一种洁净钢冶炼系统及方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及一种洁净钢冶炼系统及方法。

背景技术

当前典型的洁净钢冶炼流程为：铁水预处理→初炼炉(电弧炉或转炉)→炉外精炼(LF/VD/VOD/RH)→连铸。

1)初炼炉出钢过程中，常采用挡渣球、滑板挡渣、下渣检测等措施控制下渣。但实际应用表明，仍有大量钢渣进入精炼工序。高氧化性的初炼钢渣进入精炼工序，会污染钢液。通常采用脱氧合金还原渣中的氧，改变钢渣物理化学性质，但增加了生产成本；

2)初炼炉冶炼终点的钢液中，通常溶解400～800ppm的[O]。因此，在初炼炉出钢过程中，加入大量脱氧合金对钢液脱氧。一方面，导致合金收得率降低；此外，合金元素与氧结合生成大量的夹杂物，很难去除，影响钢液质量；

3)冶炼高品质钢种时，常采用LF+VD或LF+RH等精炼设施双联，单个工序的处理周期达30min以上，导致钢液自然温降增加；

4)采用钢包装载钢液及大型铸造起重机吊运钢包的周转方式，导致车间的承重结构设计复杂，投资增加。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种洁净钢冶炼系统及方法，以抑制初炼炉的高氧化性钢渣进入后续精炼工序，降低用于钢渣脱氧的合金消耗量。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种洁净钢冶炼系统，包括沿钢液流动方向顺次设置的初炼炉、渣钢分离装置、精炼炉和连铸包，渣钢分离装置用于去除钢液中的高氧化性钢渣，以降低用于精炼炉内钢渣脱氧合金化的合金消耗量。

可选地，还包括设置在初炼炉和渣钢分离装置之间的第一导流槽，以及设置在渣钢分离装置和精炼炉之间的第二导流槽。

可选地，所述第一导流槽的一端位于初炼炉的出钢口下方，另一端位于渣钢分离装置的上方；第二导流槽的一端位于渣钢分离装置的出钢口下方，另一端位于精炼炉的上方。

可选地，所述第一导流槽和第二导流槽沿钢液流动方向呈斜向下设置，且出口端敞开。

可选地，所述第一导流槽、渣钢分离装置和/或第二导流槽的上部设有隔热盖。

可选地，所述渣钢分离装置的上部设有出渣口，出渣口下方设有渣罐以使从出渣口溢出的钢渣进入渣罐内。

可选地，所述精炼炉为感应加热真空精炼炉，精炼炉底部设有通向连铸包的出钢口。

一种洁净钢冶炼方法，包括以下步骤：初炼、除渣和精炼，除渣用于去除精炼前钢液中的高氧化性钢渣，并在初炼出钢时不进行脱氧合金化操作，在精炼时进行脱氧合金化操作。

可选地，在精炼时，真空环境下进行碳脱氧，待碳脱氧结束后，再进行合金化操作。

可选地，根据后续连铸温度的要求适时调整钢液精炼的温度。

可选地，钢液中的高氧化性钢渣通过渣钢分离装置去除，渣钢分离装置的出钢速率和进钢速率相当。

本发明的有益效果在于：

1.本发明通过设置渣钢分离装置，抑制了初炼炉的高氧化性钢渣进入精炼工序，降低了钢液被污染的可能性，削减了用于钢渣脱氧的合金消耗量。

2.本发明取消初炼炉出钢过程的脱氧合金化操作，待精炼炉内真空碳脱氧结束后再合金化，提升了合金收得率，也可从源头抑制氧化物夹杂生成。

3.本发明取消传统的LF+VD或LF+RH等精炼设施双联，采用感应加热真空精炼炉，可同步实现真空脱气与钢液温度调整操作，降低了精炼周期和钢液的自然温降；

4.本发明中钢液在冶炼全程不再通过钢包周转，降低了车间厂房柱承重需求，有利于降低土建投资。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明洁净钢冶炼系统的结构示意图。

附图标记：初炼炉1、第一导流槽2、渣钢分离装置3、第二导流槽4、精炼炉5、连铸包6、渣罐7、渣钢分离装置出钢口8、渣钢分离装置出渣口9、初炼炉出钢口10、感应加热系统11、精炼炉出钢口12。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1，一种洁净钢冶炼系统，包括沿钢液流动方向顺次设置的初炼炉1、渣钢分离装置3、精炼炉5和连铸包6，渣钢分离装置3用于去除钢液中的高氧化性钢渣，以抑制初炼炉的高氧化性钢渣进入精炼工序，初炼炉出钢过程不进行脱氧合金化操作，精炼炉内真空碳脱氧结束后再进行合金化操作。

