[发明专利]一种应用外加电场处理钢液提高钢材洁净度的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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 、CNll87542A 、CN1335413A 的中国发明专利申请案中，以及公开号CN2432220Y 的中国实用新型专利申请案中。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等的中国发明专利。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。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明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0.005%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，本发明采用如下技术方案：

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：

（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，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℃～100℃；

（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。