一种防止超低碳钢生产过程钢水增碳的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，尤其涉及一种适用于对碳含量要求非常低的无取向硅钢、IF钢等超低碳钢的防止超低碳钢生产过程钢水增碳的方法。
背景技术
耐火材料是钢铁生产的重要保障，也是钢铁生产消耗量最大的材料之一。随着耐火材料的发展和进步，目前炼钢、精炼和连铸过程所使用的耐火材料通常以铝镁质、镁碳质为主。钢包渣线部位受钢水和炉渣的共同侵蚀，是钢包侵蚀最为严重的部位，因此钢包渣线部位所使用的耐火材料(即渣线砖)通常为镁碳质耐火砖，该材质耐火砖是以高熔点碱性氧化物氧化镁(熔点为2800℃)和难以被炉渣侵蚀的高熔点碳素材料作为原料，添加各种非氧化物添加剂，用碳质结合剂结合而成的不烧碳复合耐火材料。
近些年来，随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，家电行业和汽车行业得到了迅猛的发展，导致硅钢和汽车钢的需求量不断的增长。因此，各大钢厂的硅钢和IF钢品种的生产量不断增加。硅钢(尤其是无取向硅钢)和IF钢通常为低碳或超低碳钢，该类钢对碳含量的要求非常低且严格，因此，在生产这类钢时各环节对钢水的增碳控制要求也非常严格。由于耐火材料与钢水直接接触，因此，在生产低碳或超低碳钢时，通常要求必须使用低碳或无碳耐火材料。目前，国内外主要钢铁生产厂在生产低碳或超低碳钢时精炼钢包内衬耐火材料均已基本实现低碳或无碳，对钢水的增碳控制效果良好。但由于钢包渣线部位要求耐火砖要具有非常高的抗渣侵蚀性和热震稳定性，因此钢包渣线部位的耐火材料仍然使用含碳的镁碳砖，没有找到更好的替代品。
在低碳、超低碳钢的生产过程中，通常钢水需要经过RH、LF等设备的精炼以及连铸等工序，钢水在钢包中停留的时间较长，钢包渣线部位高碳含量的耐火砖(钢包渣线砖中通常要求含有14％以上的碳，有的甚至要求碳含量达到16％以上)是引起钢水增碳严重的因素之一。为了解决这一问题，目前大多数钢厂尝试在钢包渣线部位采用镁铬砖和镁铝砖等无碳砖或者低碳镁碳砖(碳含量低于5％)，但这类渣线砖由于受到高温碱性熔渣的侵蚀和高低温反复热震，其使用寿命很低。因此，目前生产低碳或超低碳钢时，从耐火材料角度防止钢水增碳的主要研究方向仍然是开发完全无碳的渣线部位用耐火材料，提高其热震稳定性和抗渣侵蚀性，提高无碳钢包渣线砖的使用寿命。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种防止超低碳钢生产过程钢水增碳的方法，以常规使用的含碳镁碳质渣线砖为基础，通过按不同使用部位调节渣线砖的成分，最终使渣线砖与钢水和熔渣直接接触的部位的碳含量为零或较低，调节其它成分，使接触层在高温下形成镁铝尖晶石保护层，防止钢水直接与渣线砖接触造成钢水增碳。能够既保留镁碳砖良好的抗热震稳定性、抗渣侵蚀性和高温强度，同时又防止了渣线砖对钢水的增碳。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种防止超低碳钢生产过程钢水增碳的方法，采用钢包用渣线镁碳砖砌筑渣线处钢包内壁，钢包用渣线镁碳砖使用时按含碳量高低排布：从与钢包壁接触层至与钢水接触层，钢包用渣线镁碳砖的碳重量百分比按阶梯或线性从≤20％降至≤5％。
所述的钢包用渣线镁碳砖的Al2O3重量百分比从与钢包壁接触层至与钢水接触层按阶梯或按线性从≥5％升至≤25％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对渣线砖按成分的排布设计，具有常规使用的含碳渣线砖较高的抗热震稳定性和抗渣侵蚀能力，同时又具有对钢水无或较低的增碳效果。利用此种渣线砖排布方式的钢包生产高级别汽车板钢、无取向硅钢时，既可以达到对钢水无或较低的增碳目的，又可以保证或提高渣线砖的各项性能和使用寿命，明显改善耐火材料对钢水的增碳问题，显著提高了钢的质量。
