CN102732777B

CN102732777B - 一种低P、S、Ti钢的生产方法

Info

Publication number: CN102732777B
Application number: CN201210186374.8A
Authority: CN
Inventors: 尹修刚; 董诗朋; 姚忠; 刘志国; 王明原
Original assignee: Chengde Jianlong Special Steel Co Ltd
Current assignee: Chengde Jianlong Special Steel Co Ltd
Priority date: 2012-06-07
Filing date: 2012-06-07
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: CN102732777A

Abstract

本发明涉及一种低P、S、Ti钢的生产方法，转炉冶炼过程采用双渣操作及留钢出钢的工艺，出钢过程采用滑板挡渣工艺，能够确保生产低P、S、Ti的钢种的实现。采用本发明的方法，可以稳定地生产P≤0.012%、S≤0.005%，Ti≤0.006%的钢种。

Description

一种低P、S、Ti钢的生产方法

技术领域

本发明涉及一种钢铁的生产方法，尤其涉及一种转炉冶炼过程采用双渣操作及留钢出钢的工艺，出钢过程采用滑板挡渣工艺生产低P、S、Ti钢的方法。

背景技术

钢是含碳量在0.0218%-2.11%之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、铬、镍、钒、硫、磷等。其它成分是为了使钢材性能有所区别。其中钢中所含的磷是有害元素，降低钢的塑性和韧性，出现冷脆性，能使钢的强度显著提高，同时提高大气腐蚀稳定性，含量应该限制在0.05%以下。其中的硫也是有害元素，使钢热脆性大，含量限制在0.05%以下。钢中所含的钛也是有害元素，它使得钢的延性变差，在生产中也是需要加以控制含量的一种元素。

目前，随着市场的不断进步，钢的用途也逐步提高，伴随而来的是对钢的质量要求的不断提高，例如一些低温用钢，一些抗S腐蚀用钢等，对钢的有害残余元素提出了近乎苛刻的要求。低温用钢主要用于低温下工作的容器、管道和结构，如液化石油气储罐、冷冻设备及石油化工低温设备等。对低温用钢的主要性能要求是保证在使用温度下具有足够的韧性及抵抗脆性破坏的能力。抗S腐蚀用钢是能降低S腐蚀的钢。

实践证明，残余元素P、S等在晶间偏聚造成晶界脆化，会造成材料高温回火脆性，同时P、S超过一定含量时，对钢材的脆性转变温度提高很多，造成材料低温冲击韧性低，恶化钢材的综合力学性能；另外还有钢中的Ti元素在金属基体内容易形成高熔点、高硬度的点状夹杂，对钢的低温冲击性能有不良的影响，同时Ti的活性很高，在微合金化的钢中，它和N结合的能力比V和Nb都强，所以在微合金化钢中Ti容易降低钢中V、Nb的作用。所以在这些低温用钢，一些抗S腐蚀用钢中，对残余元素，尤其是P、S、Ti提出了更高的要求。

目前采用的炼钢工艺一般有单渣操作和双闸操作。单渣操作就是在冶炼过程中只造一次渣，中途不倒渣、不扒渣、直到终点出钢。当铁水中Si、P、S含量较低时，或者钢种对P、S要求不严格，以及冶炼低碳钢种时，均可以采用单渣操作。单渣操作工艺比较简单，吹炼时间短，易于实现自动控制。单渣操作工艺一般冶炼的P≤0.025%、S≤0.010%、Ti≤0.010%。如CN 1995404C公开了一种适应于转炉生产高碳低磷钢水的工艺，它不需要两次倒渣操作，解决了现有技术中采用转炉高碳出钢工艺存在去磷能力差、终点温度偏低、设备投资及生产成本过高、前后工序产能不匹配的问题。该发明包括将高硅高磷铁水送入转炉中采用变枪变氧流量操作进行吹炼，吹炼前期化渣有效脱磷，吹炼中期高效脱磷后倒去富磷渣，吹炼后期再进行脱磷并调整终点温度和终点碳。转炉吹炼后期结束时的终点碳含量达到0.3%-0.8%，终点磷含量小于0.015%，终点温度达1640～1660℃。

双渣操作就是在冶炼过程中倒两次渣，第一次倒渣后继续冶炼再次造渣，第二次倒渣后才出钢，这种方法主要是为了深脱磷。如CN 101586174A公开了一种超洁净焊接用钢双渣精炼法，依次包括如下步骤：1)首先在初炼电炉中兑铁水、加入废钢，吹氧熔炼；2)钢水温度升至1500℃开始换渣，提高脱P效果，吹氧升温，当钢水温度达到1600-1620℃、C元素达到0.02-0.05%、P元素达到0.003%以下，开始出钢；3)钢包中加入合金脱氧剂，进入LF精炼，采用活性石灰为主要造渣材料，进行初脱S；4)精炼20-30分钟后，S含量降至0.015%以下后开始换渣，精炼二次渣采用活性石灰配入电石为主要造渣材料，加入Ca线加强脱S效果，将钢中硫含量降至0.003%以下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉冶炼过程采用双渣操作及留钢出钢的工艺，出钢过程采用滑板挡渣工艺，能稳定生产低P、S、Ti钢的方法。采用本发明的方法，可以稳定地生产P≤0.012%、S≤0.005%，Ti≤0.006%的钢种。所谓的留钢出钢指转炉在出钢过程中为了确保不下渣，转炉钢水不完全出掉，留有一部分钢水的工艺。

