CN101696462B

CN101696462B - 一种半钢冶炼低磷钢的生产方法

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Publication number: CN101696462B
Application number: CN2009103092428A
Authority: CN
Inventors: 何为; 李利刚; 邱伟; 陈永; 杨素波; 王建; 李安林; 杨森祥; 汪明东
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd; Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2029-11-03
Also published as: CN101696462A

Abstract

本发明属于冶金领域，涉及一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，所解决的技术问题是控制转炉炼钢终点在0.006％以内。主要是通过调整单渣法转炉冶炼的造渣参数实现的：在转炉造渣过程中加入的造渣材料是由活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂组成，加入量以每吨出钢钢水计，造渣材料由40-50kg活性石灰、20-30kg高镁石灰、15-25kg复合造渣剂组成；造渣材料分两次加入。另通过控制供氧制度和终点控制制度使转炉脱磷率达92％以上，获得磷含量低于0.006％的钢水，控制钢包渣回P在0.002％以内、合金增P在0.002％以内，能稳定生产成品磷含量小于0.010％的低磷钢种，且操作方法简单、设备投资小、生产成本低。

Description

一种半钢冶炼低磷钢的生产方法

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种半钢冶炼低磷钢的生产方法。

背景技术

在我国，部分钢铁厂采用钒钛磁铁矿冶炼，为了保证钒资源的有效利用，在炼钢之前进行了提钒和脱硫工艺，含钒铁水经脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量为3.4％～4.0％，硫质量百分含量控制在0.015％以内，硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，半钢磷质量百分含量为0.060％～0.080％，转炉炼钢终点磷波动在0.008～0.020％之间，钢包渣回磷与合金增磷总量波动在0.005％～0.008％之间，即成品钢磷含量为0.015％～0.035％。

目前，以钒钛磁铁矿所得半钢转炉炼钢工艺如下：钒钛磁铁矿经提钒和脱硫得半钢→转炉冶炼→终点控制→挡渣出钢→钢水合金化→炉后吹氩→LF→(RH)→连铸得成品。其中，在转炉冶炼时，一般为单次加入造渣材料，造渣材料为活性石灰15-20kg/t_钢、高镁石灰15-20kg/t_钢以及复合造渣剂10-15kg/t_钢(复合造渣剂主要是由含硅材料、含锰材料以及一部分铁氧化物组成，其中含SiO₂ 45～65％，MnO 4～6％，铁氧化物25～35％，还有其它不可避免的杂质元素)，渣料消耗总量为40～55kg/t_钢。供氧压力为0.6～0.8Mpa，供氧强度为3.0～3.2m³/t_钢.min。冶炼终点为钢渣碱度(钢渣中CaO与SiO₂质量百分含量比值)为3～4，终点钢水[C]质量百分含量为0.05％～0.20％，终点钢水[P]质量百分含量0.008～0.020％；终点钢水温度1650～1700℃。

同时，钒钛磁铁矿所得半钢温度1300℃左右，而出钢钢水温度需要1650～1700℃，该升温过程主要是靠半钢碳、硅、锰发热元素氧化来实现，但是在提钒过程中硅、锰被氧化，造成半钢炼钢存在有热源不足，而普通铁水没有提钒工序则不存在热源不足的现象。同时炼钢过程主要是降碳、除P、S等有害元素的过程，能否有效脱磷，就是看在炼钢过程中是否造好渣，造渣(通常是外加钙质材料和二氧化硅或氧化锰以及氧化铁等)过程初期阶段主要形成硅酸钙、锰酸钙以及铁酸钙等让半钢磷有效进行传质进入炉渣中，由于提钒后的半钢硅、锰成渣元素含量均为痕量，导致成渣速度慢。热源严重不足和成渣速度慢两种因素成了半钢冶炼低磷钢的关键限制性环节。

现有方法中，普通铁水生产低磷钢和超低磷钢通常采用双联法或双渣法转炉冶炼来实现，而以钒钛磁铁矿冶炼尚未见转炉炼钢成品的磷含量在0.010％以内的相关报道。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，控制转炉炼钢终点在0.006％以内。

实现本发明目的主要是通过调整单渣法转炉冶炼的造渣参数实现的：在转炉造渣过程中加入的造渣材料是由活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂组成，加入量以每吨出钢钢水计，造渣材料由40-50kg活性石灰、20-30kg高镁石灰、15-25kg复合造渣剂组成，渣料用量总计75-105kg/t_钢。

