CN102766722B - 一种半钢冶炼高碳钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半钢冶炼高碳钢的方法。所述方法采用提钒后半钢为原料,并且包括步骤:提钒转炉冶炼时采用浅提钒工艺,以使提钒后的半钢中碳元素含量不小于3.70wt%、温度不低于1290℃;向转炉中装入10~15kg/吨钢的活性石灰和7~10kg/吨钢的高镁石灰,并通过来回摇炉使之与炉内钢渣混合均匀,然后,向转炉中加入半钢,再向转炉中加入硅铁合金(其加入量能够使得初期炉渣碱度为2~3);吹炼,待熔池温度升高到1400~1500℃,倒掉炉渣;向转炉中加入12~18kg/吨钢的活性石灰和9~12kg/吨钢高镁石灰进行二次造渣,吹炼,向转炉中加入含锰铁矿,以使炉渣碱度为4~5,并形成CaO-SiO2-FeO-MnO低熔点渣系,吹炼3~5min后向转炉内加入冷却剂,继续吹炼至得到目标钢水和终点炉渣;出钢。本发明能够实现同时脱磷保碳。

Description

一种半钢冶炼高碳钢的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域,更具体地讲,涉及一种采用提钒后半钢冶炼高碳钢的方法。
背景技术
通常,转炉冶炼高碳钢的方法包括增碳法和高拉补吹法。对于增碳法而言,出钢碳较低,并在出钢过程加入增碳剂对钢水进行增碳。增碳法能保证终点钢水中具有较低的磷含量,但是出钢后需加入大量的增碳剂,因而钢水成分波动较大。对于高拉补吹法而言,出钢碳含量较高,一般在0.30wt%~0.60wt%之间,钢水中氧含量较低,合金收得率较高且稳定同时节约大量增碳剂,但是该方法很难同时实现钢水脱磷保碳。国内铁水炼钢企业通过对转炉冶炼工艺的优化,基本能实现高拉碳炼钢方式下钢水同时脱磷保碳。然而,对于半钢炼钢企业而言,由于脱硫提钒后获得的半钢中碳重量百分含量低(例如,3.4wt%~4.0wt%),半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹,且半钢冶炼时造渣大多采用加入酸性造渣材料,渣系组元单一、成渣速度慢,因此,半钢冶炼高碳钢时几乎都采用增碳法。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的之一在于提供一种能够实现同时脱磷保碳的、采用提钒后半钢冶炼高碳钢的方法。
为了实现上述目的,本发明提供了一种半钢冶炼高碳钢的方法。所述方法采用提钒后半钢为原料,并包括步骤:提钒转炉冶炼时采用浅提钒工艺,以使提钒后的半钢中碳元素含量不小于3.70wt%、温度不低于1290℃;向转炉中装入10~15kg/吨钢的活性石灰和7~10kg/吨钢高镁石灰,然后,向转炉中加入所述半钢,再向转炉中加入硅铁合金,所述硅铁合金加入量能够使得炉渣碱度(R=CaO/SiO2)为2~3;吹炼,待熔池温度升高到1400~1500℃,倒掉炉渣;向转炉中加入12~18kg/吨钢的活性石灰和9~12kg/吨钢高镁石灰进行二次造渣,吹炼,向转炉中加入含锰铁矿,以使炉渣碱度为4~5,形成CaO-SiO2-FeO-MnO低熔点渣系,吹炼3~5min后向转炉内加入冷却剂,继续吹炼至得到目标钢水和终点炉渣;出钢。浅提钒工艺是一种现有技术中存在的提钒工艺。
在本发明的一个示例性实施例中,在所述出钢步骤后,进行溅渣护炉,并将终点炉渣全部保留在转炉内,然后使用上述冶炼高碳钢的方法进行下一炉次的冶炼。
在本发明的一个示例性实施例中,所述目标钢水的温度为1590~1630℃,碳含量为0.30~0.60wt%,磷含量为0.006~0.001wt%。