本发明通过设置渣钢分离装置3，抑制了初炼炉1的高氧化性钢渣进入精炼工序，降低了钢液被污染的可能性，削减了用于钢渣脱氧的合金消耗量。

为了在冶炼全程不再通过钢包周转钢液，本发明采用导流槽输送钢液，即在初炼炉1和渣钢分离装置3之间设置第一导流槽2，在渣钢分离装置3和精炼炉5之间设置第二导流槽4。本发明通过设置导流槽，还降低了车间厂房柱承重需求，有利于降低土建投资。

本发明中的第一导流槽2和第二导流槽4沿钢液流动方向呈斜向下设置，且出口端敞开，以实现导流槽利用钢液自身的重力实现流动。具体地，第一导流槽2的一端位于初炼炉1的出钢口下方，另一端位于渣钢分离装置3的上方；第二导流槽4的一端位于渣钢分离装置3的出钢口下方，另一端位于精炼炉5的上方。

本法明中的第一导流槽2、渣钢分离装置3和/或第二导流槽4的上部设有由耐火材料制作的隔热盖，以降低钢液的自然温降。

本发明在渣钢分离装置3的上部设有出渣口，出渣口下方设有渣罐7以使从渣钢分离装置出渣口9溢出的钢渣进入渣罐7内，实现了钢渣的自动收集。

本发明中的精炼炉5为感应加热真空精炼炉，精炼炉5的底部设有通向连铸包6的精炼炉出钢口12。本发明能够在精炼过程同步实现真空脱气与钢液温度调整操作。

一种洁净钢冶炼方法，包括以下步骤：初炼、除渣和精炼，除渣用于去除精炼前钢液中的高氧化性钢渣，并在初炼出钢时不进行脱氧合金化操作，在精炼时进行脱氧合金化操作。脱氧合金化操作的步骤为：在精炼时，先在真空环境下进行碳脱氧，待碳脱氧结束后，再进行合金化操作。

为了降低精炼周期，抑制钢液的自然温降，本发明根据后续连铸温度的要求适时调整钢液精炼的温度，精炼过程同步实现真空脱气与钢液温度调整操作。

本发明中钢液中的高氧化性钢渣通过渣钢分离装置3去除，且渣钢分离装置3的出钢速率和进钢速率相当。

初炼炉1冶炼结束时，钢液从其出钢口流出，经渣钢分离装置3除渣后，进入精炼炉5内。精炼结束后，钢液从精炼炉底部出钢口流入连铸包6。

本发明通过设置渣钢分离装置3，抑制了初炼炉1的高氧化性钢渣进入精炼工序，降低了钢液被污染的可能性，削减了用于钢渣脱氧的合金消耗量；将合金化操作放在精炼炉内真空碳脱氧结束后进行，不仅提升了合金收得率，也从源头抑制了氧化物夹杂生成；精炼过程同步实现真空脱气与钢液温度调整操作，降低了精炼周期及钢液自然温降。另外，冶炼全程无需钢包周转钢液，有利于降低车间厂房柱承重需求，降低土建投资。

实施例

一种洁净钢冶炼系统，包括初炼炉1、第一导流槽2、渣钢分离装置3、第二导流槽4、精炼炉5、连铸包6和渣罐7，其中精炼炉5采用感应加热真空精炼炉。

第一导流槽2连接初炼炉1与渣钢分离装置3，其一端位于初炼炉出钢口10的下方，另一端位于渣钢分离装置3上方。

第二导流槽4连接渣钢分离装置3与精炼炉5，其一端位于渣钢分离装置出钢口8下方，另一端位于精炼炉5上方。

初炼炉1冶炼结束时，钢液从初炼炉出钢口10流出，通过第一导流槽2，进入渣钢分离装置3。当渣钢分离装置3中的钢液达到一定深度后，打开渣钢分离装置出钢口8，并使渣钢分离装置出钢口8处的流速与初炼炉1的初炼炉出钢口10处的出钢速度相当。

从渣钢分离装置出钢口8流出的钢液，通过第二导流槽4进入精炼炉5内；当位于渣钢分离装置3中的钢渣量超过其容量时，钢渣从渣钢分离装置出渣口9溢出至渣罐7内。

初炼炉出钢过程不实施脱氧合金化操作，待精炼炉5内的真空碳脱氧期结束后，再进行合金化。精炼过程中，根据连铸对应钢种的需求，由精炼炉5的感应加热系统11及时调整钢液温度。精炼结束后，钢液从位于精炼炉底部的精炼炉出钢口12流入连铸包6。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。