其中，活性石灰主要含CaO，含量为84～88％。高镁石灰主要含CaO和MgO，其中CaO 35～45％和MgO 35～55％。复合造渣剂主要是由含硅材料、含锰材料以及一部分铁氧化物组成，其中含SiO₂ 45～65％，MnO 4～6％，铁氧化物25～35％，还有其它不可避免的杂质元素，复合造渣剂可解决成渣速度慢的缺陷，因半钢中Si和Mn微量，可用复合造渣剂补充Si和Mn。活性石灰与复合造渣剂在炼钢过程中形成低熔点的炉渣后，便于半钢中的进行传质形成磷酸钙达到好的脱磷效果。高镁石灰利用其中的CaO造渣，利用MgO进行稠渣，提高熔点，减少炉衬的侵蚀和下渣量。

由于造渣材料用量增加，为了便于造渣，将造渣材料分两次加入，以每吨出钢钢水计，第一次加入活性石灰25-35kg、高镁石灰6-10kg、复合造渣剂至少12kg；第二次加入余下的造渣材料。由于半钢中成渣元素Si、Mn含量低，为了快速化渣脱磷，复合造渣剂主要用于第一次加入。

造渣材料具体加入时间为在氧枪下降时第一次加入造渣材料；在来渣后加入余下的造渣材料，并在转炉吹炼至终点前3-4min加完。分次加入造渣材料便于有效化渣，由于在冶炼前期本身温度较低，半钢中硅和锰发热元素为痕迹所以升温速度较慢，若一次性加入低熔点的炉渣很难形成。造渣材料每次加入用量以化好渣为前提，通常半钢炼钢来渣时间为3～5min，若第一批渣量过大，来渣时间就大于5min，影响炼钢工序时间和生产节奏；若第一批渣量过小，温度上升快，同时余下渣料化渣慢，且炼钢过程在低温段1450～1500℃脱磷效果最好，但为了满足钢水出钢温度要求，出钢温度通常在1650℃以上。

由于冶炼低磷时渣量变大，为了满足氧枪的有效穿透深度，冶炼供氧时，氧枪的供氧压力为0.8～0.9Mpa，每产一吨钢水供氧强度为3.2～3.7m³/min，供氧时间为840～1020秒，达到脱碳升温化渣脱磷的效果。采用变枪位操作，保证炉渣化透，保持炉渣活跃。

本发明方法的冶炼终点为钢渣碱度为4.0～5.0，终点钢水[C]质量百分含量为0.05％～0.10％，终点钢水[P]质量百分含量低于0.006％；终点钢水温度1630～1670℃。若碱度过小，炉渣太稀，脱磷效果不好；若碱度过大，活性石灰、高镁石灰不易熔化，一方面浪费原辅料活性石灰、高镁石灰的消耗，另一方面达不到好的脱磷效果。

本发明方法中的关键在于造渣工艺制度和终点控制度，即通过调整造渣材料的组分及用量以及加入方式上实现半钢炼钢的适应，造好渣化好渣主要靠供氧制度来实现和完善，终点控制需要低温、高氧化性和高碱度，但为了满足生产组织节奏和钢水质量，终点钢水温度和氧化性以及碱度需要布置一个合理范围，因此，造渣工艺制度、供氧制度和终点控制制度三者紧密相关。通过造渣工艺制度、供氧制度和终点控制制度，通过该工艺制度下的半钢转炉冶炼，可克服热源严重不足和成渣速度慢的缺陷，使转炉脱磷率达92％以上，获得磷含量低于0.006％的钢水。

为了进一步控制钢中磷含量，本发明提供了一种减少炉后钢包渣回磷的控制方法，该方法包括在转炉终点钢渣稠渣、缩小出钢口内径和向钢水包内外加顶渣，如此处理可使钢包渣中回磷量控制在0.002％以内，即可实现成品钢磷含量控制在0.01％以内。

其中，转炉终点钢渣稠渣是在半钢转炉吹炼终点时向炉内外加3～5kg高镁石灰(以每吨出钢钢水计)，缩小出钢口内径使出钢时间延长1～3min，通过上述处理增加终点钢渣的黏度，使转炉出钢下渣量控制在8kg(每吨出钢钢水计)以内。该步骤用于出钢前，稠渣的目的是减少下渣量。

