CN102367503A - 一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法。所述方法括以下步骤:采用KR进行铁水预处理脱硫;将脱硫后的铁水放入脱磷转炉进行脱磷处理;将脱磷后的铁水放入脱碳转炉进行冶炼;脱碳转炉出钢并进行加铝铁脱氧和加渣料调节定渣碱度的操作;RH精炼。本发明控制钢水中磷、硫和氢含量的方法通过铁水预处理脱硫、脱磷,并采用低硫含量、易熔化废钢,保证转炉终点P≤60ppm,S≤100ppm;转炉出钢过程通过控制加铝量和渣料的加入量、加入时机,实现渣洗脱硫效果,保证精炼进RH站P≤80ppm,S≤60ppm,通过RH本处理脱气精炼后,实现冶炼低磷低磷、低硫、低氢钢的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法。
背景技术
目前国内外大部分的炼钢厂,铁水的脱磷都在常规转炉内与脱碳同时进行,冶炼结束稳定地保证[P]≤0.006%比较困难;但常规转炉冶炼可以采用厂内自循环废钢,如中包铸余、坯头等,此类废钢硫含量低且质量稳定,转炉出钢可以保证较低的S含量,一般转炉冶炼结束可以达到[S]≤0.006%,但采用脱磷转炉工艺,由于吹炼时间短,温度低,废钢熔化困难,因此无法使用厂内自循环废钢,需要选择块度合适,且硫含量低、质量稳定的废钢,才能同时保证转炉终点S、P都能控制在较低的范围。
转炉出钢加铝铁脱氧和渣钙质也是一种比较常见的工艺,但是脱氧的目的主要是为了保证合金稳定的收得率,提高钢水纯净度和缩短精炼时间等,一般都只需要保证脱氧的效果,而对于钢中的铝含量未做具体要求,或者铝含量的要求相对较低,一般都低于0.03%。而顶渣改质渣料的加入量一般控制在3~5Kg/吨钢,无法保证出钢过程较大的脱硫量。
另外,国内大部分炼钢厂,由于废钢需求量大,废钢管理等问题,[S]≤0.006%的钢种大部分采用LF工艺生产,但LF精炼工艺无法脱H,且处理过程容易增N,且其夹杂物控制水平也要差于RH精炼工艺。
发明内容
本发明针对现有技术生产低磷、低硫钢存在的上述不足,提供一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法包括以下步骤:
步骤1:采用KR进行铁水预处理脱硫;
铁水的温度为1280℃~1400℃,加入的脱硫剂为90%CaO+10%CaF2,脱硫剂的加入量为每吨铁水6Kg~10Kg,加入后进行搅拌,搅拌的时间为10min~15min;
步骤2:将脱硫后的铁水放入脱磷转炉进行脱磷处理;
脱硫后的铁水温度为1250℃~1350℃,在铁水中加入废钢进行脱磷处理,铁水量为295±2t对应加入的废钢量为30±2t,同时脱磷转炉采用顶吹氧气、底吹氩气的顶底复吹工艺冶炼;
步骤3:将脱磷后的铁水放入脱碳转炉进行冶炼后出钢,并在出钢时进行加铝铁脱氧和加渣料调节定渣碱度的操作;
脱磷后的铁水温度为1280℃~1380℃,脱磷后的铁水中C的重量百分比含量3.2%~3.8%,脱碳转炉采用顶吹氧气、底吹氩气的顶底复吹工艺冶炼,冶炼结束钢水中C的重量百分比含量0.3%~1.2%,温度为1660℃~1700℃;
步骤4:RH精炼;
在RH精炼装置中进行脱气精炼,精炼时要求真空度≤200Pa的时间>15分钟,精炼结束钢水温度1570℃~1590℃。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,经过步骤1处理后的铁水中S重量百分比含量≤0.003%,铁水扒渣率>95%。
进一步,所述步骤2中废钢的成分及配比为:优质废钢:中型废钢:打包块:统料废钢:渣钢:轻料废钢=7t:10t:4t:5t:5t:5t。
