具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

目前采用精炼阶段(RH)工艺冶炼的IF钢中，存在宽幅SDC06、BH钢等14种判断碳含量有上下限要求的钢种，冶炼过程中需要通过脱碳反应将碳含量降低至一定值(10ppm以下)，而后通过加入含碳量相对稳定的专用中碳锰铁进行调碳操作，使碳含量达到目标值要求。

由于专用中碳锰铁增碳量基本稳定，但是RH工艺冶炼中脱碳效果不稳定，需要在脱氧合金化阶段进行多次取样检测，待检测结果出具后再进行调碳操作，影响RH工艺中的真空脱碳处理周期，导致整个真空脱碳处理周期过长，影响最终钢材性能，因此需要一种钢水的冶炼控制方法，解决精炼阶段真空脱碳处理周期过长的问题。

如图1所示，在本申请一个实施例中，提供一种钢水的冶炼控制方法，包括：

S1.获取转炉出钢钢水的第一碳含量；

S2.对精炼到站所述钢水进行定温和第一定氧，得到进站温度和第一氧含量；

S3.获取真空脱碳处理后的所述钢水的目标氧含量；

S4.根据所述第一碳含量、所述进站温度和所述第一氧含量，判断是否需要对精炼到站所述钢水进行第一吹氧脱碳；

作为一个可选的实施方式，所述根据所述第一碳含量、所述进站温度和所述第一氧含量，判断是否需要对精炼到站所述钢水进行第一吹氧脱碳，包括：根据所述第一碳含量、所述进站温度、所述第一氧含量和目标氧含量，设定第一吹氧脱碳结束后的目标温度，以所述目标温度和所述进站温度的温度差值，结合所述第一氧含量和所述目标氧含量的第一氧含量差值，判断是否需要对精炼到站的所述钢水进行第一吹氧脱碳；

若所述温度差值和所述第一氧含量差值都大于零，则对精炼到站的所述钢水进行第一吹氧脱碳。

在本申请中，通过采用温度差值和第一氧含量差值，准确判断第一吹氧脱碳的必要性，提供吹氧脱碳的准确判断的依据，同时根据温度差值的大小，可以估算出第一吹氧脱碳时，下吹氧枪的时间段，若温度差值较大，提前下吹氧枪，若温度差值较小，按照程序准点下吹氧枪，从而缩短真空精炼处理的时间，实现钢水在精炼阶时脱碳的准确控制，减少精炼阶段真空脱碳处理的不必要步骤，缩短真空脱碳处理周期；

若是，根据所述第一碳含量和所述第一氧含量，计算获得精炼到站所述钢水的第一脱碳吹氧量；

若否，则执行下一步骤；

根据所述第一脱碳吹氧量，对精炼到站所述钢水进行第一吹氧脱碳；

作为一个可选的实施方式，所述第一脱碳吹氧量的计算公式为：

第一脱碳吹氧量＝(第一碳含量*0.9+目标氧含量-第一氧含量)*0.4，

其中，目标氧含量指真空脱碳处理后所需钢水的氧含量，根据常规脱碳需求此处可以是300ppm；

0.9和0.4均为精炼阶段的脱碳反应系数。

在本申请中，通过第一脱碳吹氧量精准计算钢水需要的第一吹氧脱碳的吹氧量，由于脱碳的过程是钢水中碳与氧反应脱除，因此通过第一脱碳吹氧量可以精准控制精炼阶段时的钢水含碳量，减少后续精炼阶段真空脱碳处理的调碳次数，缩短真空脱碳处理周期；

S5.对所述钢水进行真空脱碳处理；

S6.获取真空脱碳处理的前期的目标氧含量；

S7.在所述真空脱碳处理的前期，对所述钢水进行第二定氧，得到第二氧含量；

S8.根据所述第二氧含量，判断是否需要对真空脱碳处理中所述钢水进行第二吹氧脱碳；

作为一个可选的实施方式，所述根据所述第二氧含量，判断是否需要对真空脱碳处理前期所述钢水进行第二吹氧脱碳，包括：根据所述第二氧含量，以所述第二氧含量和所述目标氧含量的第二氧含量差值，判断是否需要进行第二吹氧脱碳。