所述向钢水包内外加顶渣的方法为出钢后外加顶渣，加入量以每吨钢水加入4～6kg顶渣计，顶渣中主要由活性石灰、萤石和氧化铁皮构成；以顶渣的总重量为基准，其重量百分比为：活性石灰60％～70％、萤石15％～25％、氧化铁皮10％～15％。该步骤用于出钢后，用于吸收钢水中下渣的磷，防止钢水回磷。

为了进一步控制钢中磷含量，本发明提供了一种减少合金增磷的控制方法，钢水合金化采用低磷低硫含量合金，尤其对于钢水[Mn]采用金属锰合金化，钢水[Si]采用硅铁合金化；通过合金化使对钢水增磷量控制在0.002％以内。

本发明方法的有益效果：操作方法简单、设备投资小、生产成本低的半钢冶炼低磷钢的生产方法，该方法在半钢转炉炼钢中能有效化渣脱磷、控制转炉炼钢终点在0.006％以内，防止合金增磷以及钢包渣回磷，使得钢包渣回P在0.002％以内、合金增P在0.002％以内，能稳定生产成品磷含量小于0.010％的低磷钢种，能有效匹配前后工序产能和生产节奏，为半钢生产低磷高级别高附加值钢提供了重要途径。

具体实施方式

以下通过对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

实施例1

以攀钢脱硫提钒后的半钢为原料，半钢的主要成分为：3.82％C、0.03％Mn、0.004％S、0.074％P，余量为Fe；用于攀钢120t复吹转炉吹炼，半钢兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为3.6m³/t_钢·min；在开始吹氧的同时，向炉内加入第一批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰，并在开吹供氧3min内将第一批造渣材料全部加完，第一批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为29.5kg/t_钢、21kg/t钢、8kg/t_钢，初期渣形成后，向炉内加入第二批造渣材料，并在转炉吹炼至终点前将第二批造渣材料全部加完，第二批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为14.5kg/t_钢、2.5kg/t_钢，16kg/t_钢，供氧时间为870秒时提升氧枪停止供氧，获得温度为1646℃的钢水；钢水的主要成分：0.06％C、0.038％Mn、0.0046％P、0.005％S，余量为Fe。然后向炉内加3.0kg/t_钢的高镁石灰利用复吹搅拌2.5min，当渣出炉，在出炉前向钢包内加4.0kg/t_钢的顶渣，在出炉过程中加合金和增碳剂(如无烟煤、沥青焦以及类石墨等碳质材料，并确保其中低P低S。)进行钢水合金化和增碳，对钢水中[Mn]采用金属锰合金化，钢水[Si]采用硅铁合金化；整个出炉时间为7.5min，出炉合金化及增碳后并获得合格的钢水和钢渣，钢水的主要成分：0.18％C、0.25％Si、0.44％Mn、0.0057％P、0.007％S，余量为Fe；再将钢水通过生产的精炼和连铸保护浇注，获得低磷成品，成品主要成分：0.20％C、0.26％Si、0.46％Mn、0.0068％P、0.003％S，余量为Fe；以上均为重量百分比，百分数之和为100％。

该实施例中加入增碳剂用于增加钢水中的碳含量，因转炉终点C含量控制在0.05～0.10％，而某些低磷钢种或一些普通钢要求钢材中的碳含量在0.20～0.30％，甚至有些钢种碳含量在0.7％左右，因此需要补加增C剂。

实施例2

以攀钢脱硫提钒后的半钢为原料，半钢的主要成分为：3.67％C、0.03％Mn、0.004％S、0.081％P，余量为Fe；用于攀钢120t复吹转炉吹炼，半钢兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为3.6m³/t_钢·min；在开始吹氧的同时，向炉内加入第一批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰，并在开吹供氧3min内将第一批造渣材料全部加完，第一批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为32kg/t_钢、19kg/t_钢、10kg/t_钢，初期渣形成后，向炉内加入第二批造渣材料，并在转炉吹炼至终点前将第二批造渣材料全部加完，第二批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为18kg/t_钢、5.5kg/t_钢，20kg/t_钢，供氧时间为1020秒时提升氧枪停止供氧，获得温度为1667℃的钢水；钢水的主要成分：0.052％C、0.038％Mn、0.0038％P、0.006％S，余量为Fe。然后向炉内加4.8kg/t_钢的高镁石灰利用复吹搅拌2.5min，进行当渣出炉，在出炉前向钢包内加6.0kg/t_钢的顶渣，在出炉过程中加合金和增碳剂进行钢水合金化和增碳，对钢水中[Mn]采用金属锰合金化，钢水[Si]采用硅铁合金化；整个出炉时间为7.0min，出炉合金化及增碳后并获得合格的钢水和钢渣，钢水的主要成分：0.20％C、0.24％Si、0.46％Mn、0.0056％P、0.006％S，余量为Fe；再将钢水通过生产的精炼和连铸保护浇注，获得低磷成品，成品主要成分：0.21％C、0.26％Si、0.47％Mn、0.0071％P、0.002％S，余量为Fe；以上均为重量百分比，百分数之和为100％。

