[发明专利]利用传统炼钢设备低成本地制造低碳、低硫以及低氮钢

说明书

制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，其包括如下步骤：在炼钢炉中准备温度达到出钢温度的炉熔融钢组合物，该出钢温度是VTD中进行脱硫所需的温度，打开出钢氧水平为600～1120ppm的熔融钢组合物至盛钢桶，提供给盛钢桶以造渣化合物从而形成炉渣来覆盖盛钢桶中的熔融钢组合物，将盛钢桶中的熔融钢组合物运输至VTD，在VTD中通过抽真空至低于650毫巴来对熔融钢组合物进行脱碳，脱碳之后，向熔融钢组合物中添加一种或多种脱氧剂并对熔融钢组合物进行脱氧，脱氧之后，添加一种或多种熔剂化合物以对熔融钢组合物进行脱硫，以及铸造熔融钢组合物从而形成具有低于0.035重量％低碳的钢。

本申请是国际申请日为2009年8月3日、申请号为200980138838.4、发明名称为“利用传统炼钢设备低成本地制造低碳、低硫以及低氮钢”的发明专利申请的分案申请。

背景及发明内容

某些型钢组合物需要相对低含量的碳(低于0.035％)、氮(低于50ppm)、以及硫(低于30ppm)。在过去，制备这些低碳和低硫钢的方法需要利用在炼钢炉和脱气炉(degasser)中的过程的组合。现有方法涉及在炼钢炉(例如电弧炉(EAF))中降低钢组合物的碳水平，在出钢过程(tapping process)中制备合金添加剂(alloy addition)以进行钢的脱硫和合金化，以及然后将钢运送给脱气炉，例如真空罐脱气炉(vacuum tank degasser)(VTD)。这样的处理路线简单且相当直接。

在过去，为了获得符合上述工业等级的钢组合物，具有非常低的碳水平(例如小于0.025％)的钢在炼钢炉中出钢。在出钢之前，炉子中与这些低碳含量相关的溶解氧水平在1200ppm～1400ppm数量级。当脱气炉与炉子具有一段距离时，钢需要在约1700℃出钢以来补偿运输到脱气炉过程中的温度损失。在出钢过程中，钢被铝和硅铁(FeSi)脱氧。还加入了石灰和铝浮渣从而产生液体的、脱氧的、脱硫的炉渣。利用这些添加剂，于运送到脱气炉的过程中，在盛钢桶(ladle)中发生脱硫反应。在脱气炉中进一步添加铝、石灰、铝酸钙和白云石石灰，从而确保在脱气循环中除去所需的硫。尽管使用铝作为主要的脱氧剂，但这些钢组合物在工业上被认为是硅脱氧钢。

现有方法具有缺点，包括对炼钢炉的耐火材料的损蚀高。在炼钢炉出钢之前所需的升高的出钢温度以及高氧含量对于炉内的生产能力会产生负面影响。高温和高氧条件使得在高温下炉渣中的FeO量多，引起过分的炉壁耐火材料损蚀。尽管利用喷浆对炉耐火材料进行修补，这仍会导致炉子的停产时间增加。炉渣中高的FeO含量还会导致炼钢效率更低，这是因为在炉渣中损失更多的铁单元。

现有方法还需要在整个炼钢炉的后续处理中使用低碳合金和添加剂，从而保持低碳水平低于0.035重量％。需要低碳合金成分(例如低碳FeMn)来提供所需的成分，从而不会损害钢中的最终碳含量。近来，低碳铁合金(carbon ferro-alloy)的价格明显增加，从而导致该方法无法经济地生产这样的低碳钢。另外，在炼钢炉中降低钢组合物中的碳量需要额外的脱碳时间，这也会负面影响炼钢炉内的生产能力。由于更高氧含量，因此需要更多的硅和铝来对钢组合物进行脱氧，从而导致成本进一步增加。仍然需要降低低碳、低氮和低硫钢的生产成本。

本申请人发现了制造低碳钢的备选方法，该方法避免使用低碳铁合金并且生产的钢具有低于0.035重量％的低碳，该方法减少了对耐火材料的损蚀，并且增加了炼钢效率。

本文公开了制造具有低于0.035重量％低碳的钢的方法，该方法包括如下步骤：

(a)在炼钢炉中准备温度达到出钢温度的炉熔融钢组合物(a heat of moltensteel composition)，该出钢温度是真空罐脱气炉中进行脱硫所需的温度，

(b)打开出钢氧水平为600～1120ppm的熔融钢组合物至盛钢桶，

(c)提供盛钢桶以造渣化合物(slag forming compound)从而形成炉渣来覆盖盛钢桶中的熔融钢组合物，