CN103215406A

CN103215406A - 一种低碳、超低硫钢的冶炼方法

Info

Publication number: CN103215406A
Application number: CN2013101364104A
Authority: CN
Inventors: 王志鹏; 张宏艳; 崔阳; 田志红; 单庆林; 庞在钢; 潘宏伟; 王朝斌; 黄财德; 郭小龙
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: CN103215406B

Abstract

本发明提供了一种低碳、超低硫钢的冶炼方法，包括：将铁水兑入顶底复吹转炉吹炼，全程底吹氩气，出钢时加入小粒白灰、萤石和合金；所得钢水进行LF炉造渣精炼，完成造渣脱硫、升温、合金化；精炼后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。本发明提供的一种低碳、超低硫钢的冶炼方法，冶炼得到的成品碳含量在0.030%-0.040%之间，S含量小于或等于0.0015%，能够满足国内生产低碳超低硫钢种的要求。

Description

一种低碳、超低硫钢的冶炼方法

技术领域

本发明涉及炼钢精炼控制领域，特别涉及一种低碳、超低硫钢的冶炼方法。

背景技术

目前国内生产低碳超低硫钢种大多采取转炉+LF精炼或转炉+LF精炼+RH精炼工艺。转炉脱磷脱碳升温，LF炉升温和深脱硫，RH实现脱气去夹杂，视情况而定是否进行RH精炼，最后全保护浇铸。转炉正常的控碳水平为0.020%-0.040%，合金中的碳会导致合金化过程中钢液增碳0.0050%-0.020%，LF炉电极升温过程会导致钢液增碳40-100ppm，最终在不加入碳的情况下钢中碳含量为0.035%-0.050%。对于成品要求S≤0.0015%的钢种来说LF炉精炼工艺不可替代，碳的控制0.030%-0.040%成为最大的难点。

在该工艺精炼过程中只有转炉具备脱碳能力，增碳环节包括合金化和LF炉的电极。合金化过程的增碳可以通过降低合金中碳含量来控制，LF炉电极增碳与升温时间成比例关系，因此优化工艺减少电极升温时间成为关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳含量在0.030%-0.040%、硫含量小于0.0015%的低碳、超低硫钢的冶炼方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低碳、超低硫钢的冶炼方法，

包括以下步骤：

a）将铁水兑入顶底复吹转炉吹炼，全程底吹氩气，出钢时加入小粒白灰、萤石和合金；

以质量百分比计，所得钢水中C含量<0.030%，Alt含量≥0.035%；

b）所得钢水进行LF炉造渣精炼，完成造渣脱硫、升温、合金化；

LF炉电极升温时间<20min，精炼过程钢液增碳量≤80ppm;

以质量百分比计，LF炉精炼后钢包顶渣成分：CaO50～54％，Al₂O₃22～28%，MgO6～9％，SiO₂4～8%，TFe+MnO≤1.0%；

c）精炼后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品；

以质量百分比计，所得成品中：C0.030-0.040%，S<10ppm。

进一步地，所述步骤a）中全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流量400-800Nm³/h，后半程底吹氩气流量800-1200Nm³/h，顶吹氧气消耗38-45m³/t钢。

进一步地，所述步骤a）中小粒白灰加入量为8kg/t钢，萤石加入量为2kg/t钢，使用合金为微碳合金。

进一步地，所述步骤b）中LF炉造渣精炼时，造渣使用预熔渣造渣，预熔渣成分以质量百分比计为：SiO₂≤5%，CaO48±5%，MgO≤5%，Al₂O₃30±5%，Al5-8%。

进一步地，所述预熔渣分三批加入，升温前加入第一批，升温过程加入后两批，加入比例为2:2:1，升温结束完成造渣。

进一步地，所述步骤b）中造渣脱硫、升温、合金化为一次升温后加入合金，底吹氩气强搅，强搅前钢水温度≥1600℃、钢中Alt≥0.035%，精炼使用低碳合金。

进一步地，所述步骤b）中LF炉的电极采取短弧操作、吹氩搅拌控制系统与电极升降系统连锁，一旦电极接触钢液，可减小吹氩量或抬电极减少电极增碳。

本发明提供的低碳、超低硫钢的冶炼方法，在转炉初步控制碳含量，合金化尽量减少增碳，在关键的LF炉精炼中优化造渣和升温工艺减少电极增碳：

（1）转炉前半程碳氧反应弱的时期进行弱底吹搅拌减少气体消耗，后半程碳氧反应强的时候进行强的底吹搅拌加快碳氧反应速度和碳的传质，从而提高模型的计算精度；

（2）LF炉升温前加入第一批渣料可以有效避免初次升温电极裸弧，使用预熔渣可以有效缩短化渣时间，完成造渣而且升温高于1600℃后加入合金进行底吹强搅，完成合金化和深脱硫。

