CN102876844A

CN102876844A - 应用预熔型铁酸钙进行rh钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法

Info

Publication number: CN102876844A
Application number: CN2012102261666A
Authority: CN
Inventors: 陈云天
Original assignee: LIAONING TIANHE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LIAONING TIANHE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明提出了一种应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，该方法主要包括：转炉出钢，RH精炼炉深脱磷(真空喷预熔型铁酸钙粉剂)，扒渣，调温及搅拌，脱氧、精炼、合金化处理及连铸。使用该方法进行深脱磷，脱磷率可达80％以上，能将钢液中磷含量稳定控制在0.003％以下，脱磷效率高且稳定，减轻了转炉冶炼强度，增加转炉寿命，同时还可以降低石灰消耗、降低氧耗、节约电能，并且减少了钢铁料消耗，提高金属收得率。

Description

应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，用于在炉外精炼过程中，应用预熔型铁酸钙脱除钢中的磷，尤其是应用预熔型铁酸钙在RH(Ruhstahl hausen Process的缩写，炼钢的一种真空脱气方法)精炼炉进行钢水炉外精炼过程中生产超低磷钢的方法。

背景技术

磷在钢中通常是有害元素，因为磷在钢中的偏析比较严重，使钢韧性变坏，产生“冷脆”现象，尤其在低温条件下，更容易发生“冷脆”。磷的偏析还会造成钢的各向异性，降低焊接性能、引起不锈钢的腐蚀疲劳，因此要严加控制。在传统技术中，钢中的磷一般要求控制在0.02％以下，但随着科学技术的迅猛发展，高级优质钢对钢材冶金质量要求不断提高，尤其对钢中磷含量提出更苛刻的要求。一些低温用钢、海洋用钢、抗氢裂纹钢和部分厚钢板要求钢中的磷含量小于0.01％甚至0.005％；为了防止奥氏体不锈钢产生应力腐蚀裂纹，要求钢中磷含量小于0.005％。

目前钢厂大多采用“双渣法”，即在转炉冶炼中采用两次造渣；或“双联法”，即采取一座转炉将铁水冶炼一半时间后倒入另一座转炉中继续进行冶炼的方法，这两种方法的不足在于工艺复杂，冶炼时间长，转炉生产率不能得到充分发挥。还有一种方式是对铁水预先进行“三脱”，即脱硅、脱硫、脱磷，如日本的钢铁企业，其不足是需用设备多，投资大、工艺复杂、热损大，且由于“三脱”后的铁水温度低，使转炉冶炼时加入的废钢量大大减少。因此，为了生产这些低磷、超低磷钢，常规的转炉冶炼方法已经不能满足这些钢种对磷的要求，所以有待研究辅助以炉外精炼来脱磷的方法，从而实现生产超低磷钢。

发明内容

本发明是针对上述现有技术中存在的问题提出的，其目的是提供一种应用预熔型铁酸钙在RH精炼炉进行钢水炉外精炼脱磷，能将钢液中磷含量稳定控制在0.003％以下，效果明显、稳定，并确保和提高精炼钢的质量，降低冶炼成本的炉外精炼脱磷生产超低磷钢的工艺方法。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案如下，应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法主要包括以下步骤：

(1)转炉出钢：转炉冶炼结束后，将转炉终点磷含量控制在0.03％以下，出钢温度控制在1550℃～1680℃，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；

(2)RH精炼炉深脱磷：钢包运送至RH精炼工位，降下RH浸入管，进行抽真空操作，达到一定真空度后由浸入管提升气体入口通入气体，然后由RH真空室顶部降下喷粉枪，由喷粉枪向流经真空室内钢液喷入预熔型铁酸钙粉剂，喷粉结束后保持一段净循环，然后破空对钢液进行吹氩搅拌处理；

(3)扒渣：精炼脱磷结束后将钢包运送至扒渣工位，利用扒渣机将脱磷处理后钢液表面的熔渣扒除，然后加入钢包覆盖剂；

(4)调温及搅拌：在LF精炼炉(Ladle Furnace钢包精炼炉)对钢液进行调温处理以及搅拌处理，处理结束后钢水温度应控制在1570℃～1600℃；

(6)脱氧、精炼、合金化处理：根据不同钢种冶炼要求向钢液里加入脱氧剂进行脱氧处理，脱氧结束后进行精炼处理，之后再向钢液加入合金进行合金化操作，脱氧、精炼及合金化过程中也要进行氩气搅拌操作；

