一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼技术领域，尤其涉及一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法。

背景技术

钢中的氢含量是指钢中以原子形式溶解的氢的含量，它通常用百万分之一(ppm)或每100克钢中修正为标准温度和压力的毫升或立方厘米的氢来表示。氢是一种对钢有害的元素，会导致钢的脆性、裂纹、白点等缺陷，严重影响钢的强度和韧性。因此，在生产高强度钢种、用于石油和天然气工业的钢种、厚度25mm以下船板和容器用钢时需要对钢中的氢含量进行严格限定。

目前，生产超低氢含量钢的主要方法是在真空条件下进行脱气处理，利用真空降低钢中氢的溶解度，加快氢的逸出，从而有效地减少钢中的氢含量。然而，在真空条件进行超低氢含量钢的制备必然用到真空设备，这也导致该方法普遍存在造价高，运行费用高，维护困难等问题，且在设备使用过程中需要使用特殊的耐火材料和密封装置，防止空气或水分进入真空系统，造成污染或泄漏。

因此，有必要研究一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法，既能保证钢中氢含量要求，又能降低成本和简化工序。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法，该方法通过对原料进行干燥处理、对出钢大包、连铸中间包进行烘烤、弱冷控制以及延长缓冷时间等方法，实现了非真空条件下超低氢含量钢的生产。

本发明所述在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法包括以下步骤：

S1、对炼钢入炉原料进行干燥处理；

S2、转运至复吹转炉，冶炼全程吹氩，冶炼完成后出钢，出钢过程中加入合金和造渣料；

S3、对钢水进行干法除渣后进行LF精炼；

S4、连铸采用弱冷控制，在二次冷却区域，对铸坯表面的冷却强度进行适当的降低，避免产生过大的温差和应力，从而减少裂纹的发生，采用气-水雾化冷却方式，同时根据计算确定并调整冷却水量；

S5、连铸完成后进行缓冷；

S6、铸坯二次加热，经过开轧、终轧得到超低氢含量钢。

进一步地，干燥处理后炼钢入炉原料含水量＜0.5wt％。

进一步地，在新开炉或炉开浇前的三个炉次，不生产超低氢含量钢种，在这三个炉次中，可以生产一些对氢含量要求不严格的钢种，如普通碳钢、低合金钢等。

进一步地，所述造渣料为石灰、白云石、石灰石、烧结矿中的一种或几种。

进一步地，所述石灰添加量为35～45kg/吨钢；所述白云石添加量为25～35kg/吨钢；所述石灰石的添加量为0～15kg/吨钢；所述烧结矿的添加量为0～25kg/吨钢。

进一步地，在使用前，对出钢大包和连铸中间包进行加热处理，提高其内部耐火衬的温度，去除其中的水分，减少钢水的温降和热损耗，防止冷裂等缺陷，所述出钢大包的烘烤时间为2～4h，温度为1000℃～1200℃，连铸中间包的烘烤时间为1～2h，温度为800℃～1000℃。

进一步地，所述气-水雾化冷却方式中平均比水量控制为0.5～1.5L/kg钢。

进一步地，所述缓冷温度为600-800℃，缓冷时间为6～8天。

进一步地，所述超低氢含量钢可用于制备厚度＜25mm的船板或容器。

进一步地，在所述超低氢含量钢的制备过程中，需对转炉、电炉、精炼炉、连铸机等设备进行定期维护和检修，保证设备性能和安全，对设备的水冷系统进行监测和调节，保证水压和水流量符合要求，对设备的密封部件进行检查和更换，防止空气或水分进入。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明能够在非真空条件下实现超低氢含量钢(H＜0.0002ppm)的制备，避免了真空设备的使用，在简化超低氢含量钢制备工艺的基础上显著降低了其制备成本。

具体实施方式

本发明提供了一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法，具体包括以下步骤：

S1、对炼钢入炉原料进行干燥处理；

S2、转运至复吹转炉，冶炼全程吹氩，冶炼完成后出钢，出钢过程中加入合金和造渣料；

S3、对钢水进行干法除渣后进行LF精炼；

S4、连铸采用弱冷控制，在二次冷却区域，对铸坯表面的冷却强度进行适当的降低，避免产生过大的温差和应力，从而减少裂纹的发生，采用气-水雾化冷却方式，同时根据计算确定并调整冷却水量；

S5、连铸完成后进行缓冷；

S6、铸坯二次加热，经过开轧、终轧得到超低氢含量钢。超低氢含量船板或容器用钢。

在一个实施例中，干燥处理后炼钢入炉原料含水量＜0.5wt％。

在一个实施例中，在新开炉或炉开浇前的三个炉次，不生产超低氢含量钢种，在这三个炉次中，可以生产一些对氢含量要求不严格的钢种，如普通碳钢、低合金钢等。

在一个实施例中，所述造渣料为石灰、白云石、石灰石、烧结矿中的一种或几种。

在一个实施例中，所述石灰添加量为35～45kg/吨钢；所述白云石添加量为25～35kg/吨钢；所述石灰石的添加量为0～15kg/吨钢；所述烧结矿的添加量为0～25kg/吨钢。

在一个实施例中，在使用前，对出钢大包和连铸中间包进行加热处理，提高其内部耐火衬的温度，去除其中的水分，减少钢水的温降和热损耗，防止冷裂等缺陷，所述出钢大包的烘烤时间为2～4h，温度为1000℃～1200℃，连铸中间包的烘烤时间为1～2h，温度为800℃～1000℃。