本发明所提供的低P、S、Ti钢的生产方法，包括如下步骤：转炉冶炼过程采用双渣操作及留钢出钢的工艺，出钢过程采用滑板挡渣工艺。

作为优选技术方案，通过双渣操作，前期氧化脱P和脱Ti，后期继续保持低温进行脱P和脱S。双渣操作是在冶炼中途倒出1/2~2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣，根据铁水成分和所炼钢种要求，也可以多次倒渣造新渣。本发明采用双渣操作并多次倒炉以达到的更好的脱磷效果。

作为优选技术方案，前期采用高拉碳法，采用铁水量5~10%的优质废钢冷却铁水，例如优质废钢为铁水量的5%、7%、8%、10%等，使一倒铁水温度控制在1550~1590℃，此时的C控制在0.15%-0.36%，一次渣后，脱C率达到50~60%，脱P率达到75%~85%，脱Ti率达到85%~95%。例如一倒铁水温度为1550℃、1560℃、1570℃、1580℃或1590℃等1550~1590℃范围之内的温度，C含量控制在0.15%-0.36%，例如为0.15%、0.17%、0.19%、0.25%、0.30%。高拉碳法是指熔池含碳量达到出钢要求时停止吹氧，此时熔池中不但硫磷和温度符合出钢温度要求，而且计入铁合金带入金属中的碳后，钢水中的碳也能符合所炼钢种的规格要求。高拉碳法可减少钢中气体对钢性能的影响，使得钢水质量有明显改善。同时，使一倒铁水温度及C含量控制在合适的范围内，使得化渣充分，造良好的活性渣，从而，确保前期脱P、脱Ti效果。

作为优选技术方案，倒渣后，继续加入渣料，进行后期脱P及脱S，使钢水温度≤1620℃，炉渣碱度≥3.5。转炉吹炼结束钢水中的碳含量比较高，炉渣具有较强的氧化性，钢水中碳继续与渣中氧反应，导致渣中氧势降低，从而引起渣中磷又回到钢液中，使钢液增磷，另外在出钢摇炉时也会由于炉渣、金属的混合继续反应引起回磷。因此为减少转炉停吹后的回磷，要将炉渣倒掉，以保证最终的脱磷效果。

作为优选技术方案，二次渣后，前期脱P，后期拉碳脱S，以一次渣后的为基准，脱P率达到60~80%，脱S率达到60~80%；脱Ti率达到60~80%。

作为优选技术方案，出钢时，采用滑板挡渣及留钢出钢的工艺，使出钢时P≤0.006%、Ti≤0.006%、S≤0.020%。

作为优选技术方案，采用滑板挡渣及留钢出钢工艺，使钢水的回P率≤0.001wt%、Ti≤0.0001wt%。出钢下渣“回磷”是钢水增磷的主要原因，如果挡渣效果不好，可以造成钢水“回磷”0.005%以上，轻则导致品种“改判”，重则造成整炉废品。采用滑板挡渣，挡渣成功率达到98.7%，出钢过程中下渣量减少，钢水的“回磷”得到有效控制，钢水质量明显改善。同时，降低了锰铁、铝铁等合金的氧化损耗。

留钢出钢操作一般在出钢后有10~15%的钢水和几乎全部的炉渣在炉内。这样为下一炉的启弧创造了有利的条件，十分便于起弧操作，从而加快熔化。同时，留下的氧化渣为熔化初期的脱磷创造极为有利的条件。此外，通电前在炉底即有液态熔池存在，提前形成熔池，可以大大提高启弧阶段电弧的稳定性，尽早且有效地进行吹氧，从而增加输入炉内的功率，提高功率因数，改善对供电系统的干扰。而且也保护了炉底免受电极穿井时造成的电弧对炉底的损伤，及炉渣与炉底直接接触时造成的对炉底的侵蚀，从而提高炉底的寿命。

作为优选技术方案，所述的低P、S、Ti钢的生产方法，包括如下步骤：

1)前期采用高拉碳法，采用5~10%的优质废钢冷却铁水，使一倒铁水温度控制在1550℃~1590℃，此时的C控制在0.15%-0.36%，一次渣后，脱C率达到50~60%，脱P率达到75%~85%，脱Ti率达到85%~95%；

