CN102839251B - 低磷钢的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种低磷钢的冶炼方法，包括：将废钢兑铁水后经转炉吹炼脱磷获得脱磷钢液及脱磷炉渣；向转炉中加入铝矾土，吨钢加入量为5-15kg，并控制所述脱磷炉渣中Al2O3的质量分数为10-15%；加入铝矾土1-2分钟后，将所述脱磷炉渣倒出转炉；将所述脱磷钢液经转炉吹炼脱碳后获得低磷钢水及脱碳炉渣；转炉出钢并将脱碳炉渣倒出转炉。本发明提供的一种低磷钢的冶炼方法，最终可实现转炉脱磷阶段（倒出的渣量/脱磷总的渣量）≥70%，抑制回磷，同时造渣原料更加环保，不污染环境，最终获得的低磷钢水中磷的质量分数能够达到0.0060%以下。

Description

低磷钢的冶炼方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢技术领域，特别涉及低磷钢的冶炼方法。
背景技术
传统的转炉冶炼采用“加废钢、铁水→转炉吹炼→转炉出钢”工艺。该方法适用于冶炼一般质量要求的钢种。随着对洁净钢要求的提高，钢中磷含量要求达到0.0080%以下，加大了转炉脱磷的难度。为了生产超低磷钢，目前主要有两种工艺：（1）采用双渣冶炼的工艺，在脱磷结束后进行倒渣操作，倒掉一部分脱磷炉渣，再进行吹炼。但是在操作中为了保证脱磷效果，均采用高抢位操作，首先采用生成FeO的工艺，促进生成低熔点炉渣，利用FeO的氧化性进行脱磷，此工艺的缺点是：由于采用高抢位操作，容易溢渣；由于倒掉的炉渣中FeO含量较高，造成铁损较大。（2）采用双联转炉的工艺，即采用两个转炉冶炼的工艺，一个转炉脱磷，一个转炉脱碳，但是对于很多工厂而言，条件不允许，不能够实现两个转炉双联操作。
双渣冶炼工艺的难点是实现脱磷阶段快速造渣和快速倒渣工艺，目前一般采用加入CaF2的工艺，但是CaF2污染严重。
公开号为101314805，公开日为2008-12-03的中国专利，公开了一种中磷铁水转炉高效脱磷冶炼方法，该方法也在脱磷结束后实施倒渣操作，脱磷渣碱度控制在2.0～3.0，倒渣温度控制在1470℃。通过该方法，脱碳终点钢中磷含量能够控制在低于0.01％，但是该专利没有提供有利于脱磷渣倒出的方法。
公开号为1182799，公开日为1998-05-27的中国专利，公开了一种铁水预脱磷方法，该方法利用转炉且使用合成渣进行铁水预脱磷，萤石用量达到了5.6～8.0kg/t，但是萤石的污染大，在实际操作中应尽量避免使用。
发明内容
本发明的目的在于，解决现有低磷钢冶炼过程中污染大、脱磷炉渣化渣效果差，脱磷炉渣流动性差，钢水中磷含量高的问题，提供一种环保且能有效的提高脱磷炉渣化渣效果和脱磷炉渣流动性，降低钢水中磷含量的低磷钢生产方法。
本发明提供的一种低磷钢的冶炼方法，包括：将废钢兑铁水后经转炉吹炼脱磷获得脱磷钢液及脱磷炉渣；
向转炉中加入铝矾土，吨钢加入量为5-15kg，并控制所述脱磷炉渣中Al2O3的质量分数为10-15%；
加入铝矾土1-2分钟后，将所述脱磷炉渣倒出转炉；
将所述脱磷钢液经转炉吹炼脱碳后获得低磷钢水及脱碳炉渣；
转炉出钢并将脱碳炉渣倒出转炉。
进一步，所述脱磷炉渣的组分质量百分比为：
CaO：25-34，SiO2：15-22，MnO：3-5，FeO：5-10，MgO：6-12，余量为Fe和微量元素。
进一步，将废钢兑铁水后经转炉吹炼脱磷时，控制所述脱磷炉渣的碱度为1.1-2.3。
进一步，所述脱碳炉渣的组分质量百分比为：
CaO：44-50，SiO2：10-14，MnO：1-2.4，FeO：12-20，MgO：9-13，余量为Fe和微量元素。
进一步，将所述脱磷钢液经转炉吹炼脱碳时，控制所述脱碳炉渣碱度为3.7-4.2。
