本发明专利技术公开一种应用外加电场处理钢液提高钢材洁净度的方法，转炉正常冶炼结束后，出钢温度控制在1600℃～1700℃，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；出钢过程中向钢包里加入造渣材料；将钢包运送至精炼工位，然后通过外加电场处理装置向熔渣及钢液体系施加稳定的电场进行脱氧处理，脱氧过程中进行底吹气体搅拌，加速钢液的传质速率，同时向钢包内熔渣顶部通入保护气体，脱氧结束后向钢液中加入少量的控氧剂；在精炼炉对钢液进行调温处理以及搅拌处理，处理结束后钢水温度在钢种液相线温度以上30℃～100℃；精炼及合金化过程中要进行氩气搅拌；连铸采用全程保护浇注。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于转炉冶炼及炉外精炼领域，特别涉及一种在炉外精炼过程中应用外加电场无污染脱氧方法去除钢中氧含量提高钢材洁净度的方法。
技术介绍
钢的洁净度严重地影响着钢的性能和质量，而决定钢洁净度的因素很多，冶炼过程的脱氧操作是其中的关键环节。为了去除钢中的氧，传统的脱氧方法主要以脱氧剂直接脱氧为主，真空脱氧起辅助作用，由于脱氧反应的反应物和生成物全部处在钢液中，因此无 法彻底的避免对钢液造成污染。随着人们对钢的洁净度的要求越来越高，传统的脱氧方法已无法满足人们的要求。降低甚至避免脱氧产物对钢液的污染是降低钢中全氧含量，提高产品表面和内在质量的一个重要途径为了解决这些问题，就必须将钢中的氧有方向的引出熔体，于是许多冶金学家提出了一些新的脱氧方法。冶金工作者尝试了电化学脱氧方法来进行金属液的脱氧。其中主要的方法集中于利用氧化锆固体电解质，通过外加电势法、混合导体法和浓差电池短路法等将氧离子加以定向引导，使之与气体脱氧剂如氢气、一氧化碳或金属脱氧剂反应，生成无害的水、二氧化碳或将氧化产物留在熔体之外，达到不污染金属液的目的。这些研究思路体现在公开号CN1215759A、CN1187542A、CN1335413A的中国专利技术专利申请案中，以及公开号CN2432220Y的中国技术专利申请案中。尽管利用固体电解质为传导介质的脱氧方法有无污染、脱氧速度快等优点，但是也存在设备复杂、成本较高、不易在现场推广等问题。在这样的背景下，针对己有工艺存在的问题，在固体电解质无污染脱氧的基础上，提出了一种新的无污染脱氧方法渣金间外加直流电场脱氧法，即用炉渣代替固体电解质，在渣金间施加电场来强化脱氧，通过控制氧离子在熔渣体系中的传导方向和速度，从而实现金属液的无污染脱氧。其研究思路体现在一些专利文献中，如公开号为CN1453371A、CN101235430A、CN101457276A等的中国专利技术专利。这些方法具有设备简单、可连续作业、无需脱氧剂等优点。但这些方法仅只是应用于实验室的微型实验，并且也仅针对脱氧的方法和设备进行了简单的阐述，缺乏对整个工艺控制要点的说明，欠缺推广应用的价值。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在炉外精炼过程中应用外加电场无污染脱氧方法去除钢中氧含量，能将钢液中氧含量稳定控制在O.005%以下，效果明显、稳定、确保和提高精炼钢的质量，降低冶炼成本、减少环境污染的炉外精炼脱氧的工艺方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案应用外加电场无污染脱氧方法进行钢液精炼脱氧生产洁净钢的方法，包括以下步骤(I)转炉出钢转炉正常冶炼结束后，出钢温度控制在1600°C 1700°C，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；(2)炉后造渣出钢过程中向钢包里加入造渣材料，形成适合氧离子迁移的高电导率的熔渣体系；(3)应用外加电场进行炉外精炼脱氧将钢包运送至精炼工位，向钢包降下外加电场处理装置的电极，确保阳极和熔渣接触而不和钢液接触，阴极和钢液接触而不和熔渣接触，然后通过外加电场处理装置向熔渣及钢液体系施加稳定的电场进行脱氧处理，脱氧过程中进行底吹气体搅拌，加速钢液的传质速率，但底吹气体流量不易过大，以防止吹翻渣层，使空气中的氧向钢液传输。同时还要向钢包内熔渣顶部通入保护气体，以降低熔渣顶部的氧分压，优化脱氧的动力学条件，但保护气体流量不易过大，否则会吹翻渣层，使空气中的氧向钢液传输。脱氧结束后向钢液中加入少量的控氧剂，用以平衡外界氧分压，防止钢液增氧。 (4)调温及搅拌在精炼炉对钢液进行调温处理以及搅拌处理，处理结束后钢水温度应控制在钢种液相线温度以上30°C 100°C ；(5)精炼、合金化处理根据不同钢种冶炼要求对钢液进行精炼处理(脱硫、去气、去夹杂)，精炼结束后再向钢液加入合金进行合金化操作，精炼及合金化过程中要进行氩气搅拌操作。(6)连铸采用全程保护浇注。