钢水的真空精炼方法技术

一种钢水的真空精炼方法，采用直筒形真空精炼装置对转炉出钢钢水进行精炼，其特征在于包括以下工序： 将转炉出钢的、碳含量为０．１重量％以下的钢水装入到上述直筒形真空精炼装置的钢水包中； 将上述精炼装置的真空槽的敞开下端部浸入到上述钢水包内的钢水中的预定深度，构成该真空槽的浸入部； 将上述真空槽的槽内空间部保持在１０５～１９５Ｔｏｒｒ的真空度； 从上述钢水包底部吹入用于搅拌钢水的气体； 从顶吹喷枪向上述真空槽内供氧气，在上述真空槽内的钢水表面形成１５０～４００ｍｍ深的凹陷，对上述钢水进行吹氧脱碳，该顶吹喷枪穿过该真空槽的保护罩的插入孔且可自由升降地被设置。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是涉及一种采用没有槽底的直筒形真空槽对钢水进行精炼的方法。在真空精炼炉中顶吹气体的目的有脱碳、Al加热、脱硫、以及燃烧器加热4个方面。脱碳是利用顶吹氧气使其与钢水中的碳反应来进行；Al加热是通过顶吹的氧气使添加于钢水中的Al燃烧来升温；脱硫是通过与载体气体一道添加石灰等熔剂来进行；燃烧器加热是通过顶吹氧气和以LNG为代表的碳化氢系助燃气体、加热浸入槽，从而抑制残钢附着。采用直筒形真空槽和浸入管的真空精炼炉有现有的DH。然而，在DH的场合，为了使钢水循环，真空槽要上下移动，当真空槽来到上限位置时，槽内基本上不存在钢水。因此，在顶吹气体的场合，当真空槽到达上限位置时，气体直接与槽底接触，对耐久材料产生显著损伤，因而，过去完全没有从顶吹喷枪供给气体。另外，作为不属于真空精炼的、由直筒形浸入管实施顶吹的2次精炼炉，如《铁与钢》第71卷1985年S1086中记述的、以CASOB法为代表的那样，以钢水加热为目的的装置得到广泛应用。然而，由于在该方法中不能进行减压处理，所以，在与Al加热一起进行超低碳钢熔炼处理以及脱氢处理的场合，需要其它的精炼炉，设备投资额增高。另外，由于是在大气压下，所以钢水搅拌不充分，收热效率低；或者是需要增加处理时间来提高收热效率。以制造超低碳钢为目的在碳浓度为0.1％以下的区域由顶吹氧进行的脱碳反应是以这样的机理进行的，即，由于碳浓度低，顶吹氧一时在钢水表面生成氧化铁，该氧化铁与钢水中的碳反应而被还原。为了促进行还原反应，需要提高火点的温度，形成在热力学以及反应速度方面均有利的状态，为此，需要使顶吹氧以强大的喷流强度冲击钢水表面，即采用硬吹(ハ-ドブロ-)。采用有槽底的RH型真空精炼装置、通过从真空槽上部插入的水冷式顶吹喷枪吹入氧喷射流进行供氧以精炼钢水的方法，例如日本专利公报特开平2-54714号等所示那样，是公知的现有技术。图8是用于说明采用现有的RH型真空脱气装置的精炼方法的图。如该图所示，在RH型真空脱气装置中，在真空槽21的槽底22设有上升管23，从该上升管23的下管吹入气体，从钢水包25将钢水24吸入到真空槽21，在该真空槽21从顶吹喷枪26吹入氧流27，对钢水24进行脱碳处理、Al加热，将处理后的钢水24从下降管28再次返回到钢水包25。在钢水于钢水包25和真空槽21之间循环的期间连续地进行处理。然而，通过上述RH型真空精炼装置中顶吹喷枪26供氧的方法，由于上述装置是在真空槽21有槽底22的结构，所以受到各种制约，会产生以下的问题。首先，在RH型的真空精炼装置中，由真空将钢水包25内的钢水24吸到真空槽21的槽底22所需要的真空度通常在200Torr以下，此后，为了使钢水24环流需要进一步提高真空度达到150Torr以下的高真空度。在减压下从顶吹喷枪26供氧的场合，如不保存高真空度，由于钢水深度下浅，会在槽底22出现氧流27冲击槽底的现象，这会导致槽底耐久材料受到损伤。因此，在硬吹的场合，为了确保凹陷29的深度L，必须采用例如10Torr左右的极高的真空度，提高钢水压头，确保在真空槽21内的槽底22上的钢水深度T，从而受到制约。另外，在希望在低真空度下供氧的场合，由于钢水吸入的量少，真空槽21内的钢水深度T小，所以由于与上述相同的理由，即氧流27对槽底22的槽底冲击现象会导致槽底耐久材料受到损伤，使得氧流27产生的凹陷L受到制约，不能进行硬吹，只好使用软吹(ソフトブロ-)。