在本发明的一个示例性实施例中,所述冷却剂的加入量为3~5kg/吨钢。
在本发明的一个示例性实施例中,所述含锰铁矿含有20~35wt%的SiO2、10~20wt%的Mn。
出钢温度控制在该范围主要是防止温吹炼时间短,温度过低脱磷反应进行不彻底,钢水中磷含量过高或吹炼时间长,钢水碳含量偏低,温度过高后导致冶炼后期钢水回磷。冷却剂的加入控制在该范围是为了防止加入量少起不到冷却钢水的目的或加入过多钢水温降过大影响炉内正常升温和脱磷效率。锰矿中硅锰含量控制在该范围主要是为了使二次造渣材料能快速形成低熔点炉渣,且对具有一定的冷却作用。
与现有技术相比,本发明的半钢冶炼高碳钢方法的有益效果包括以下内容中的至少一项:(1)能够有效缩短初期渣形成时间;(2)能够提高前期脱磷效率和降低吹炼过程脱碳速率;(3)能够实现同时脱磷保碳的目的。具体来讲,例如,本发明的半钢冶炼高碳钢的方法通过浅提钒工艺确保入炉半钢质量、终点留渣、第一次造渣采用硅铁代替酸性造渣材料促进快速来渣,提高脱磷效率、第二次造渣采用含锰铁矿并配加冷却剂的方法继续提高脱磷效率和减缓炉内碳氧反应速率,从而达到了采用高拉补吹法进行半钢冶炼高碳钢同时脱磷保碳的目的。
具体实施方式
在下文中,将结合示例性实施例来详细说明本发明的示例。
根据本发明示例性实施例的半钢冶炼高碳钢的方法采用提钒后半钢为原料,并且所述方法包括步骤:提钒转炉冶炼时采用浅提钒工艺,以使提钒后的半钢中碳元素重量百分比不小于3.70wt%、温度不低于1290℃;向转炉中装入10~15kg/吨钢的活性石灰和7~10kg/吨钢高镁石灰,然后,向转炉中加入所述半钢,再向转炉中加入硅铁合金,所述硅铁合金加入量能够使得炉渣碱度R=CaO/SiO2为2~3;吹炼,待熔池温度升高到1400~500℃,倒掉炉渣;向转炉中加入12~18kg/吨钢的活性石灰和9~12kg/吨钢高镁石灰,吹炼,向转炉中加入含锰铁矿,以使炉渣碱度为4~5,并形成CaO-SiO2-FeO-MnO渣系,吹炼3~5min后向转炉内加入冷却剂,继续吹炼至得到目标钢水和终点炉渣;出钢。这里,所述目标钢水的温度可以为1590~1630℃,碳含量可以为0.30~0.60wt%,磷含量可以为0.006~0.001wt%,但本发明不限于此,目标钢水的温度、碳含量和磷含量也可根据要求适当调整。
上述示例性实施例的方法能够有效解决半钢炼钢因温度低,酸性成渣元素少,成渣组元单一导致的初期渣形成时间长,成渣困难且脱磷率低的问题;同时通过不同的时期加入不同的造渣材料,有效的减缓了炉内碳氧反应速率,达到了终点保碳的目的,有效的实现了半钢冶炼高碳钢时同时脱磷保碳的目的。
在本发明的一个示例性实施例中,半钢冶炼高碳钢的方法在上述示例性实施例的方法的基础上还包括,在所述出钢步骤后,进行溅渣护炉,并将终点炉渣全部保留在转炉内,然后按照上述示例性实施例的方法重复进行下一炉次的冶炼。
在本发明的一个示例性实施例中,所述半钢冶炼高碳钢的方法可以通过以下步骤实现:
1、提钒转炉冶炼时采用浅提钒工艺,确保提钒后的半钢C≥3.70wt%,T≥1290℃。
2、转炉上一炉终点炉渣溅渣护炉后全部留在炉内,并以装入半钢重量为基准加入吨钢10~15kg的活性石灰及吨钢7~10kg的高镁石灰将炉渣稠化,将半钢兑入炼钢转炉,再向转炉中加入硅铁合金,硅铁合金加入量以控制初期炉渣碱度(R=CaO/SiO2)在2~3为基准。吹炼3~5min后,熔池温度升高到1400~500℃,倒掉炉渣。其中,所述硅铁按重量百分比计算含有73wt%~78wt%的Si,还含1wt%~2wt%的Mn。所述活性石灰以石灰的总量为基准,含有不低于85%的CaO。以高镁石灰的总量为基准,其中含有45wt%~55wt%的CaO,30wt%~50wt%的MgO。