附图说明
图1是钢包用渣线镁碳砖按碳含量变化排布示意图。
图2是钢包用渣线镁碳砖按氧化铝含量变化排布示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1，一种防止超低碳钢生产过程钢水增碳的方法，以常规使用的钢包用渣线镁碳砖化学成分为基础，根据钢包用渣线镁碳砖不同的位置砖体关键成分采用不同的含量配比方案：采用钢包用渣线镁碳砖砌筑渣线处钢包内壁，钢包用渣线镁碳砖使用时按含碳量高低排布：从与钢包壁接触层(外层)至与钢水接触层(内层)，钢包用渣线镁碳砖的碳重量百分比按阶梯或线性从≤20％降至≤5％。外层采用与常规使用的钢包用渣线镁碳砖同样的碳含量，既保证了该渣线砖与常规使用的含碳渣线砖具有相同的整体的抗热震性和高温强度，同时与钢水直接接触的内层较低的碳含量避免了渣线砖对钢水的增碳。
见图2，此外，钢包用渣线镁碳砖的Al2O3重量百分比从外层至内层按阶梯或按线性从≥5％升至≤25％。按Al2O3含量分布设计的目的是：保证内层砖与钢水和炉渣接触时在高温作用下，在内层砖表面形成镁铝尖晶石保护层，防止钢水或炉渣进一步侵蚀钢包用渣线镁碳砖，避免了钢包用渣线镁碳砖对钢水的增碳。
实施例1：
针对某厂180吨转炉+RH炉精炼设备冶炼汽车板钢。钢包用渣线镁碳砖从外层至内层C按重量百分比由18％～0％按线性降低变化分布，Al2O3含量按重量百分比从钢包渣线砖外层至内层按线性由5％～25％分布。其它成分按常规钢包用渣线镁碳砖设计。钢包使用过程中，RH精炼至连铸过程钢水碳含量变化如表1：
表1：
钢水碳含量 wt％
钢包使用后观察渣线砖部位完好，无明显的裂纹和脱落现象，侵蚀轻微。对使用后的渣线砖进一步取样分析发现，渣线砖内层与钢渣接触部位形成一层致密的镁铝尖晶石层，阻断了炉渣对渣线砖内层的进一步侵蚀。
实施例2：
针对某厂180吨转炉+RH炉精炼设备冶炼无取向硅钢50AW1300。钢包用渣线镁碳砖厚200mm，由外层至内层共分为5层，每层厚40mm，编号1层～5层，从外层至内层C含量按重量百分比：第1层的碳含量16％，第2层的碳含量13％，第3层的碳含量10％，第4层的碳含量7％，第5层碳含量3％；从外层至内层Al2O3含量按重量百分比从外层至内层：第1层的氧化铝含量7％，第2层的氧化铝含量10％，第3层的氧化铝含量15％，第4层的氧化铝含量18％，第5层氧化铝含量20％，其它成分按常规钢包镁碳渣线砖设计。钢包使用过程中，RH精炼至连铸过程钢水碳含量变化如表2：
表2
钢水碳含量wt％
钢包使用后观察渣线砖部位完好，无明显的裂纹和脱落现象，侵蚀轻微。对使用后的渣线砖进一步取样分析发现，渣线砖内层与钢渣接触部位形成一层致密的镁铝尖晶石层，阻断了炉渣对渣线砖内层的进一步侵蚀。
实施例3：
针对某厂180吨转炉+RH炉精炼设备冶炼无取向硅钢50AW470。钢包用渣线镁碳砖从外层至内层C含量按重量百分比由20％～1％按线性降低变化分布，钢包用渣线镁碳砖的Al2O3含量按重量百分比从外层至内层按线性升高由6％～23％分布。其它成分按常规钢包用渣线镁碳砖设计。钢包使用过程中，RH精炼至连铸过程钢水碳含量变化如见表3：
表3
钢水碳含量wt％
钢包使用后观察渣线砖部位完好，无明显的裂纹和脱落现象，侵蚀轻微。对使用后的渣线砖进一步取样分析发现，渣线砖内层与钢渣接触部位形成一层致密的镁铝尖晶石层，阻断了炉渣对渣线砖内层的进一步侵蚀。