因此，在RH型的真空精炼装置中，受到上述制约在减压下供氧时，由于在排气初期的低真空度下不能硬吹，所以氧化铁的还原慢、脱碳反应速度降低，并且还由于氧气喷射流的流速慢，从喷枪喷出后喷射流外周部的氧气会与周围气氛中的CO气体反应生成CO2，即激烈地引起2次燃烧(例如以20％以上的2次燃烧率进行燃烧)，使空间的温度上升到所需温度以上，损伤真空槽耐久材料。另一方面，采用在筒形的、通过将没有槽底的真空槽下部浸入钢水包钢水内构成的真空精炼装置(以下称直筒形真空精炼装置)精炼钢水的场合，由于没有槽底，所以即使在低真空度下也可供氧。采用这样的装置顶吹氧的场合，在低真空度顶吹对于促进脱碳反应是必要的。这是由于如后面将要说明的那样，在真空度比所需要的还要高的场合，氧化铁难以流出到真空槽外，脱碳效率降低。相反，在真空度过低的场合，由于钢水的环流、混合恶化，脱碳速度下降。采用上述直筒形真空精炼装置顶吹精炼不锈钢的例子公开于日本专利公报特开平1-156416号、特开昭61-37912号、特开平5-105936号以及特开平6-228629号中。然而，在任何一个中，开始脱碳的碳浓度都是0.2％以上的高碳浓度区域，而且供氧条件也没有具体的记载。在这样高的碳浓度区域的脱碳反应中，由于碳浓度高，所以顶吹氧在表面直接与碳反应，即氧气的供给速度决定了反应速度。在这种状况下，由于不生成氧化铁，所以即使转炉渣存在也没有问题。另外，由于碳非常高，所以搅拌混合特性也不影响脱碳效率。因此，在这样场合的真空度越是高真空度对脱碳也有利。在上述各公知文献中，特开平5-105936号公报示出真空度为200Torr的实施例，特开平1-156416号、特开昭61-037912号、特开平6-228629号各公报示出真空度为100Torr或50Torr的实施例。在碳浓度高的场合，从脱碳反应机理来看越是高真空度越有利，但由于在高真空度下产生的CO气体多而需要在排气装置上投入大的设备投资，以及由于喷溅激烈需要增大设备高度而导致投资额增大，所以示出100Torr或50Torr的实施例。在上述公知文献中，记载有直到0.01～0.02％继续顶吹氧的情形，但没有示出在碳浓度限定在低于0.1％的碳浓度的冶金效果。然而，如后述那样，可以认为，在真空度为比105Torr的真空度更高的高真空度的场合，由于在表面卷入钢水中的渣粒难以流出到槽外，所以脱碳氧效率低，而在比195Torr的真空度低的低真空度的场合，由于搅拌能降低使钢水的搅拌混合效果降低，脱碳效率下降。对于普通钢来说，在特开平7-179930号公报中示出了真空度为200Torr、碳从0.03％到0.001％之间供给顶吹氧的例子。然而，在这一场合，从2次燃烧率为78％以上这一点也可看出，脱碳氧效率非常低。这是由于，由实施例记载的值通过后述的计算式求出的凹陷深度不超过52mm，即软吹的缘故。另外，也可以认为是由于真空度过低使钢水搅拌混合效果降低从而进一步使脱碳效率下降的缘故。在特开平6-116627号公报中公开了一种方法，在这种方法中向碳浓度为0.03～1.0％的钢水顶吹，以P(Torr)＝a+980×〔％c〕(a＝170～370)控制真空度P。虽然该方法的目的是脱氮而没有关于脱碳效率的记载，但在最低的碳浓度0.03％时的真空度为199～399Torr，在这样的低真空度的场合，可以认为，由于搅拌能降低，使得钢水搅拌混合效果降低从而使脱碳效率下降。另外，对于提高脱碳效率的重要因素，即供氧是硬吹还是软吹，没有任何记载。在特开平6-116626号公报中公开了这样一种精炼技术，在该精炼技术中真空度为760～100Torr，相应于真空度改变顶吹气体的氧与Ar的混合比。脱碳开始的碳浓度有1.0～0.1％的记载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：北村信也，米泽公敏，宫本健一郎，笹川真司，藤原邦彦，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：