本发明中所用的优质废钢,渣钢和打包块为首钢京唐公司厂内自循环废钢,优质废钢为中包铸余、铸坯切头切尾、热轧切头切尾以及判废铸坯等;渣钢为转炉渣中回收的部分钢,要求TFe≥90%,水份≤0.5%;打包块为冷轧切边、切头切尾等经打包后的废钢;中型废钢,统料废钢,轻料废钢参照国标GB 4223-2004的要求。
进一步,经过步骤2处理后的铁水中P重量百分比含量≤0.030%,S重量百分比含量≤0.008%。
进一步,经过步骤3处理后的铁水中P重量百分比含量≤0.006%,S重量百分比含量≤0.010%。
进一步,所述步骤3的出钢过程中,采用钢包在线氩气底吹,底吹流量200 NL/min~300NL/min,出钢后在取样位置采取双路大气量底吹氩气3min,每路500 NL/min~600NL/min。
进一步,所述步骤3中脱碳转炉出钢加铝铁具体为:在出钢量为2/5时,加入铝铁合金;在脱碳转炉终点氧为400ppm时,铝铁合金的加入量为3.5Kg/吨钢;在脱碳转炉终点氧为±100ppm时,铝铁合金的加入量为±0.5 kg/吨钢。
进一步,所述步骤3中脱碳转炉出钢加渣料具体为:在出钢量为1/5时,加入小粒石灰和萤石,小粒石灰的粒度为10mm~30mm,小粒石灰的加入量为5Kg~6Kg /吨钢,萤石的加入量为1Kg~2Kg/吨钢,加入小粒白灰和萤石进行钢包顶渣钙质,保证出钢后顶渣碱度≥6,TFe≤1.5%。
进一步,经过步骤3处理后的钢水中酸溶铝含量达到0.03%~0.05%。
进一步,经过步骤4处理后的钢水中的P重量百分含量≤0.008%,S重量百分含量≤0.006%,N体积比浓度≤35ppm,H体积比浓度≤1.2ppm。
本发明的有益效果是:本发明控制钢水中磷、硫和氢含量的方法通过铁水预处理脱硫、脱磷,并采用低硫含量、易熔化废钢,保证转炉终点P≤60ppm,S≤100ppm;转炉出钢过程通过控制加铝量和渣料的加入量、加入时机,实现渣洗脱硫效果,保证精炼进RH站P≤80ppm,S≤60ppm,通过RH本处理脱气精炼后,实现冶炼低磷低磷(P≤80ppm)、低硫(S≤60ppm)、低氢(H≤1.2ppm)钢的目的。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
针对现有技术生产低磷、低硫钢的不足,本发明提供一种生产低磷(P≤80ppm)、低硫钢(S≤60ppm)的冶炼方法。该方法设计合理,能够实现比较稳定的生产,且采用RH工艺可以同时保证较低的H、N含量及较高的钢水洁净度。
本发明为保证转炉冶炼低磷、低硫钢,首先通过KR铁水脱硫预处理,然后通过限定脱磷转炉废钢配比,确保转炉冶炼较低的S含量,通过控制转炉出钢过程铝铁和渣料的加入量、加入时机,保证钢包中的S含量可以达到目标要求,另外脱磷转炉+脱碳转炉的冶炼工艺,可以稳定地实现较低的磷含量,具体步骤及关键控制点如下:
1)KR铁水预处理脱硫
通过KR铁水预处理脱硫,保证处理结束[S] ≤0.003%,铁水扒渣率>95%;
2)脱磷转炉冶炼
限定脱磷转炉的废钢配比为:优质废钢:中型废钢:打包块:统料废钢:渣钢:轻料废钢=7t:10t:4t:5t:5t:5t,确保冶炼结束[P] ≤0.030%,[S] ≤0.008%;
3)脱碳转炉冶炼
由于经脱磷转炉冶炼后的半钢水P、S含量较低,且脱磷处理后钢水Si含量低,脱碳转炉碱度较高,因此可以实现脱碳转炉冶炼结束后[P] ≤0.006%;且由于脱碳转炉不再加废钢,炉渣碱度高,回硫量小,可以实现冶炼结束后[S] ≤0.010%;
4)脱碳转炉出钢加铝铁脱氧
出钢2/5时加铝铁,转炉终点氧为400ppm铝铁加入量为3.5Kg/吨钢,转炉终点氧±100ppm时,铝铁±0.5 kg/吨钢,确保出钢后的钢水中酸溶铝含量可达到0.03~0.05%;
5)脱碳转炉出钢加小粒白灰和萤石
