灰、铝、
铝酸钙、白云石石灰和硅锰铁的一种或多种化合物。
9.上述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅各布斯MA吉尔登休斯，戴维J索辛斯基，丹尼尔G默里，戴维W麦戈伊，尤金B普雷托里厄斯，
申请(专利权)人：纽科尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US