在本申请中，通过采用第二氧含量差值准确判断第二吹氧脱碳的必要性，从而提供第二吹氧脱碳的准确判断的依据，实现钢水在精炼阶中开始碳含量的准确控制，减少精炼阶段真空脱碳处理中的调碳次数，缩短真空脱碳处理周期；

若是，则根据所述第二氧含量和所述目标氧含量，计算所述第二吹氧脱碳的第二脱碳吹氧量；

若否，则进行下一步操作；

作为一个可选的实施方式，所述第二脱碳吹氧量的计算公式为：

第二脱碳吹氧量＝(目标氧含量-第二氧含量)*0.4，

其中，目标氧含量指真空脱碳处理后所需钢水的氧含量，根据常规脱碳需求此处可以是300ppm；

0.4均为精炼阶段的脱碳反应系数；

在本申请中，通过第二脱碳吹氧量精准计算钢水需要的第二吹氧脱碳的吹氧量，由于脱碳的过程是钢水中碳与氧反应脱除，因此通过第二脱碳吹氧量可以精准控制精炼阶段中的钢水含碳量，减少后续精炼阶段真空脱碳处理的调碳次数，缩短真空脱碳处理周期；

作为一个可选的实施方式，所述真空脱碳处理的前期为真空脱碳处理开始时计时的第5-10min；

在开始时计时的第5-10min中，精炼阶段内的氧气已扩散完全，由于为真空低压环境，因此扩散充分的氧气将稳定存在于低压环境中，此时测定的氧活度数据最为准确，使钢水中碳含量能够得到有效控制；当该时间范围过长时，由于氧气扩散已经充分，因导致工艺整体耗时偏长，此将会延长真空周期；当该时间范围过短时，由于氧气未充分扩散，于氧气并未分布均匀，导致测量结果存在差异，导致氧活度测量不准确，影响后续的第二吹氧脱碳判断，导致第二吹氧脱碳引入的氧气过多或者过少，使反应脱碳阶段的碳脱除过多或者过少，使碳含量不稳定，需要增加工艺步骤使其稳定，导致精炼阶段的真空脱碳处理周期延长；

作为一个可选的实施方式，所述钢水为IF钢钢水时，所述目标氧含量为280-350ppm；

本申请中，目标氧含量在280-350ppm为目的的作用是在该取值范围内氧活度能够保证钢水中碳含量达到标准水平；当该取值范围过大的不利影响是当使用铝制品进行脱氧合金化时，由于目标氧含量过大，将使合金化阶段产生的三氧化二铝夹杂较多，影响精炼后钢水的质量；当该取值范围过小将导致真空脱碳处理的氧活度偏低，不利于脱碳反应进行，导致脱碳时间延长，增加了真空脱碳处理周期；

S9.获取真空脱碳处理中脱碳处理末期所述钢水的第二碳含量；

S10.根据所述第二碳含量，判断是否需要对脱碳处理末期所述钢水进行调碳；

若是，根据所述第二碳含量，计算获得脱碳处理末期所述钢水的调碳量；

根据所述调碳量，得到真空脱碳处理末期所述钢水的碳合金加入量；

若否，加入其他所需合金，进行合金化，后结束精炼阶段。

此处碳合金包括但不限于中碳锰铁、低碳锰铁和中低碳锰铁。

作为一个可选的实施方式，所述脱碳处理末期为脱碳处理结束之前的0.5-2min。

在脱碳处理结束之前0.5-2min内进行取样分析碳含量的作用是，此时钢水中碳含量稳定，因此此时的碳含量数据较为准确，能够准确的确定钢水中含碳量；当该时间范围过长时，此时反应脱碳还未结束，碳含量不稳定，测定的碳含量数据不准确，导致后续加入的中碳锰铁含量过多或过少，使得到的钢材产品中碳含量过多或过少，需要增加后续步骤稳定碳含量，导致真空脱碳处理周期延长；当该时间范围过短时，此时反应脱碳即将结束，无法及时调整钢材碳含量，影响钢材性能。