实施例3

以攀钢脱硫提钒后的半钢为原料，半钢的主要成分为：3.52％C、0.01％Mn、0.003％S、0.062％P，余量为Fe；用于攀钢120t复吹转炉吹炼，半钢兑入转炉后，下氧枪开始吹氧，吹氧压力为0.9Mpa，供氧强度为3.6m³/t_钢·min；在开始吹氧的同时，向炉内加入第一批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰，并在开吹供氧3min内将第一批造渣材料全部加完，第一批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为27kg/t_钢、13kg/t_钢以及6.5kg/t_钢，初期渣形成后，向炉内加入第二批造渣材料，并在转炉吹炼至终点前将第二批造渣材料全部加完，第二批造渣材料活性石灰、复合造渣剂以及高镁石灰的加入量分别为13kg/t_钢、2kg/t_钢，14kg/t_钢，供氧时间为900秒时提升氧枪停止供氧，获得温度为1667℃的钢水；钢水的主要成分：0.08％C、0.043％Mn、0.0057％P、0.004％S，余量为Fe。然后向炉内加4.0kg/t_钢的高镁石灰利用复吹搅拌2.5min，进行当渣出炉，在出炉前向钢包内加5.0kg/tx的顶渣，在出炉过程中加合金和增碳剂进行钢水合金化和增碳，对钢水中[Mn]采用金属锰合金化，钢水[Si]采用硅铁合金化；整个出炉时间为6.8min，出炉合金化及增碳后并获得合格的钢水和钢渣，钢水的主要成分：0.20％C、0.24％Si、0.45％Mn、0.0065％P、0.004％S，余量为Fe；再将钢水通过生产的精炼和连铸保护浇注，获得低磷成品，成品主要成分：0.21％C、0.25％Si、0.44％Mn、0.0078％P、0.004％S，余量为Fe；以上均为重量百分比，百分数之和为100％。

该技术简单易行，现场工艺流程改造方便，可行性强，应用前景广。

Claims

1.一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，包括转炉造渣过程，转炉造渣采用由活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂组成的造渣材料，其特征在于：以每吨出钢钢水计，造渣材料由40-50kg活性石灰、20-30kg高镁石灰、15-25kg复合造渣剂组成；造渣材料分两次加入，以每吨出钢钢水计，第一次加入活性石灰25-35kg、高镁石灰6-10kg、复合造渣剂至少12kg，第二次加入余下的造渣材料；

其中，所述的复合造渣剂是由含硅材料、含锰材料和铁氧化物组成，其中含SiO₂45～65％，MnO4～6％，铁氧化物25～35％，以及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：冶炼以氧枪供氧；其中，氧枪的供氧压力为0.8～0.9Mpa，供氧强度为3.2～3.7m³/min·t，供氧时间为840～1020秒。

3.根据权利要求1所述的一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：在氧枪下降时第一次加入造渣材料。

4.根据权利要求1所述的一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：在来渣后第二次加入造渣材料。

5.根据权利要求1所述的一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：转炉造渣后在转炉终点钢渣稠渣、缩小出钢口内径和向钢水包内外加顶渣。

6.根据权利要求5所述的一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：所述在转炉终点钢渣稠渣的方法为在半钢转炉吹炼终点时向炉内外加高镁石灰，以每吨出钢钢水加入3～5kg计。

7.根据权利要求5所述的一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：所述向钢水包内外加顶渣的方法为在出钢后内外加顶渣，加入量以每吨钢水加入4～6kg顶渣计；

其中，顶渣由活性石灰、萤石和氧化铁皮组成，其重量百分比为：活性石灰60％～70％、萤石15％～25％、氧化铁皮10％～15％。

8.根据权利要求1所述的一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：钢水合金化采用低磷低硫含量合金。