CN102367503B - 一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法 - Google Patents

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

一种控制钢水中磷、硫和氢含量的方法

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GB4223-2004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200NL/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500NL/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±0.5kg/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±0.5kg/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 (4)

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；

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%；

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；

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%；

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；出钢过程中，采用钢包在线氩气底吹，底吹流量200NL/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500NL/min～600NL/min；

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的重量百分比含量为0.035%或者0.041%，温度为1660℃～1700℃；

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%；

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℃；

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。

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，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，所述优质废钢，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；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、切头切尾经打包后的废钢；中型废钢，统料废钢，轻料废钢参照国标GB4223-2004的要求。

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%。

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3处理后的钢水中酸溶铝含量达到0.03%～0.05%。