进一步，所述低磷钢水中磷的质量百分数在0.0060%以下。
本发明提供的一种低磷钢的冶炼方法，在一个转炉上实现超低磷钢的生产，热量比较富裕，冶炼时间较短。脱磷炉渣采用加入Al2O3降低炉渣的粘度，倒渣顺利，最终可实现脱磷转炉（倒出的渣量/脱磷总的渣量）≥70%，且由于加入Al2O3降低炉渣的粘度，脱磷炉渣流动性好，就可以采用低枪位操作，脱磷炉渣的FeO含量较低（5-10%），铁损较小。加入铝矾土替换传统工艺中的萤石进行化渣，避免了传统工艺污染大的问题。最终获得的低磷钢水中磷的质量分数能够达到0.0060%以下。
具体实施方式
采用双渣工艺冶炼低磷钢，脱磷和脱碳在同一座转炉内进行。在脱磷结束后倒掉一部分脱磷炉渣，再加入新的炉渣，进行吹炼脱碳。这种工艺在实际操作中存在技术难点，例如脱磷阶段炉渣化渣慢，调度跟不上。操作中为了保证脱磷效果，促进生成低熔点炉渣，均采用高抢位操作，以利用FeO的氧化性脱磷，容易溢渣，倒掉的炉渣中FeO含量较高，造成铁损较大。脱磷渣化渣效果不好，炉渣流动性差，倒出不彻底，容易回磷。传统工艺加入萤石化渣，污染大等问题。
针对以上诸多问题，本发明提供了一种能实现降低脱磷渣中FeO含量，降低铁损，增加操作安全性，增加脱磷炉渣流动性，稳定控制磷含量等目的的低磷钢冶炼方法，包括以下几个步骤：
步骤S1-1：将废钢兑铁水后经转炉吹炼脱磷获得脱磷钢液及脱磷炉渣。其中，脱磷炉渣的组分质量百分比为：CaO：25-34，SiO2：15-22，MnO：3-5，FeO：5-10，MgO：6-12，余量为Fe和微量元素。本实施方式充分利用刚倒入转炉的铁水初期温度较低的热力学条件，进行脱磷，可以适当降低转炉脱磷阶段脱磷炉渣的碱度，控制脱磷炉渣的碱度在1.1-2.3之间，这样既能够配合低温铁水的脱磷操作，又能保证脱磷炉渣的良好流动性。此外，由于碱度不高，还大大节约了石灰的消耗。
步骤S2-1：向转炉中加入铝矾土，吨钢加入量为5-15kg，并控制所述脱磷炉渣中Al2O3的质量分数为10-15%。随着脱磷的进行，炉渣中P2O5含量升高，为了保证脱磷效果，有效避免后期的回磷，希望脱磷炉渣能在短时间内倒出，以保证脱磷效果，同时提高转炉生产节奏。实际生产中发现，脱磷炉渣流动性较差，为了能够顺利倒出70%以上的脱磷炉渣，应当适当提高脱磷炉渣的流动性。本实施例经过大量的炉渣热力学计算发现，如果在脱磷炉渣中加入铝矾土，增高炉渣中Al2O3的含量至10-15%，脱磷炉渣的熔点降低，流动性增加，这样能顺利的倒出脱磷炉渣。
步骤S3-1：加入铝矾土1-2分钟后，将所述脱磷炉渣倒出转炉。
步骤S4-1：将所述脱磷钢液经转炉吹炼脱碳后获得低磷钢水及脱碳炉渣。脱碳炉渣的组分质量百分比为：CaO：44-50，SiO2：10-14，MnO：1-2.4，FeO：12-20，MgO：9-13，余量为Fe和微量元素。在将脱磷钢液经转炉吹炼脱碳时，需要控制脱碳炉渣的碱度在3.7-4.2之间。低磷钢水中磷的质量百分数在0.0060%以下。
步骤S5-1：转炉出钢并将脱碳炉渣倒出转炉。
本发明提供的低磷钢的冶炼方法，在一个转炉上实现超低磷钢的生产，热量比较富裕，冶炼时间较短。脱磷炉渣采用加入Al2O3降低炉渣的粘度，倒渣顺利，最终可实现脱磷转炉（倒出的渣量/脱磷总的渣量）≥70%，且由于加入Al2O3降低炉渣的粘度，脱磷炉渣流动性好，就可以采用低枪位操作，脱磷炉渣的FeO含量较低（5-10%），铁损较小。加入铝矾土替换传统工艺中的萤石进行化渣，避免了传统工艺污染大的问题。且采用低枪位控制工艺，提高了搅拌强度，促进了炉渣的脱磷反应。最终获得的低磷钢水中磷的质量分数能够达到0.0060%以下。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例一