3、倒掉第一批富磷炉渣后进行二次造渣。以装入半钢重量为基准加入吨钢12~18kg活性石灰及吨钢9~12kg高镁石灰并下枪开始吹炼,待石灰熔化后向转炉内加入含锰铁矿,含锰铁矿的加入量以控制终点炉渣碱度在4~5之间为基准。吹炼3~5min后向转炉内加入冷却剂吨钢3~5kg,以减少炉内将碳速率,继续吹炼3~5min,稠渣出钢,得到温度为1590~1630℃,碳含量为0.30~0.60wt%,磷含量为0.006~0.001wt%的终点钢水。其中,所述加入含铁锰矿以其总量为基准,含有20~35wt%的SiO2,10~20wt%的Mn。加入所述锰矿的目的除了满足终点炉渣碱度的需要,还因为加入锰矿后形成的CaO-SiO2-FeO-MnO渣系具有较低的熔点,能快速形成炉渣,缩短来渣时间,提高脱磷效率,防止炉渣返干。所述冷却剂为以炼钢污泥为主原料制得,在优选的情况下,以冷却剂的总重为基准,其中含有10wt%~15wt%的CaO、5wt%~10wt%的SiO2、5wt%~10wt%的MgO、40wt%~50wt%的铁氧化物,其余为水分和不可避免的杂质。在本发明中,冷却剂不仅可以是炼钢污泥,也可以为其它半钢炼钢用常规冷却剂,例如,氧化铁皮球、铁矿石等。
4、出完钢后溅渣护炉,保留终点高氧化性高碱度炉渣并以下一炉装入半钢重量为基准加入吨钢10~15kg活性石灰及吨钢7~10kg高镁石灰将炉渣稠化用于下一炉前期造渣脱磷,如此循环。
以下,为了更好地理解本发明,下面结合具体示例来进一步说明本发明示例性实施例。在本发明中,如果不存在相反的说明,则通常提到的物质中各元素或成分的含量均是重量百分含量(用“wt%”表示)。
示例1
某厂以提钒后的半钢为原料冶炼轴承钢GCr15,该钢种成品判钢要求钢中碳含量0.95wt%~1.03wt%,炼钢转炉公称容量为120t。
采用浅提钒工艺对铁水提钒后得到的半钢C为3.70wt%,温度为1310℃,Si为痕迹,重量为130t。采用高拉补吹法进行冶炼,冶炼前一炉为低硫钢种,出完钢后溅渣护炉,并全部保留终点炉渣,向转炉内加入1.3t活性石灰(85wt%的CaO)和1t高镁石灰(45wt%的CaO,30wt%的MgO)将炉渣稠化。兑入半钢,根据初渣碱度要求加入硅铁(73wt%的Si,1wt%的Mn)1t,吹炼5min后倒炉,倒掉富磷炉渣进行二次造渣。向转炉中加入1.6t活性石灰(85wt%的CaO)及1.2t高镁石灰(45wt%的CaO,30wt%的MgO),待石灰熔化后加入含锰铁矿(20wt%的SiO2,10wt%的Mn)1t,吹炼3min后向转炉内加入冷却剂400kg,继续吹炼5min后,稠渣出钢,得到温度为1590℃,碳含量为0.3wt%,磷含量为0.006wt%的终点钢水。
示例2
某厂以提钒后的半钢为原料冶炼P72LXB,该钢种成品判钢要求钢中碳含量0.70wt%~74wt%,炼钢转炉公称容量为120t。
采用浅提钒工艺对铁水提钒后得到的半钢C为3.95wt%,温度为1290℃,Si为痕迹,重量为135t。采用高拉补吹法进行冶炼,冶炼前一炉为低硫钢种,出完钢后溅渣护炉,并全部保留终点炉渣,向转炉内加入2t活性石灰(90wt%的CaO)和1.35t高镁石灰(55wt%的CaO,45wt%的MgO)将炉渣稠化。兑入半钢,根据初渣碱度要求加入硅铁(75wt%的Si,2wt%的Mn)1.32t,吹炼4min后倒炉,倒掉富磷炉渣进行二次造渣。向转炉中加入1.9t活性石灰(90wt%的CaO)及1.5t高镁石灰(55wt%的CaO,45wt%的MgO),待石灰熔化后加入含锰铁矿(35wt%的SiO2,20wt%的Mn)800kg,吹炼4min后向转炉内加入冷却剂675kg,继续吹炼3min后,稠渣出钢,得到温度为1610℃,碳含量为0.60wt%,磷含量为0.007wt%的终点钢水。