(7)连铸：采用全程保护浇注。

其中，所述的挡渣处理是采用挡渣塞、挡渣球或者挡渣锥中的任意一种方式来实现。

所述的RH真空室内真空度应在100～1000Pa，RH提升气体为Ar和N₂的一种或两种的混合气体，提升气体流量控制在100～2000NL/min。

所述的预熔型铁酸钙粉剂一次性由RH喷枪设备加入钢液，输送气体为Ar和N₂的一种或两种的混合气体，输送气压控制在0.1～2MPa，粉剂的输送速率控制在1～10Kg/s，喷粉后钢液净循环时间控制在1～10min。

所述的预熔型铁酸钙用量控制在1～10Kg/吨钢，粒度控制在0.01mm～5mm。

所述的预熔型铁酸钙其主要物象组成为CaO·Fe₂O₃、2CaO·Fe₂O₃、CaO·2Fe₂O₃的一种或几种的混合物，以及其他不可避免的杂质。

所述的RH破空后的对钢液进行吹氩搅拌处理，氩气的流量控制在10～500NL/min(标准升每分钟)，处理时间控制在1～15min。

所述的扒渣在扒渣站进行，采用真空吸渣机或机械扒渣机中的任意一种设备来实现。

所述的钢包覆盖剂的加入量控制在1～10Kg/吨钢。

所述的脱氧、精炼、合金化处理过程中的氩气搅拌流量在1～100NL/min。

另外，值得一提的是：本发明中的脱磷剂预熔型铁酸钙的制备方法主要包括以下步骤：

第一步：准备原料，原料包括富含氧化钙的材料与富含氧化铁的材料；

第二步：将第一步中准备的原料分别制成粉末；

第三步：混合，将第二步中制备的粉末按一定比例混合；

第四步：熔炼，将混合好的粉末加入高温窑炉中，在温度1450～1600℃进行熔炼；

第五步：熔融出炉后结晶冷却；

第六步：破碎成型，经破碎，制成富含CaO和Fe₂O₃、粒度为0.01～5mm的粉状低熔点铁钙质预熔型脱磷剂。

其中，原料中的富含氧化钙的材料包括方解石、石灰石、白云石等矿物原料以及富含氧化钙的电石渣、生石灰粉、造纸白泥、钙粉等各种工业废弃物。原料中的富含氧化铁的材料包括铁矿粉等矿物原料以及工业生产过程中产生的富含氧化铁的铁皮、铁鳞、尘泥等工业废弃物。上述原料中工业废弃物为主要组成部分，矿物原料为次要组成部分。并且上述两类材料的重量百分比范围分别是：富含氧化铁的材料是30％～70％；富含氧化钙的材料是30％～70％。

最后，制备好的炼钢用铁钙质预熔型脱磷剂产品的成分范围是：CaO 25～75％、Fe₂O₃25～75％、SiO₂≤8％、F^-≤2％、杂质总含量≤5％。

使用本发明的方法进行深脱磷，其脱磷率可达80％以上，能使钢中磷元素含量稳定控制在0.003％以下。与现有技术相比，脱磷效率高且稳定，减轻转炉冶炼强度，增加转炉寿命，同时还可以降低石灰消耗、降低氧耗、节约电能，并且减少了钢铁料消耗，提高了金属收得率。并且由于预熔型脱磷剂的原料主要取自工业废弃物，使得废物再利用，能够进一步降低生产成本。

具体实施方式

以下，详细说明本发明的优选实施例。在此之前需要说明的是，本说明书及权利要求书中所使用的术语或词语不能限定解释为通常的含义或辞典中的含义，而应当立足于为了以最佳方式说明其发明发明人可以对术语的概念进行适当定义的原则解释为符合本发明技术思想的含义和概念。随之，本说明书所记载的实施例中表示的结构只是本发明最佳实施例之一，并不能完全代表本发明的技术思想，因此应该理解到对于本发明而言可能会存在能够进行替换的各种等同物和变形例。