（3）LF炉电极采取短弧操作、吹氩搅拌控制系统与电极升降系统连锁，一旦电极接触钢液，可减小吹氩量，或抬电极等措施减少电极增碳。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种低碳、超低硫钢的冶炼方法，采取的工艺路线为：转炉冶炼→LF造渣精炼→全保护浇铸”，具体包括以下步骤：

以质量百分比计，所得钢水中C含量<0.030%，Alt含量≥0.035%；

LF炉电极升温时间<20min，精炼过程钢液增碳量≤80ppm;

以质量百分比计，所得成品中：C0.030-0.040%，S<10ppm。

其中，步骤a）中全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流量400-800Nm³/h，后半程底吹氩气流量800-1200Nm³/h，顶吹氧气消耗38-45m³/t钢。

其中，步骤a）中小粒白灰加入量为8kg/t钢，萤石加入量为2kg/t钢，使用合金为微碳合金。

其中，步骤b）中LF炉造渣精炼时，造渣使用预熔渣造渣，预熔渣成分以质量百分比计为：SiO₂≤5%，CaO48±5%，MgO≤5%，Al₂O₃30±5%，Al5-8%。预熔渣分三批加入，升温前加入第一批，升温过程加入后两批，加入比例为2:2:1，升温结束完成造渣。

其中，步骤b）中造渣脱硫、升温、合金化为一次升温后加入合金，底吹氩气强搅，强搅前钢水温度≥1600℃、钢中Alt≥0.035%，精炼使用低碳合金。

其中，步骤b）中LF炉的电极采取短弧操作、吹氩搅拌控制系统与电极升降系统连锁，一旦电极接触钢液，可减小吹氩量或抬电极减少电极增碳。

本发明提供的一种低碳、超低硫钢的冶炼方法的技术原理为：转炉吹氧后半程碳氧反应强的时候进行强的底吹搅拌加快碳氧反应速度和碳的传质，从而提高模型的计算精度，实现低碳出钢。LF炉升温前加入第一批渣料实现埋弧升温，优化造渣和升温工艺较少升温时间和造渣时间。LF炉电极采取短弧操作提高加热效率，钢包吹氩搅拌控制系统与电极升降系统连锁，一旦电极接触钢液减小吹氩量或抬电极等措施尽量避免电极接触钢液，从而减少电极增碳。

实施例1

300吨顶底复吹转炉炼钢，全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流400NL/min,后半程底吹氩气流800NL/min,顶吹氧气消耗38m³/t钢（见表1），出钢过程加入小粒白灰8kg/吨钢和萤石2kg/吨钢。LF炉完成造渣和升温后进行强搅拌脱硫，LF炉电极升温时间18min，强搅前温度为1611℃（见表1），钢包终渣成分的质量百分比为：CaO50.34％，Al₂O₃25.63%，MgO6.56％，SiO₂7.02%，TFe0.22%，MnO0.27%（见表2）。转炉、LF炉到站、处理过程和处理结束钢液成分见表3。精炼结束后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。

实施例2

300吨顶底复吹转炉炼钢，全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流685NL/min,后半程底吹氩气流1200NL/min,顶吹氧气消耗42m³/t钢（见表1），出钢过程加入小粒白灰8kg/吨钢和萤石2kg/吨钢。LF炉完成造渣和升温后进行强搅拌脱硫，LF炉电极升温时间17min，强搅前温度为1608℃（见表1），钢包终渣成分的质量百分比为：CaO53.12％，Al₂O₃26.24%，MgO6.52％，SiO₂4.43%，TFe0.53%，MnO0.35%（见表2）。转炉、LF炉到站、处理过程和处理结束钢液成分见表3。精炼结束后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。

实施例3

300吨顶底复吹转炉炼钢，全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流639NL/min,后半程底吹氩气流1025NL/min,顶吹氧气消耗41m³/t钢（见表1），出钢过程加入小粒白灰8kg/吨钢和萤石2kg/吨钢。LF炉完成造渣和升温后进行强搅拌脱硫，LF炉电极升温时间19min，强搅前温度为1604℃（见表1），钢包终渣成分的质量百分比为：CaO53.46％，Al₂O₃25.33%，MgO7.14％，SiO₂6.26%，TFe0.61%，MnO0.32%（见表2）。转炉、LF炉到站、处理过程和处理结束钢液成分见表3。精炼结束后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。