本实施例采用220吨顶底复吹转炉，具体操作方法如下：
步骤S1-2：加废钢20吨、兑铁水197吨后，经转炉吹炼脱磷获得脱磷钢液及脱磷炉渣。本实施例采用低抢位控制工艺，吹炼开始时，枪位2.2m，吹炼1分钟后，调节枪位至2.4m，供氧流量为42000Nm3/h，脱磷炉渣的组分质量百分比为：CaO：32.615，SiO2：21.728，MnO：2.523，FeO：5.238，MgO：9.660，Fe和微量元素：28.236。脱磷阶段炉渣的碱度为1.50。
步骤S2-2：向转炉中加入铝矾土1500kg，并控制脱磷炉渣中Al2O3的质量分数为13.25%。
步骤S3-2：加入铝矾土1.5分钟后，将脱磷炉渣倒出转炉。其中倒出的渣量/脱磷总的渣量=78%。
步骤S4-2：将脱磷钢液经转炉吹炼脱碳后获得低磷钢水及脱碳炉渣。转炉吹炼脱碳后，脱碳炉渣的主要组分质量百分比为：CaO：46.726，SiO2：11.271，MnO：2.093，FeO：15.240，MgO：12.821，Fe和微量元素：11.849。脱碳炉渣碱度为4.15。最终钢水磷含量为0.0042%。
步骤S5-2：转炉出钢并将脱碳炉渣倒出转炉。
实施例二
本实施例提供的低磷钢冶炼方法具体操作步骤如下：
步骤S1-3：加废钢21吨、兑铁水196吨后，经转炉吹炼脱磷获得脱磷钢液及脱磷炉渣。本实施例采用低抢位控制工艺，吹炼开始时，枪位2.2m，吹炼1分钟后，调节枪位至2.35m，供氧流量为42000Nm3/h，脱磷炉渣的组分质量百分比为：CaO：27.922，SiO2：16.354，MnO：4.237，FeO：7.980，MgO：7.384，Fe和微量元素：36.123。脱磷阶段炉渣的碱度为1.71。
步骤S2-3：向转炉中加入铝矾土1800kg，并控制脱磷炉渣中Al2O3的质量分数为14.27%。
步骤S3-3：加入铝矾土1.8分钟后，将脱磷炉渣倒出转炉。其中倒出的渣量/脱磷总的渣量=86%。
步骤S4-3：将脱磷钢液经转炉吹炼脱碳后获得低磷钢水及脱碳炉渣。转炉吹炼脱碳后，脱碳炉渣的主要组分质量百分比为：CaO：49.228，SiO2：10.971，MnO：1.213，FeO：17.633，MgO：11.264，Fe和微量元素：10.087。脱碳炉渣碱度为3.57。最终低磷钢水磷含量为0.0038%。
步骤S5-3：转炉出钢并将脱碳炉渣倒出转炉。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种低磷钢的冶炼方法，其特征在于，包括：
将废钢兑铁水后经转炉吹炼脱磷获得脱磷钢液及脱磷炉渣；
向转炉中加入铝矾土，吨钢加入量为5-15kg，并控制所述脱磷炉渣中Al2O3的质量分数为10-15％；
加入铝矾土1-2分钟后，将所述脱磷炉渣倒出转炉；
将所述脱磷钢液经转炉吹炼脱碳后获得低磷钢水及脱碳炉渣，将所述脱磷钢液经转炉吹炼脱碳时，控制所述脱碳炉渣碱度为3.7-4.2，所述低磷钢水中磷的质量百分数在0.0060％以下；
转炉出钢并将脱碳炉渣倒出转炉；
所述脱磷炉渣的组分质量百分比为：CaO：25-34，SiO2：15-22，MnO：3-5，FeO：5-10，MgO：6-12，余量为Fe和微量元素；
将废钢兑铁水后经转炉吹炼脱磷时，控制所述脱磷炉渣的碱度为1.1-2.3；
所述脱碳炉渣的组分质量百分比为：CaO：44-50，SiO2：10-14，MnO：1-2.4，FeO：12-20，MgO：9-13，余量为Fe和微量元素。
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