CN103555886A - 一种含钒铁水冶炼超低硫钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含钒铁水冶炼超低硫钢的方法。所述方法包括提钒、半钢脱硫、转炉冶炼、出钢渣洗和LF精炼等步骤，其中，将脱硫后半钢的硫含量控制为≤0.002%，并扒渣以使半钢裸露液面的面积≥半钢液面总面积的95%；转炉冶炼步骤向钢水中加入高镁石灰10～15kg/t_钢、活性石灰15～20kg/t_钢、复合造渣剂4～5kg/t_钢、石英砂4～5kg/t_钢进行造渣吹炼，控制出钢钢水的S≤0.005%；出钢渣洗步骤通过加入4～8kg/t_钢活性石灰、3～4kg/t_钢缓释脱氧剂及1～2kg/t_钢萤石进行渣洗；LF精炼步骤进行强搅拌操作，并控制精炼终渣的成分为：SiO₂≤12.0%、CaO：45.0～60.0%、Al₂O₃：18.0～30.0%、MgO：4.0～7.0%、FeO+MnO≤1.5%，其余为CaF₂及S、P、TiO₂；得到超低硫钢。本发明的优点包括：能够使用含钒铁水制得超低硫钢（如，S≤0.0030%）。

Description

一种含钒铁水冶炼超低硫钢的方法

技术领域

本发明涉及超低硫钢冶炼技术领域，具体来讲，涉及一种采用含钒铁水来冶炼超低硫钢的方法。

背景技术

通常，硫是作为有害元素存在于钢中的，其对钢材的机械、焊接性能有很大的不利影响；同时，铸坯的凝固过程中，硫极易发生偏析，在后期的加工过程中，对钢材性能的均匀性也会带来很大的不利影响。所以，对于一般钢，尤其是对于高级别钢种，钢中硫含量越低越好。有的钢种，如高级别管线（X80及以上）对钢中硫含量的要求（例如，≤0.0030wt%甚至≤0.0010wt%）在现有的水平条件下近乎于苛刻。

对于钒钛矿（例如钒钛磁铁矿）而言，其经高炉冶炼后的铁水硫含量一般在0.04%～0.12%之间，比普通铁水硫含量高0.03%以上；同时，因含有钒、钛等元素，铁水粘度大，这导致预处理脱硫时脱硫剂消耗大，脱硫渣难与铁水分离；同时其还会降低硫的反应活度，这都大大增加了过程硫含量的控制难度。

现有技术中，存在关于生产超低硫钢方法的专利文献。例如，公开号为CN102534120A的专利文献公开了一种超低硫钢生产的方法，其工艺路线为：铁水喷镁脱硫预处理-转炉-钢包喷粉-LF炉精炼-RH精炼-连铸；该工艺中控制的技术参数为：铁水喷镁脱硫预处理：采用喷吹颗粒镁脱硫，脱后去除脱硫渣；脱后铁水中的[S]＝0.002～0.005%；转炉：转炉冶炼控制废钢硫含量≤0.010%；控制转炉造渣料白灰的质量，白灰中硫含量要求≤0.04重量%；控制转炉终点温度T＝1680～1700℃，硫含量[S]＝0.004～0.010%，出钢采用采用铝铁强脱氧，出钢结束进行渣面脱氧；钢包喷粉：到站温度T＝1610～1640℃，[Alt]＝0.040～0.100%；控制合理的喷吹速度和粉剂用量；LF炉精炼：加入高碱度精炼渣精炼，加入量8.0～12.0kg/t_钢，钢包底吹氩气流量6.0～8.0NL/(min·t_钢)，LF炉精炼结束钢渣氧化性(FeO+MnO)≤1.5%，碱度(CaO)/(SiO2)＝4.0～8.0；LF炉精炼脱硫时间控制在15～30min。

公开号为CN102747192A的专利文献公开了一种超低硫钢冶炼方法，该方法包括如下步骤：（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≤0.010%，（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：Ca60%～68%，Al₂O₃15%～20%，CaF₂10%～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≤0.0010%。

然而，以上现有技术均未涉及采用含钒铁水来冶炼超低硫钢的方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于提供一种能够使用含钒铁水来冶炼超低硫钢（例如，S含量不高于0.0030%）的方法。

本发明提供了一种含钒铁水冶炼超低硫钢的方法。所述方法包括提钒步骤、半钢脱硫步骤、转炉冶炼步骤、出钢渣洗步骤和LF精炼步骤，其中，提钒步骤对含钒铁水进行提钒处理，以得到半钢；半钢脱硫步骤将半钢的硫重量百分含量控制为小于或等于0.002%，并且在脱硫后进行扒渣以使半钢裸露液面的面积大于或等于半钢液面总面积的95%；转炉冶炼步骤向转炉钢水中加入高镁石灰10～15kg/t_钢、活性石灰15～20kg/t_钢、复合造渣剂4～5kg/t_钢、石英砂4～5kg/t_钢进行造渣吹炼，控制转炉出钢钢水的硫重量百分含量小于或等于0.005%，其中，所述高镁石灰含有按重量百分比计不小于35%的MgO、不大于0.005%的S含量并且MgO与CaO的含量之和不小于80%，所述复合造渣剂含有按重量百分比计52～60%的SiO₂、不小于5%的CaO以及0.1～5%的S；出钢渣洗步骤通过在出钢过程中向钢水中加入4～8kg/t_钢活性石灰、3～4kg/t_钢缓释脱氧剂及1～2kg/t_钢萤石进行渣洗；LF精炼步骤进行强搅拌操作，并控制精炼终渣的成分按重量百分比计为：SiO₂≤12.0%、CaO：45.0～60.0%、Al₂O₃：18.0～30.0%、MgO：4.0～7.0%、FeO+MnO≤1.5%，其余为CaF₂及S、P、TiO₂；得到硫重量百分含量不大于0.0030%的超低硫钢。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够使用含钒铁水制得超低硫钢（例如，硫含量不大于0.0030%）。