实施例4

300吨顶底复吹转炉炼钢，全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流800NL/min,后半程底吹氩气流971NL/min,顶吹氧气消耗43m³/t钢（见表1），出钢过程加入小粒白灰8kg/吨钢和萤石2kg/吨钢。LF炉完成造渣和升温后进行强搅拌脱硫，LF炉电极升温时间16min，强搅前温度为1605℃（见表1），钢包终渣成分的质量百分比为：CaO50.79％，Al₂O₃26.05%，MgO7.16％，SiO₂6.28%，TFe0.25%，MnO0.18%（见表2）。转炉、LF炉到站、处理过程和处理结束钢液成分见表3。精炼结束后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。

实施例5

300吨顶底复吹转炉炼钢，全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流627NL/min,后半程底吹氩气流942NL/min,顶吹氧气消耗42m³/t钢（见表1），出钢过程加入小粒白灰8kg/吨钢和萤石2kg/吨钢。LF炉完成造渣和升温后进行强搅拌脱硫，LF炉电极升温时间17min，强搅前温度为1606℃（见表1），钢包终渣成分的质量百分比为：CaO51.44％，Al₂O₃22.74%，MgO7.33％，SiO₂6.06%，TFe0.43%，MnO0.50%（见表2）。转炉、LF炉到站、处理过程和处理结束钢液成分见表3。精炼结束后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。

实施例6

300吨顶底复吹转炉炼钢，全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流592NL/min,后半程底吹氩气流1002NL/min,顶吹氧气消耗45m³/t钢（见表1），出钢过程加入小粒白灰8kg/吨钢和萤石2kg/吨钢。LF炉完成造渣和升温后进行强搅拌脱硫，LF炉电极升温时间19min，强搅前温度为1602℃（见表1），钢包终渣成分的质量百分比为：CaO52.36％，Al₂O₃26.23%，MgO8.53％，SiO₂5.73%，TFe0.43%，MnO0.54%（见表2）。转炉、LF炉到站、处理过程和处理结束钢液成分见表3。精炼结束后的钢水进行钙处理和软吹，最后送连铸进行全保护浇铸得成品。

表1转炉和LF炉关键参数

表2钢包终渣成分

实施例	CaO（%）	Al₂O₃（%）	MgO（%）	SiO₂（%）	TFe（%）	MnO（%）
							1	50.34	25.63	6.56	7.02	0.22	0.27
2	53.12	26.24	6.52	4.43	0.53	0.35
							3	53.46	25.33	7.14	6.26	0.61	0.32
4	50.79	26.05	7.16	6.28	0.25	0.18
							5	51.44	22.74	7.33	6.06	0.43	0.50
6	52.36	26.23	8.53	5.73	0.43	0.54

表3过程钢液成分控制

从表3可以看出，本发明实施例提供的低碳、超低硫钢的冶炼方法，冶炼得到的成品碳含量控制在0.030%-0.040%之间，S含量小于或等于0.0015%，能够满足国内生产低碳超低硫钢种的要求。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种低碳、超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：

以质量百分比计，所得钢水中C含量<0.030%，Alt含量≥0.035%；

LF炉电极升温时间<20min，精炼过程钢液增碳量≤80ppm;

以质量百分比计，所得成品中：C0.030-0.040%，S<10ppm。

2.根据权利要求1所述的低碳、超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤a）中全程底吹氩气为：前半程底吹氩气流量400-800Nm³/h，后半程底吹氩气流量800-1200Nm³/h，顶吹氧气消耗38-45m³/t钢。

3.根据权利要求1所述的低碳、超低硫钢的冶炼方法，其特征在于：所述步骤a）中小粒白灰加入量为8kg/t钢，萤石加入量为2kg/t钢，使用合金为微碳合金。

4.根据权利要求1所述的低碳、超低硫钢的冶炼方法，其特征在于，所述步骤b）中LF炉造渣精炼时，造渣使用预熔渣造渣，预熔渣成分以质量百分比计为：SiO₂≤5%，CaO48±5%，MgO≤5%，Al₂O₃30±5%，Al5-8%。

5.根据权利要求4所述的低碳、超低硫钢的冶炼方法，其特征在于：所述预熔渣分三批加入，升温前加入第一批，升温过程加入后两批，加入比例为2:2:1，升温结束完成造渣。

6.根据权利要求1所述的低碳、超低硫钢的冶炼方法，其特征在于：所述步骤b）中造渣脱硫、升温、合金化为一次升温后加入合金，底吹氩气强搅，强搅前钢水温度≥1600℃、钢中Alt≥0.035%，精炼使用低碳合金。

7.根据权利要求1所述的低碳、超低硫钢的冶炼方法，其特征在于：所述步骤b）中LF炉的电极采取短弧操作、吹氩搅拌控制系统与电极升降系统连锁，一旦电极接触钢液，可减小吹氩量或抬电极减少电极增碳。