示例3
某厂以提钒后的半钢为原料冶炼P82LXA,该钢种成品判钢要求钢中碳含量0.79wt%~0.84wt%,炼钢转炉公称容量为120t。
采用浅提钒工艺对铁水提钒后得到的半钢C为3.80wt%,温度为1300℃,Si为痕迹,重量为136t。采用高拉补吹法进行冶炼,冶炼前一炉为低硫钢种,出完钢后溅渣护炉,并全部保留终点炉渣,向转炉内加入1.5t活性石灰(88wt%的CaO)和1.2t高镁石灰(45wt%的CaO,50wt%的MgO)将炉渣稠化。兑入半钢,根据初渣碱度要求加入硅铁(78wt%的Si,1.5wt%的Mn)1.2t,吹炼3min后倒炉,倒掉富磷炉渣进行二次造渣。向转炉中加入1.7t活性石灰(88wt%的CaO)及1.3t高镁石灰(45wt%的CaO,50wt%的MgO),待石灰熔化后加入含锰铁矿(25wt%的SiO2,15wt%的Mn)900kg,吹炼5min后向转炉内加入冷却剂500kg,继续吹炼4min后,稠渣出钢,得到温度为1630℃,碳含量为0.35wt%,磷含量为0.010wt%的终点钢水。
综上所述,本发明的半钢冶炼高碳钢的方法通过浅提钒工艺确保入炉半钢质量、终点留渣、第一次造渣采用硅铁代替酸性造渣材料促进快速来渣,提高脱磷效率、第二次造渣采用含锰铁矿并配加冷却剂的方法继续提高脱磷效率和减缓炉内碳氧反应速率,从而达到了采用高拉补吹法进行半钢冶炼高碳钢同时脱磷保碳的目的。
尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明,但是本领域普通技术人员应该清楚,在不脱离权利要求的精神和范围的情况下,可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (5)

1.一种半钢冶炼高碳钢的方法,所述方法采用提钒后半钢为原料,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
提钒转炉冶炼时采用浅提钒工艺,以使提钒后的半钢中碳元素含量不小于3.70wt%、温度不低于1290℃;
向转炉中装入10~15kg/吨钢的活性石灰和7~10kg/吨钢的高镁石灰,然后,向转炉中加入所述半钢,再向转炉中加入硅铁合金,所述硅铁合金加入量能够使得炉渣碱度为2~3;
吹炼,待熔池温度升高到1400~1500℃,倒掉炉渣;
向转炉中加入12~18kg/吨钢的活性石灰和9~12kg/吨钢的高镁石灰进行二次造渣,吹炼,向转炉中加入含锰铁矿,以使炉渣碱度为4~5,并形成CaO-SiO2-FeO-MnO低熔点渣系,吹炼3~5min后向转炉内加入冷却剂,继续吹炼至得到目标钢水和终点炉渣,其中,所述目标钢水的碳含量为0.30~0.60wt%;
出钢。
2.根据权利要求1所述的半钢冶炼高碳钢的方法,其特征在于,在所述出钢步骤后,进行溅渣护炉,并将终点炉渣全部保留在转炉内,然后使用权利要求1所述的冶炼高碳钢的方法进行下一炉次的冶炼。
3.根据权利要求1所述的半钢冶炼高碳钢的方法,其特征在于,所述目标钢水的温度为1590~1630℃,磷含量为0.006wt%、0.007wt%或0.010wt%。
4.根据权利要求1所述的半钢冶炼高碳钢的方法,其特征在于,所述冷却剂的加入量为3~5kg/吨钢。
5.根据权利要求1所述的半钢冶炼高碳钢的方法,其特征在于,所述含锰铁矿含有20~35wt%的SiO2、10~20wt%的Mn。
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