CN102747192B - 超低硫钢冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明为超低硫钢冶炼方法，解决铁水原料条件较差（铁水S：0.07～0.10%，铁水温度：1260～1280℃），又无先进的铁水预处理脱硫装置的情况下生产超低硫钢的冶炼方法。其步骤包括：铁水预处理脱硫，转炉冶炼，出钢过程脱硫，LF炉精炼脱硫，翻渣、加渣料，LF炉精炼脱硫。

Description

超低硫钢冶炼方法

技术领域：

本发明涉及超低硫钢冶炼工艺，特别涉及铁水原料条件较差，又无先进的铁水预处理脱硫装置，在此情况下生产超低硫钢的冶炼方法。

背景技术：

除易切削钢外，硫是钢中的有害元素之一，是表面活性元素，会使钢材的加工性能和使用性能大大降低，在热加工过程中甚至会造成“热脆”断裂，它在钢中所形成的硫化物降低钢的韧性，硫化锰夹杂是钢基体点腐蚀的发源地，钢的氢脆与钢中硫化物夹杂也有密切关系。随着用户对低硫钢和超低硫钢需求量的日益增加，对钢中硫含量的要求也越来越高，正是由于对低硫钢和超低硫钢需求的不断增加，使得深脱硫冶炼技术不断发展和研究的焦点。

大工业生产超低硫钢，应包括铁水脱硫、转炉精炼和钢水精炼三个基本工序。根据生产钢种是否需要真空处理，可进一步划分为LF精炼和真空喷粉精炼两大类。选择脱硫方法和脱硫分配时要综合考虑各种因素并结合企业自身条件，从整体优化的角度来系统地考虑超低硫钢生产过程中在各工序间合理地控硫是十分重要的。

国内外先进的钢铁企业生产超低硫钢生产过程普遍采用全流程硫含量控制技术，即铁水预脱硫处理、转炉冶炼、炉外精炼过程硫含量控制技术是超低硫钢冶炼的关键技术。先进厂家的铁水脱硫预处理工序已使硫含量低至0.002%以下，后续工序的脱硫负荷较轻。国内外专利和技术文献报道中，以超低硫钢炉外精炼过程硫含量控制技术为主，国外如住友金属工业株式会社发明提供一种超低硫高清洁钢的熔炼方法，国内如秦皇岛首秦金属材料有限公司；首钢总公司发明一种管线钢冶炼专用预脱硫合成渣及使用方法；武钢短流程超低碳钢超低硫冶炼控制方法，涉及一种有超低硫要求的超低碳钢的冶炼方法；北京科技大学发明提出了一种新的钢桶精炼炉超低硫钢生产方法；宝钢炼钢厂300tRH-KTB上进行了超低碳超低硫钢的预熔渣深脱硫试验，采用所开发的上述技术，能够批量生产[S]≤10×10^-6的超低硫钢和T[O]≤15×10^-5的低氧钢，并实现了LF全程埋弧精炼；东北大学在超低硫钢冶炼过程中对转炉出钢下渣进行了改质处理试验。使用钢包渣改质处理工艺，不仅可以降低钢包顶渣氧化性、提高顶渣碱度、优化顶渣脱硫条件，为LF炉生产超低硫钢创造了有利条件，实现精炼前移功能，使成品钢中最低硫质量分数达到10×10^-6，而且缩短冶炼时间、提高合金收得率和钢水纯净度。

以上技术是在铁水原料条件好，有先进的铁水预处理脱硫装置的条件下实现的。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在铁水原料条件较差又无先进的铁水预处理脱硫装置条件下，铁水预处理脱S后S≤0.030%的条件下进行合理脱硫分配生产超低硫钢的冶炼方法。

本发明是这样实现的：

本发明超低硫钢冶炼方法，包括如下步骤：

（1）铁水预处理，在铁水包内加入Ca基脱硫剂，将P≤0.12%，S≤0.10%，温度为1260—1280℃的铁水置于铁水包中，并喷吹Mg基脱硫剂脱硫；脱硫后铁水S≤0.030%，并扒渣且扒渣率≧95%，

（2）将脱硫铁水和S≤0.010%的废钢加入转炉冶炼，通过吹氧冶炼，转炉冶炼钢水中S≤0.030%时出钢，

（3）转炉炉后出钢时，伴随钢流添加钢水脱硫剂脱硫，脱硫后，钢水中S≤0.01%，

（4）将钢包送入LF炉精炼工位，进行精炼操作。加入合成渣，合成渣重量组份为：Ca 60～68，Al₂O₃ 15～20，CaF₂ 10～15，SiO₂≤5.0；合成渣加入量8.0～11Kg/吨钢水，以保证埋弧操作；保持LF炉底吹Ar畅通，避免钢液翻腾吸气，渣白后，温度：1620—1640℃，停电吹Ar，强搅拌脱硫，S≤0.002%，

（5）将钢包脱离LF炉精炼工位，翻渣70—90%，加入合成渣，

（6）将钢包送入LF炉精炼工位进行二次精炼，精炼过程与步骤（4）相同，但钢水中S≤0.001%。

Ca基脱硫剂即含重量百分比10～20%CaC₂为基的脱硫剂，Mg基脱硫剂即含重量百分比5～10%金属Mg为基的脱硫剂，步骤（3）中的脱硫剂由下述重量份的组分组成：CaO  70——75，CaF₂  3—5，SiO₂  4—7，Ca-Si  10—18，Al  2—5，BaO  0.5—1。

本发明为铁水原料条件较差又无先进的铁水预处理脱硫装置条件下，生产超低硫钢的一种冶炼方法，原料易得，成本较低，既可稳定控制有害元素S在很低的水平，S≤0.001%，同时保证钢质纯净度，可广泛地应用于高酸性油气田所用钢材的生产。