作为一个可选的实施方式，在获取转炉出钢钢水的第一碳含量的同时，进行预净化处理合金原料和设备，包括：将合金原料进行放料检查，筛除杂物，同时清理所述设备。

本申请中，通过预净化处理合金原料和设备，将合金原料中的含碳杂质去除，并且同时将设备清理干净，防止含碳杂质的干扰，能够全面的调控碳杂质。

作为一个可选的实施方式，在定温和第一定氧之间进行预真空脱碳处理，包括：在钢水精炼到站时，将精炼设备抽真空，控制真空度下降30％-50％。

在本申请中，保证真空度下降30％-50％的作用是将精炼设备中的初始真空度先降低，从而方便进料，并且由于真空度降低，钢水在第一吹氧脱碳阶段产生的气体受到的阻力变小，导致其扩散速度变快，从而使真空度下降速度加快，因此可以缩短真空脱碳处理周期；当该范围过大时，即真空度下降过多，导致预真空脱碳处理后的真空度小，系统压力强大，不能保证此时真空条件能够维持钢水精炼，导致气体扩散速度受抑制，影响钢材中碳的脱除，使脱碳步骤延长，进而延长真空脱碳处理周期；当范围过小时，即真空度下降过低，导致预真空脱碳处理真空度大，系统压强小，此时钢水精炼过程中的气体扩散速度过快，导致钢水中含碳量过低，需要增加步骤补充过低的含碳量，延长真空脱碳处理周期。

作为一种可选的实施方式，在所述真空脱碳处理开始时进行冲仓操作，包括：

以100kg-200kg的废钢从高位仓出发，冲刷下料通道。

在本申请中，采用100-200kg的废钢作用是将合金的下料通道中的合金杂质去除，保证下料通道的洁净度，并且废钢大部分的硬度足够，使下料通道内的难除杂质能够被被去除，即使废钢有部分残留，但是其与钢水可以混合，其含碳量数据能够经过第一定氧和第二定氧确定后，经过第一吹氧脱碳和第二吹氧脱碳进行调节，因此采用废钢处理，不仅能够清理含碳杂质，也能作为部分原料加入反应中，实现含碳量的调控。