下面以几个具体实施例来说明本发明的方法及其产生的效果。

实施例1：

转炉冶炼结束后，转炉终点磷含量控制在0.03％以下，出钢温度控制在1590℃左右，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；出完钢后将钢包运送至RH精炼工位，降下RH浸入管，进行抽真空操作，控制真空度在150Pa，然后由浸入管提升气体入口通入Ar，流量为150NL/min，然后由RH真空室顶部降下喷粉枪，由喷粉枪向流经真空室内钢液喷入预熔型铁酸钙粉剂，预熔型铁酸钙粉剂用量控制在7～9Kg/吨钢，粒度控制在0.01mm～5mm，输送气体为Ar，输送气体压控制在0.2MPa，粉剂的输送速率为1～2Kg/s，喷粉后钢液净循环时间控制在8～10min，然后破空对钢液进行吹氩搅拌，氩气的流量控制在50NL/min，吹氩搅拌时间控制在12～15min，精炼处理结束停止氩气搅拌，将钢包开出RH精炼工位；将钢包运送至扒渣工位，利用扒渣机将脱磷处理后钢液表面的熔渣扒除，然后加入3Kg/吨钢的钢包覆盖剂；再将钢包运送至精炼炉对钢液进行调温处理，将钢水温度应控制在1570℃～1600℃；然后向钢液里加入脱氧剂进行脱氧处理，脱氧结束后进行精炼处理，然后向钢液加入合金进行合金化操作；整个调温、脱氧、精炼以及合金化过程中都要进行吹氩搅拌处理，氩气流量为100NL/min；连铸采用全程保护浇注。

实施例2：

转炉冶炼结束后，转炉终点磷含量控制在0.03％以下，出钢温度控制在1630℃左右，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；出完钢后将钢包运送至RH精炼工位，降下 RH浸入管，进行抽真空操作，控制真空度在300Pa，然后由浸入管提升气体入口通入Ar，流量为800NL/min，然后由RH真空室顶部降下喷粉枪，由喷粉枪向流经真空室内钢液喷入预熔型铁酸钙粉剂，预熔型铁酸钙粉剂用量控制在5～7Kg/吨钢，粒度控制在0.01mm～5mm，输送气体为Ar，输送气体压控制在0.5MPa，粉剂的输送速率为4Kg/s左右，喷粉后钢液净循环时间控制在5～7min，然后破空对钢液进行吹氩搅拌，氩气的流量控制在200NL/min，吹氩搅拌时间控制在8～10min，精炼处理结束停止氩气搅拌，将钢包开出RH精炼工位；将钢包运送至扒渣工位，利用扒渣机将脱磷处理后钢液表面的熔渣扒除，然后加入5Kg/吨钢的钢包覆盖剂；再将钢包运送至精炼炉对钢液进行调温处理，将钢水温度应控制在1570℃～1600℃；然后向钢液里加入脱氧剂进行脱氧处理，脱氧结束后进行精炼处理，然后向钢液加入合金进行合金化操作；整个调温、脱氧、精炼以及合金化过程中都要进行吹氩搅拌处理，氩气流量为60NL/min；连铸采用全程保护浇注。

实施例3：

转炉冶炼结束后，转炉终点磷含量控制在0.03％以下，出钢温度控制在1650℃左右，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；出完钢后将钢包运送至RH精炼工位，降下RH浸入管，进行抽真空操作，控制真空度在500Pa，然后由浸入管提升气体入口通入Ar，流量为1200NL/min，然后由RH真空室顶部降下喷粉枪，由喷粉枪向流经真空室内钢液喷入预熔型铁酸钙粉剂，预熔型铁酸钙粉剂用量控制在3～5Kg/吨钢，粒度控制在0.01mm～5mm，输送气体为Ar，输送气体压控制在1MPa，粉剂的输送速率为5～6Kg/s，喷粉后钢液净循环时间控制在3～5min，然后破空对钢液进行吹氩搅拌，氩气的流量控制在340NL/min，吹氩搅拌时间控制在5～7min，精炼处理结束停止氩气搅拌，将钢包开出RH精炼工位；将钢包运送至扒渣工位，利用扒渣机将脱磷处理后钢液表面的熔渣扒除，然后加入8Kg/吨钢的钢包覆盖剂；再将钢包运送至精炼炉对钢液进行调温处理，将钢水温度应控制在1570℃～1600℃；然后向钢液里加入脱氧剂进行脱氧处理，脱氧结束后进行精炼处理，然后向钢液加入合金进行合金化操作；整个调温、脱氧、精炼以及合金化过程中都要进行吹氩搅拌处理，氩气流量为30NL/min；连铸采用全程保护浇注。