所述的挡渣处理是采用挡渣塞、挡渣球或是挡渣锥中的任意一种方式实现。所述的炉后造渣材料为白灰或其他富含氧化钙的物质、铝矾土或其他富含氧化铝的物质、轻烧白云石或其他富含氧化钙和氧化镁的物质，造渣材料加入后形成的渣系组成为CaO :质量百分数为35% 50%，A1203 :质量百分数为40% 45%，MgO :质量百分数为7% 10%, Si02 :质量百分数为<3%，Fe0 :质量百分数为O. 1% 5%，Fe203 :质量百分数为O. 1% 1%，其他为不可避免的杂质。所述的造渣材料为一次或多次加入钢液，加入方式是由料仓下料或人工投入。所述的造渣材料的总体用量控制在3 IOKg/吨钢。所述的外加电场处理参数控制在电压U在5 100V，电流I在100 2000A，电场处理时间控制在5 30min。所述的在外加电场脱氧处理过程中的底吹气体搅拌，底吹气体可以是Ar或N2或这两种气体的混合气体，气体的流量控制在10 200NL/min。所述的熔渣顶部通入的保护气体可以是Ar或N2或这两种气体的混合气体，气体的流量控制在I 50NL/min。所述的抗氧剂根据钢种的不同可以使金属铝、硅铁、锰铁以及其他常规脱氧合金，其加入量控制在O. I Ikg/吨钢。所述的精炼、合金化处理过程中的氩气搅拌流量在I 100NL/min。应用此工艺进行钢液低成本无污染脱氧处理，其脱氧率可达80%以上，能使钢中氧的质量百分含量稳定控制在O. 005%以下。与原有技术相比，本专利技术的有益效果是节约脱氧合金，极大的降低了冶炼成本；大幅度提高了钢液的洁净度，提高了钢材的综合性能；脱氧精炼过程中产生及其微量甚至不产生废弃物，真正实现了节能、低碳、环保的理想的精炼工艺。附图说明图I :外加电场无污染脱氧工艺示意图；图2 :铸还全氧含量统计分析示意图。I 电极升降架支架；2 :顶吹氩气管；3 :熔渣；4 :钢包；5 :钢液；6 :底吹透气砖；7 电极升降架；8 :电极支架；9 :阳极；10 :直流电源；11 :阴极。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明应用此工艺在某厂100吨转炉，炉后氩站及100吨LF炉进行了工业试验，试验钢种为20#普碳钢，具体工艺及结果结合以下实施例进行说明。 实施例I :转炉冶炼结束后，出钢温度控制在1630°C左右，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中利用挡渣锥进行挡渣处理；出钢过程中由料仓一次性向钢液里加入造渣材料，具体造渣材料及其加入量为白灰150Kg、铝矾土 200Kg、轻烧白云石50Kg，总体渣量为4Kg/吨钢；出完钢后将钢包3运送至氩站处理工位，应用外加电场进行炉外精炼脱氧，降下阳极9，阳极9由电极支架8固定，并通过电极升降架7由电极升降支架I控制电极下降位置，确保阳极9和熔渣3接触而不和钢液5接触(通过渣量计算以及渣层测厚，400Kg熔渣渣层厚度约为50mm)，阴极11预先装置在钢包4底部和钢液5接触而不和熔渣3接触，然后通过直流电源10向熔渣3及钢液5体系施加稳定的电场进行脱氧处理，外加电场处理参数控制在电压U为80V，电流I在1500 1800A，电场脱氧处理时间为约8min ;脱氧过程中由底吹透气砖6进行底吹氩气搅拌，氩气的流量控制在50NL/min，加速钢液的传质速率；同时还本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种应用外加电场处理钢液提高钢材洁净度的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）转炉出钢：转炉正常冶炼结束后，出钢温度控制在1600℃～1700℃，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；（2）炉后造渣：出钢过程中向钢包里加入造渣材料；（3）应用外加电场进行炉外精炼脱氧：将钢包运送至精炼工位，然后通过外加电场处理装置向熔渣及钢液体系施加稳定的电场进行脱氧处理，脱氧过程中进行底吹气体搅拌，加速钢液的传质速率，同时向钢包内熔渣顶部通入保护气体，脱氧结束后向钢液中加入少量的控氧剂；（4）调温及搅拌：在精炼炉对钢液进行调温处理以及搅拌处理，处理结束后钢水温度在钢种液相线温度以上30℃～100℃；（5）精炼、合金化处理：精炼及合金化过程中要进行氩气搅拌；（6）连铸：采用全程保护浇注。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾吉祥，廖相巍，赵刚，曹东，李广帮，郭庆涛，朱晓雷，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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