具本实施方式：

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种超低硫钢的冶炼方法，包括以下步骤：①铁水预处理脱S，要求铁水原料S≤0.10%，铁水预处理脱S后S≤0.03%，脱硫后扒渣且扒渣率≥95%；②转炉冶炼采用脱硫铁水和废钢为原料，废钢为低硫优质废钢，S≤0.010%，防止回S，通过吹氧冶炼，转炉出钢S≤0.030%；③转炉炉后出钢脱硫，出钢时伴随钢流添加钢水脱硫剂，其加入量为：3.0Kg/t钢，脱S后S≤0.01%；④LF精炼炉脱硫操作，合成渣用量：第一次8.0～11Kg/吨钢水，第二次8.0～11Kg/吨钢水，以保证埋弧操作；保持底吹Ar畅通，控制吹Ar强度，避免钢液翻腾吸气；渣白后，温度：1620～1640℃，停电吹Ar，强搅拌硫脱，S≤0.002%；钢包开除LF炉精炼工位，翻渣70～90%，进行二次精炼，S≤0.001%。

以下通过实验例的形式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例：

1铁水预处理脱硫

铁水预处理采用铁水包内加入Ca基脱硫剂和喷吹Mg基脱硫剂方式，包内Ca基脱硫剂加入量3.50kg/吨铁水，喷吹Mg基脱硫剂7.0kg/吨铁水。Ca基脱硫剂即含15%CaC₂为基的脱硫剂，Mg基脱硫剂即含8%金属Mg为基的脱硫剂。脱硫后不再向铁水中加入未经脱硫的铁水，每炉处理后的铁水扒渣率≥95%。铁水预处理前后S含量及脱硫率见表1。

表1、铁水预处理前后S含量         

炉号	铁水温度（℃）	铁水S（%）	脱S后S（%）	脱硫率（%）
					10300759	1260	0.71	0.025	64.79
10300760	1272	0.092	0.026	71.74
					10303168	1266	0.079	0.029	63.29
10303169	1280	0.081	0.021	74.07

2转炉出钢过程脱硫

转炉炉后出钢时伴随钢流加入钢水脱硫剂，其重量份的组分组成： CaO：73，CaF₂：4，SiO₂：5，Ca-Si：14，Al：3.2，BaO：0.8；。为细粉状。其加入量为：3.0Kg/t钢，其脱硫结果如表2。

表2、钢水脱硫剂结果及脱硫率        单位：%

炉  号	转炉终点S	炉后脱S后S	脱硫率
				10300759	0.010	0.003	70.00
10300760	0.014	0.004	71.43
				10303168	0.030	0.009	70.00
10303169	0.019	0.005	73.68

3 LF精炼炉脱硫

钢水入LF工位后加入新鲜、干燥的合成渣8.0～11Kg/吨钢水；加热升温、前期喂够铝线脱氧并保证成品Al含量，加已有商品多效精炼剂调渣快速造白渣，并控制吹氩强度为深脱S提供动力学条件。取样分析，当S含量控制到0.002%内并且温度升至1630℃以上时开出工位翻渣。翻渣后补入8.0～11Kg/吨钢水的合成渣，加热升温，再次造还原渣，脱硫，最终钢水S含量S≤0.001%。LF精炼炉脱硫结果见表3

表3、LF精炼炉脱硫结果及脱硫率        单位：%

炉  号	LF精炼炉第一样	LF精炼炉第一次脱硫	LF精炼炉第二次脱硫	脱硫率
					10300759	0.003	0.0013	0.00066	78.00
10300760	0.004	0.0017	0.00065	83.75
					10303168	0.009	0.0015	0.00072	92.00
10303169	0.005	0.0012	0.00080	84.00

应用本发明在铁水原料条件较差又无先进的铁水预处理脱硫装置条件下，通过合理的脱硫分配，既可弥补铁水预处理脱硫工艺未达到的深脱硫目的，同时可减少精炼炉精炼脱硫的负荷，生产超低硫钢。

Claims (1)

1.超低硫钢冶炼方法，包括如下步骤：

（1）铁水预处理，在铁水包内加入Ca基脱硫剂，将P≤0.12%，S≤0.10%，温度为1260—1280℃的铁水置于铁水包中，并喷吹Mg基脱硫剂脱硫，Ca基脱硫剂即含重量百分比10～20%CaC₂为基的脱硫剂，Mg基脱硫剂即含重量百分比5～10%金属Mg为基的脱硫剂，脱硫后铁水S≤0.030%，并扒渣且扒渣率≧95%，

（2）将脱硫铁水和S≤0.010%的废钢加入转炉冶炼，通过吹氧冶炼，转炉冶炼钢水中S≤0.030%时出钢，

（3）转炉炉后出钢时，伴随钢流添加钢水脱硫剂脱硫，脱硫剂由下述重量份的组分组成：CaO  70——75，CaF₂  3—5，SiO₂  4—7，Ca-Si  10—18，Al  2—5，BaO  0.5—1，脱硫后，钢水中S≤0.01%，

（4）将钢包送入LF炉精炼工位，进行精炼操作，加入合成渣，合成渣重量组份为：Ca 60～68，Al₂O₃ 15～20，CaF₂ 10～15，SiO₂≤5.0；合成渣加入量8.0～11Kg/吨钢水，以保证埋弧操作；保持LF炉底吹Ar畅通，避免钢液翻腾吸气，渣白后，温度：1620—1640℃，停电吹Ar，强搅拌脱硫，S≤0.002%，

（5）将钢包脱离LF炉精炼工位，翻渣70—90%，加入合成渣，

（6）将钢包送入LF炉精炼工位进行二次精炼，精炼过程与步骤（4）相同，但钢水中S≤0.001%。