在出钢量1/5时加入小粒石灰和萤石,小粒石灰的加入量为5.5Kg /吨钢,萤石的加入量为1.5Kg/吨钢,确保出钢后顶渣碱度≥6;
6)出钢在线底吹及炉后底吹搅拌
脱碳炉出钢过程中,采用钢包在线氩气底吹,底吹流量200~300NL/min;出钢后在取样位置采取双路大气量底吹氩气3min,每路500~600NL/min;
转炉出钢通过采取较大的铝铁加入量和渣料加入量,加入时间早,且通过出钢在线底吹和炉后大气量底吹搅拌确保了化渣效果,保证顶渣碱度≥6,TFe≤1.5%,达到了较好的脱硫热力学条件。另外,京唐公司为300t转炉,出钢量大,出钢过程搅拌强烈,保证了比较理想的脱硫动力学条件,因此出钢渣洗脱硫效果比较理想,但同时也会造成10ppm左右的回磷,因此出钢后的钢水可以达到P≤80ppm,S≤60ppm。
RH采用本处理模式脱气,真空度≤200Pa的时间>15分钟,精炼过程渣钢不再剧烈反应,因此S、P含量无变化,通过RH本处理后钢水的[N]≤35ppm,[H]≤1.2ppm。
以下实例采用KR铁水预处理,300吨顶底复吹脱磷转炉、脱碳转炉和RH精炼进行冶炼。
实施例1
1)KR铁水预处理,进KR铁水温度1372℃,脱硫剂加入量2.4t,搅拌时间10min,处理后硫含量0.002%,铁水温度1348℃,扒渣率>95%;
2)脱磷转炉入炉铁水重量291t,废钢为优质废钢:中型废钢:打包块:统料废钢:渣钢:轻料废钢=7t:10t:4t:5t:5t:5t,冶炼后[C] =3.6%,[P]=0.026%,[S]=0.0073%,温度1345℃;
3)脱碳转炉冶炼终点钢水C=0.041%,[P]=0.0058%,[S]=0.0082%,终点氧580ppm,温度1685℃;
4)出钢量1/5时加入小粒白灰1680Kg,萤石460Kg;
5)出钢量2/5时加入铝铁1.32吨;
6)出钢过程在线底吹流量300NL/min,出钢后搅拌时间3min,流量每路600NL/min;
7)出钢后取样分析硫含量[P]=0.0069%,[S]=0.0054%,[Als]=0.043%,顶渣碱度7.1,顶渣TFe=0.87%;
8)RH极限真空度69Pa,真空度≤200Pa的时间为18min,精炼结束[P]=0.0071%,[S]=0.0052%,[N]=29ppm,[H]=0.9ppm,钢水温度1578℃。
实施例2
1) KR铁水预处理,进KR铁水温度1368℃,脱硫剂加入量2.3t,搅拌时间9min,处理后硫含量0.001%,铁水温度1345℃,扒渣率>95%;
2)脱磷转炉入炉铁水重量290t,废钢为优质废钢:中型废钢:打包块:统料废钢:渣钢:轻料废钢=7t:10t:4t:5t:5t:5t,冶炼后[C] =3.5%, [P]=0.028%,[S]=0.0078%,温度1356℃;
3)脱碳转炉冶炼终点钢水C=0.035%, [P]=0.0052%,[S]=0.0091%,终点氧610ppm,温度1678℃;
4)出钢量1/5时加入小粒白灰1630Kg,萤石450Kg;
5)出钢量2/5时加入铝铁1.37吨;
6)出钢过程在线底吹流量300NL/min,出钢后搅拌时间3min,流量每路600NL/min;
7)出钢后取样分析硫含量[P]=0.0064%,[S]=0.0051%,[Als]=0.047%,顶渣碱度6.9,顶渣TFe=0.72%;
8)RH极限真空度69Pa,真空度≤200Pa的时间为18min,精炼结束[P]=0.0066%,[S]=0.0053%,[N]=32ppm,[H]=1.1ppm,钢水温度1575℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:采用KR进行铁水预处理脱硫;