实施例4：

转炉冶炼结束后，转炉终点磷含量控制在0.03％以下，出钢温度控制在1680℃左右，出钢过程中不对钢液进行脱氧处理，且出钢过程中采用挡渣处理；出完钢后将钢包运送至RH精炼工位，降下RH浸入管，进行抽真空操作，控制真空度在800Pa，然后由浸入管提升气体入口通入Ar，流量为1600NL/min，然后由RH真空室顶部降下喷粉枪，由喷粉枪向流经真空室内钢液喷入预熔型铁酸钙粉剂，预熔型铁酸钙粉剂用量控制在1～3Kg/吨钢，粒度控制在0.01mm～5mm，输送气体为Ar，输送气体压控制在1.5MPa，粉剂的输送速率为8～10Kg/s，喷粉后钢液净循环时间控制在2～4min，然后破空对钢液进行吹氩搅拌，氩气的流量控制在470NL/min，吹氩搅拌时间控制在2～4min，精炼处理结束停止氩气搅拌，将钢包开出RH精炼工位；将钢包运送至扒渣工位，利用扒渣机将脱磷处理后钢液表面的熔渣扒除，然后加入10Kg/吨钢的钢包覆盖剂；再将钢包运送至精炼炉对钢液进行调温处理，将钢水温度应控制在1570℃～1600℃；然后向钢液里加入脱氧剂进行脱氧处理，脱氧结束后进行精炼处理，然后向钢液加入合金进行合金化操作；整个调温、脱氧、精炼以及合金化过程中都要进行吹氩搅拌处理，氩气流量为10NL/min；连铸采用全程保护浇注。

以上实施例1～4是在100吨转炉、100吨RH-KTB精炼炉(RH精炼炉的一种，即采用R H真空顶吹氧技术)以及100吨LF精炼炉上进行炼钢的，其深脱磷效果见表1。

表1应用预熔型铁酸钙进行炉外精炼深脱磷结果

实施例	初始磷，％	成品磷，％	脱磷率，％
				实施例1	0.027	0.0029	89.3
实施例2	0.016	0.0023	85.6
				实施例3	0.013	0.0025	80.8
实施例4	0.026	0.0030	88.5

由此可见，使用本发明的方法生产出的钢材的脱磷率高，且工艺清楚、设备简单，适于工业生产及推广。

需要注意的是，尽管本发明已参照具体实施方式进行描述和举例说明，并且在具体实施方式中给出了应用预熔型铁酸钙进行RH 钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法的具体工艺步骤。但是并不意味着本发明限于这些描述的实施方式。本领域技术人员可以从中衍生出许多不同的变体，它们都将覆盖于本发明权利要求的真实精神和范围中。

Claims

1.一种应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：

该方法主要包括以下步骤：

(4)调温及搅拌：在LF精炼炉对钢液进行调温处理以及搅拌处理，处理结束后钢水温度应控制在1570℃～1600℃；

(5)脱氧、精炼、合金化处理：根据不同钢种冶炼要求向钢液里加入脱氧剂进行脱氧处理，脱氧结束后进行精炼处理，之后再向钢液加入合金进行合金化操作，脱氧、精炼及合金化过程中也要进行氩气搅拌操作；

(6)连铸：采用全程保护浇注。

2.根据权利要求1所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：第一步中所述的挡渣处理是采用挡渣塞、挡渣球或者挡渣锥中的任意一种方式来实现。

3.根据权利要求1或2所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：第二步中所述的RH真空室内真空度应在100～1000Pa，RH提升气体为Ar和N₂的一种或两种的混合气体，提升气体流量控制在100～2000NL/min。

4.根据权利要求3所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：第二步中所述的预熔型铁酸钙粉剂一次性由RH喷枪设备加入钢液，输送气体为Ar和N₂的一种或两种的混合气体，输送气压控制在0.1～2MPa，粉剂的输送速率控制在1～10Kg/s，喷粉后钢液净循环时间控制在1～10min。

5.根据权利要求4所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：所述的预熔型铁酸钙用量控制在1～10Kg/吨钢，粒度控制在0.01mm～5mm。

6.根据权利要求5所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：所述的预熔型铁酸钙其主要物象组成为CaO·Fe₂O₃、2CaO·Fe₂O₃、CaO·2Fe₂O₃的一种或几种的混合物，以及其他不可避免的杂质。

7.根据权利要求6所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：所述的RH破空后的对钢液进行吹氩搅拌处理，氩气的流量控制在10～500NL/min，处理时间控制在1～15min。

8.根据权利要求7所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：所述的扒渣在扒渣站进行，采用真空吸渣机或机械扒渣机中的任意一种设备来实现。

9.根据权利要求8所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：所述的钢包覆盖剂的加入量控制在1～10Kg/吨钢。

10.根据权利要求9所述的应用预熔型铁酸钙进行RH钢水炉外精炼生产超低磷钢的方法，其特征在于：所述的脱氧、精炼、合金化处理过程中的氩气搅拌流量在1～100NL/min。