在一个实施例中，所述气-水雾化冷却方式中平均比水量控制为0.5～1.5L/kg钢。

在一个实施例中，所述缓冷温度为600-800℃，缓冷时间为6～8天。

在一个实施例中，所述超低氢含量钢可用于制备厚度＜25mm的船板或容器。

在一个实施例中，在所述超低氢含量钢的制备过程中，需对转炉、电炉、精炼炉、连铸机等设备进行定期维护和检修，保证设备性能和安全，对设备的水冷系统进行监测和调节，保证水压和水流量符合要求，对设备的密封部件进行检查和更换，防止空气或水分进入。

以下结合实施例对本发明提供的技术方案进行进一步说明。

实施例1

一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法，如下步骤：

S1、对炼钢入炉原料进行干燥处理，使原料含水量为0.5wt％；

S2、转运至复吹转炉，冶炼全程吹氩，氩气流量为2.1N1/min/吨钢，冶炼完成后出钢，出钢过程中加入合金和造渣料，所述造渣料为石灰石，添加量为3.7kg/吨钢；对出钢大包和连铸中间包进行加热处理，所述出钢大包的烘烤时间为4h，温度为1200℃，连铸中间包的烘烤时间为2h，温度为1000℃；

S3、对钢水进行干法除渣后进行LF精炼；

S4、连铸采用弱冷控制，平均比水量控制为1.2L/kg钢，在二次冷却区域，对铸坯表面的冷却强度进行适当的降低，避免产生过大的温差和应力，从而减少裂纹的发生，采用气-水雾化冷却方式，同时根据计算确定并调整冷却水量；

S5、连铸完成后进行缓冷，所述缓冷温度为600℃，缓冷时间为8天；

S6、铸坯二次加热，经过开轧、终轧得到超低氢含量钢。

在新开炉或炉开浇前的三个炉次，不生产超低氢含量钢种，整个制备过程中，需对转炉、电炉、精炼炉、连铸机等设备进行定期维护和检修，保证设备性能和安全，对设备的水冷系统进行监测和调节，保证水压和水流量符合要求，对设备的密封部件进行检查和更换，防止空气或水分进入。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.000017ppm。

实施例2

一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法，如下步骤：

S1、对炼钢入炉原料进行干燥处理，使原料含水量为0.5wt％；

S2、转运至复吹转炉，冶炼全程吹氩，氩气流量为2.1N1/min/吨钢，冶炼完成后出钢，出钢过程中加入合金和造渣料，所述造渣料为白云石，添加量为20kg/吨钢；对出钢大包和连铸中间包进行加热处理，所述出钢大包的烘烤时间为4h，温度为1200℃，连铸中间包的烘烤时间为2h，温度为1000℃；

S3、对钢水进行干法除渣后进行LF精炼；

S4、连铸采用弱冷控制，平均比水量控制为1.2L/kg钢，在二次冷却区域，对铸坯表面的冷却强度进行适当的降低，避免产生过大的温差和应力，从而减少裂纹的发生，采用气-水雾化冷却方式，同时根据计算确定并调整冷却水量；

S5、连铸完成后进行缓冷，所述缓冷温度为600℃，缓冷时间为8天；

S6、铸坯二次加热，经过开轧、终轧得到超低氢含量钢。

在新开炉或炉开浇前的三个炉次，不生产超低氢含量钢种，整个制备过程中，需对转炉、电炉、精炼炉、连铸机等设备进行定期维护和检修，保证设备性能和安全，对设备的水冷系统进行监测和调节，保证水压和水流量符合要求，对设备的密封部件进行检查和更换，防止空气或水分进入。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.00002ppm。

实施例3

一种在非真空条件下生产超低氢含量钢的方法，如下步骤：

S1、对炼钢入炉原料进行干燥处理，使原料含水量为0.5wt％；

S2、转运至复吹转炉，冶炼全程吹氩，氩气流量为2.1N1/min/吨钢，冶炼完成后出钢，出钢过程中加入合金和造渣料，所述造渣料为石灰石，添加量为3.7kg/吨钢；对出钢大包和连铸中间包进行加热处理，所述出钢大包的烘烤时间为2h，温度为1000℃，连铸中间包的烘烤时间为1h，温度为800℃；

S3、对钢水进行干法除渣后进行LF精炼；

S4、连铸采用弱冷控制，平均比水量控制为1.2L/kg钢，在二次冷却区域，对铸坯表面的冷却强度进行适当的降低，避免产生过大的温差和应力，从而减少裂纹的发生，采用气-水雾化冷却方式，同时根据计算确定并调整冷却水量；

S5、连铸完成后进行缓冷，所述缓冷温度为600℃，缓冷时间为8天；

在新开炉或炉开浇前的三个炉次，不生产超低氢含量钢种，整个制备过程中，需对转炉、电炉、精炼炉、连铸机等设备进行定期维护和检修，保证设备性能和安全，对设备的水冷系统进行监测和调节，保证水压和水流量符合要求，对设备的密封部件进行检查和更换，防止空气或水分进入。

S6、铸坯二次加热，经过开轧、终轧得到超低氢含量钢。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.00018ppm。

对比例1

同实施例1，区别在于：原料含水量为0.7wt％。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.00016ppm。

对比例2

同实施例1，区别在于：原料含水量为0.35wt％。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.000018ppm。

通过实施例1和对比例1、对比例2可知，将原料含水量控制在0.5wt％以内即可显著降低钢材中的H含量。因此，考虑到成本等问题，优选将原料含水量控制为0.5wt％。

对比例3

同实施例1，区别在于：未对出钢大包和连铸中间包进行烘烤。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.00035ppm

对比例4

同实施例1，区别在于：所述出钢大包的烘烤时间为1h，连铸中间包的烘烤时间为0.5h。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.00013ppm。

对比例5

同实施例1，区别在于：未采用弱冷控制。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.00022ppm。

对比例6

同实施例1，区别在于：缓冷时间为5天。

经检测，所述超低氢含量钢中H为0.00008ppm。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。