铁水的温度为1280℃~1400℃,加入的脱硫剂为90%CaO+10%CaF2,脱硫剂的加入量为每吨铁水6Kg~10Kg,加入后进行搅拌,搅拌的时间为10min~15min;
步骤2:将脱硫后的铁水放入脱磷转炉进行脱磷处理;
脱硫后的铁水温度为1250℃~1350℃,在铁水中加入废钢进行脱磷处理,铁水量为295±2t对应加入的废钢量为30±2t,同时脱磷转炉采用顶吹氧气、底吹氩气的顶底复吹工艺冶炼;
步骤3:将脱磷后的铁水放入脱碳转炉进行冶炼后出钢,并在出钢时进行加铝铁脱氧和加渣料调节定渣碱度的操作;
脱磷后的铁水温度为1280℃~1380℃,脱磷后的铁水中C的重量百分比含量3.2%~3.8%,脱碳转炉采用顶吹氧气、底吹氩气的顶底复吹工艺冶炼,冶炼结束钢水中C的重量百分比含量0.3%~1.2%,温度为1660℃~1700℃;
步骤4:RH精炼;
在RH精炼装置中进行脱气精炼,精炼时要求真空度≤200Pa的时间>15分钟,精炼结束钢水温度1570℃~1590℃。
2.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,经过步骤1处理后的铁水中S重量百分比含量≤0.003%,铁水扒渣率>95%。
3.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,所述步骤2中废钢的成分及配比为:优质废钢:中型废钢:打包块:统料废钢:渣钢:轻料废钢=7t:10t:4t:5t:5t:5t。
4.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,经过步骤2处理后的铁水中P重量百分比含量≤0.030%,S重量百分比含量≤0.008%。
5.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,经过步骤3处理后的铁水中P重量百分比含量≤0.006%,S重量百分比含量≤0.010%。
6.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,所述步骤3的出钢过程中,采用钢包在线氩气底吹,底吹流量200 NL/min~300NL/min,出钢后在取样位置采取双路大气量底吹氩气3min,每路500 NL/min~600NL/min。
7.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,所述步骤3中脱碳转炉出钢加铝铁具体为:在出钢量为2/5时,加入铝铁合金;在脱碳转炉终点氧为400ppm时,铝铁合金的加入量为3.5Kg/吨钢;在脱碳转炉终点氧为±100ppm时,铝铁合金的加入量为±0.5 kg/吨钢。
8.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,所述步骤3中脱碳转炉出钢加渣料具体为:在出钢量为1/5时,加入小粒石灰和萤石,小粒石灰的粒度为10mm~30mm,小粒石灰的加入量为5Kg~6Kg /吨钢,萤石的加入量为1Kg~2Kg/吨钢,加入小粒白灰和萤石进行钢包顶渣钙质,保证出钢后顶渣碱度≥6,TFe≤1.5%。
9.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,经过步骤3处理后的钢水中酸溶铝含量达到0.03%~0.05%。
10.根据权利要求1所述的控制钢水中磷、硫和氢含量的方法,其特征在于,经过步骤4处理后的钢水中的P重量百分含量≤0.008%,S重量百分含量≤0.006%,N体积比浓度≤35ppm,H体积比浓度≤1.2ppm。
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