实施例1

判定需要进行第一吹氧脱碳、第二吹氧脱碳和调碳；

钢水为IF钢钢水，目标氧含量的取值为320ppm；

真空脱碳处理前期为真空脱碳处理开始时计时的第7min；

真空脱碳处理末期为真空脱碳处理结束之前的1min；

预真空脱碳处理包括：在钢水精炼到站时，将精炼设备抽真空，控制真空度下降40％，具体是真空度由100kPa将至60kPa；

冲仓操作包括：在真空脱碳处理开始时，以150kg的废钢从高位仓出发，冲刷下料通道。

实施例2

判定需要进行第一吹氧脱碳、第二吹氧脱碳和调碳；

钢水为IF钢钢水，目标氧含量的取值为250ppm；

真空脱碳处理前期为真空脱碳处理开始时计时的第5min；

真空脱碳处理末期为真空脱碳处理结束之前的0.5min；

预真空脱碳处理包括：在钢水精炼到站时，将精炼设备抽真空，控制真空度下降30％，具体是真空度由100kPa将至70kPa；

冲仓操作包括：在真空脱碳处理开始时，以100kg的废钢从高位仓出发，冲刷下料通道，

其余步骤及配方同实施例1。

实施例3

判定需要进行第一吹氧脱碳、第二吹氧脱碳和调碳；

钢水为IF钢钢水，目标氧含量的取值为350ppm；

真空脱碳处理前期为真空脱碳处理开始时计时的第10min；

真空脱碳处理末期为真空脱碳处理结束之前的5min；

预真空脱碳处理包括：在钢水精炼到站时，将精炼设备抽真空，控制真空度下降50％，具体是真空度由100kPa将至50kPa；

冲仓操作包括：在真空脱碳处理开始时，以200kg的废钢从高位仓出发，冲刷下料通道，其余步骤及配方同实施例1。

实施例4

判定需要进行第一吹氧脱碳和调碳；

预真空脱碳处理包括：在钢水精炼到站时，将精炼设备抽真空，控制真空度下降30％，具体是真空度由100kPa将至70kPa；

冲仓操作包括：在真空脱碳处理开始时，以100kg的废钢从高位仓出发，冲刷下料通道，其余步骤及配方同实施例1。

实施例5

判定需要进行第二吹氧脱和调碳；

预真空脱碳处理包括：在钢水精炼到站时，将精炼设备抽真空，控制真空度下降50％，具体是真空度由100kPa将至50kPa；

冲仓操作包括：在真空脱碳处理开始时，以200kg的废钢从高位仓出发，冲刷下料通道，其余步骤及配方同实施例1。。

对比例1

不采用第一定氧和第一吹氧脱碳，其余步骤及配方同实施例1。

对比例2

不采用第二定氧和第二吹氧脱碳，其余步骤及配方同实施例1。

对比例3

不采用第一定氧和第一吹氧脱碳，不采用第二定氧和第二吹氧脱碳，其余步骤及配方同实施例1。

对比例4

不采用调碳，其余步骤及配方同实施例1。

相关实验：

将实施例1-5和对比例1-4制得的IF钢进行检测，测试结果如表1所示。

相关测试方法：

IF钢含碳量的测试方法：使用取样器进行取样，将所取试样发送化验室，通过光谱分析仪器进行成分分析；

真空脱碳处理周期测试方法为：当真空脱碳处理开始时计时，到真空脱碳处理结束后停止计时。

表1

表1的具体分析：

IF钢的含量是制备出的IF钢中剩余的碳含量，当碳含量过高，钢材硬度以及强度过大，韧性和塑性降低；当碳含量过低，钢材硬度和强度过小，韧性和塑性提高。

真空脱碳处理周期指在精炼阶段进行真空脱碳处理所需时间，由于需要在真空氛围中防止空气干扰，因此其处理周期就是钢水进行精炼阶段的整个过程；当真空脱碳处理周期过长，钢水中碳反应过多，导致制备出的钢材含碳量低；当真空脱碳处理周期过短，钢水中碳反应不充足，导致制备出的钢材含碳量高。

从表1中实施例1-5数据可知：

当判定需要进行第一吹氧脱碳和第二吹氧脱碳时，可以调节第二吹氧脱碳的目标氧含量的取值，以满足不同含碳量的IF钢的需要，如实施例1-5。

以第一定氧操作判定第一吹氧脱碳，对IF钢含碳量和真空脱碳处理周期的影响较大，如实施例1和实施例5。

从表1中对比例1-5数据可知：

不采用第一定氧进行判定第一吹氧脱碳而进行补氧、第二定氧进行判定第二吹氧脱碳、预真空脱碳处理或调碳作、冲仓操作，所得到的IF钢的含碳量不稳定，并且以第一定氧操作和吹氧脱碳、第二次定氧操作和第二吹氧脱碳对IF钢的含碳量稳定性有较大影响，当不采用第一定氧判断第一吹氧脱碳和第二定氧判断第二吹氧脱碳时，由于常规的检测手段集中在精炼阶段中或者精炼阶段后期，导致整体精炼阶段的真空脱碳处理中周期变长，使真空脱碳处理周期的耗时变长，因此不采用第一定氧判断第一吹氧脱碳和第二定氧判断第二吹氧脱碳的对比例3，其真空脱碳处理周期较长；当不采用第一吹氧脱碳和第二吹氧脱碳时，由于钢水中的碳在反应脱碳阶段无二次氧气供应，导致脱碳不充分，因此IF钢的含碳量过高。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请实施例中，由于采用了第一定氧第二定氧两步定氧进行判定，并确定第一吹氧脱碳和第二吹氧脱碳的第一脱碳吹氧量和第二脱碳吹氧量，因此最多本申请的氧含量需要测量两次，较现有技术中的多次氧含量的测定和多次调碳，缩短了精炼阶段真空脱碳处理的步骤，缩短了真空脱碳处理的周期；

(2)本申请实施例提供的冲仓操作，充分利用了废钢的特性，能够将合金化原料的下料通道清理干净，防止环境中存在多余碳，导致后期反应脱碳阶段的钢水脱碳不充分，从而导致IF钢的碳含量不稳定；

(3)本申请实施例提供的预真空脱碳处理，虽然增加了工艺步骤，但是可降低整个真空脱碳处理的真空度要求，并且能够明显缩短真空脱碳处理的周期；

(4)本申请实施例提供的各个步骤均可以集合到钢水精炼阶段的控制系统中，实现智能化处理，可进一步缩短整体工艺的处理时间。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且包括没有明确列出的其他要素，或者是包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。