2)倒渣后，继续加入渣料，进行后期脱P及脱S，使钢水温度≤1620℃，炉渣碱度≥3.5；

3)二次渣后，前期脱P，后期高拉碳脱S，以一次渣后的为基准，脱P率达到60~80%，脱S率达到60~80%；脱Ti率达到60~80%；

4)出钢时，采用滑板挡渣及留钢出钢的工艺，使出钢时P≤0.006%、Ti≤0.006%、S≤0.020%；使钢水的回P率≤0.001wt%、Ti≤0.0001wt%。

本发明通过转炉冶炼过程采用双渣操作及留钢出钢的工艺，出钢过程采用滑板挡渣工艺，实现转炉冶炼低P、S、Ti钢，采用本发明的生产方法获得的钢种其中P≤0.012%、S≤0.005%，Ti≤0.006%，从而改善了钢的性能，满足了对P、S、Ti含量控制严格的用钢需求。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

此例为生产Q345E其中一炉实际成分，生产方法如下：

1)前期采用高拉碳法，采用10%的优质废钢冷却铁水，使一倒铁水温度控制在1550℃，此时的C控制在0.17%，一次渣后，脱C率达到55%，脱P率达到80%，脱Ti率达到90%；

2)倒渣后，继续加入渣料，进行后期脱P及脱S，使钢水温度1620℃，炉渣碱度3.5；

3)二次渣后，前期脱P，后期拉碳脱S，以一次渣后的为基准，脱P率达到60%，脱S率达到80%；脱Ti率达到70%；

4)出钢时，采用滑板挡渣及留钢出钢的工艺，使出钢时P为0.004%、Ti为0.005%、S为0.016%；使钢水的回P率≤0.001wt%、Ti≤0.0001wt%。

其中一炉的实际成分如下：

出钢成分：P 0.004%，S 0.016%，Ti 0.005%

成品成分：P 0.009%，S 0.004%，Ti 0.005%。

实施例2

此例为A105其中一炉实际成分，生产方法如下：

1)前期采用高拉碳法，采用5%的优质废钢冷却铁水，使一倒铁水温度控制在1570℃，此时的C控制在0.19%，一次渣后，脱C率达到50%，脱P率达到75%，脱Ti率达到95%左右；

2)倒渣后，继续加入渣料，进行后期脱P及脱S，使钢水温度1600℃，炉渣碱度4.0；

3)二次渣后，前期脱P，后期拉碳脱S，以一次渣后的为基准，脱P率达到70%，脱S率达到60%；脱Ti率达到60%；

4)出钢时，采用滑板挡渣及留钢出钢的工艺，使出钢时P为0.006%、Ti为0.006%、S为0.018%；使钢水的回P率≤0.001wt%、Ti≤0.0001wt%。

其中一炉的实际成分如下：

出钢成分：P 0.006%，S 0.018%，Ti 0.006%

成品成分：P 0.011%，S 0.001%，Ti 0.006%。

实施例3

此例为Q345E其中一炉实际成分，生产方法如下：

1)前期采用高拉碳法，采用8%的优质废钢冷却铁水，使一倒铁水温度控制在1590℃，此时的C控制在0.22%，一次渣后，脱C率达到60%，脱P率达到85%，脱Ti率达到85%；

2)倒渣后，继续加入渣料，进行后期脱P及脱S，使钢水温度为1600℃，炉渣碱度8.0；

3)二次渣后，前期脱P，后期拉碳脱S，以一次渣后的为基准，脱P率达到80%，脱S率达到70%；脱Ti率达到80%；

4)出钢时，采用滑板挡渣及留钢出钢的工艺，使出钢时P为0.004%、Ti为0.003%、S为0.015%；使钢水的回P率≤0.001wt%、Ti≤0.0001wt%。

其中一炉的实际成分如下：

出钢成分：P 0.004%，S 0.015%，Ti 0.003%

成品成分：P 0.08%，S 0.002%，Ti 0.003%。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种低P、S、Ti钢的生产方法，包括如下步骤：转炉冶炼过程采用双渣操作及留钢出钢的工艺，出钢过程采用滑板挡渣工艺；

通过双渣操作，前期氧化脱P和脱Ti，后期继续保持低温进行脱P和脱S，

前期采用高拉碳法，采用铁水量5～10％的优质废钢冷却铁水，使一倒铁水温度控制在1550～1590℃，此时的C控制在0.15％-0.36％，一次渣后，脱C率达到50～60％，脱P率达到75％～85％，脱Ti率达到85％～95％，

倒渣后，继续加入渣料，进行后期脱P及脱S，使钢水温度≤1620℃，炉渣碱度≥3.5；

二次渣后，前期脱P，后期拉碳脱S，以一次渣后的铁水为基准，脱P率达到60～80％，脱S率达到60～80％；脱Ti率达到60～80％；

出钢时，采用滑板挡渣及留钢出钢的工艺，使出钢时P≤0.006％、Ti≤0.006％、S≤0.020％；

采用滑板挡渣及留钢出钢工艺，使钢水的回P率≤0.001wt％、Ti≤0.0001wt％。