附图说明

图1示出了对本发明的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法的脱硫效果的汇总分析图。

具体实施方式

以下，将结合示例性实施例来详细说明本发明的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法。

在本发明的一个示例性实施例中，含钒铁水冶炼超低硫钢的方法包括提钒步骤、半钢脱硫步骤、转炉冶炼步骤、出钢渣洗步骤和LF精炼步骤。

其中，提钒步骤对含钒铁水（例如，钒钛磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水）进行提钒处理，以得到半钢；半钢脱硫步骤将半钢的硫重量百分含量控制为小于或等于0.002%，并且在脱硫后进行扒渣以使半钢裸露液面的面积大于或等于半钢液面总面积的95%；转炉冶炼步骤向转炉钢水中加入高镁石灰10～15kg/t_钢、活性石灰15～20kg/t_钢、复合造渣剂4～5kg/t_钢、石英砂4～5kg/t_钢进行造渣吹炼，控制转炉出钢钢水的硫重量百分含量小于或等于0.005%。

其中，所述高镁石灰含有按重量百分比计不小于35%的MgO、不大于0.005%的S含量并且MgO与CaO的含量之和不小于80%，优选地，高镁石灰含有按重量百分比计40～50%的MgO、不大于0.005%的S含量，并且MgO与CaO的含量之和不小于95%。复合造渣剂含有按重量百分比计52～60%的SiO₂、不小于5%的CaO以及0.1～5%的S，优选地，复合造渣剂中CaO的含量为42～39%。

出钢渣洗步骤通过在出钢过程中向钢水中加入4～8kg/t_钢活性石灰、3～4kg/t_钢缓释脱氧剂及1～2kg/t_钢萤石进行渣洗；LF精炼步骤进行强搅拌操作，并控制精炼终渣的成分按重量百分比计为：SiO₂≤12.0%、CaO：45.0～60.0%、Al₂O₃：18.0～30.0%、MgO：4.0～7.0%、FeO+MnO≤1.5%，其余为CaF₂及S、P、TiO₂；得到硫重量百分含量不大于0.0030%的超低硫钢。本发明的方法通过对上述提钒步骤、半钢脱硫步骤、转炉冶炼步骤、出钢渣洗步骤和LF精炼步骤等的控制，能够实现采用含钒铁水来生产硫含量低于0.0030%的超低硫钢，甚至于能得到硫含量低于0.0020%的超低硫钢。在本发明的方法中，将提钒步骤设置在半钢脱硫步骤之前，能够有效避免提钒过程加入的辅料增硫。

这里，常规的活性石灰和石英砂均可用于上述方法。例如，活性石灰可以含有按重量百分比计不小于90%的CaO、不大于0.03%的S。石英砂可以含有按重量百分比计不小于80%的SiO₂、不小于5%的CaO和不大于0.03%的S。

在本发明的另一个示例性实施例中，半钢脱硫步骤还可包括在扒渣结束后不使用加入蛭石或增碳剂来覆盖。

在本发明的另一个示例性实施例中，含钒铁水冶炼超低硫钢的方法在上述基础之上还可包括在半钢脱硫步骤和转炉冶炼步骤之间添加洗炉步骤，该洗炉步骤通过用转炉来冶炼2～4炉入炉硫重量百分含量小于或等于0.005%的低硫钢水来实现。在本发明的方法中，通过洗炉步骤能够避免因转炉前期冶炼其它较高硫钢种时残硫造成的增硫。

在本发明的另一个示例性实施例中，优选地，出钢渣洗步骤可通过在出钢过程中向钢水中加入5～7kg/t_钢活性石灰、3.2～3.8kg/t_钢缓释脱氧剂及1.2～1.8kg/t_钢萤石进行渣洗。缓释脱氧剂的成分可以包括不大于5.0%的SiO₂、45.0～60.0%的CaO、15.0～25.0%的Al₂O₃和15%～20.0%的金属铝。

在本发明的另一个示例性实施例中，优选地，LF精炼步骤将精炼终渣的成分按重量百分比计控制为：SiO₂：6～10%、CaO：50～55%、Al₂O₃：20～30.0%、MgO：5～6%、FeO+MnO≤1.0%，其余为微量的CaF₂及S、P、TiO₂。

在本发明的另一个示例性实施例中，含钒铁水冶炼超低硫钢的方法在上述基础之上还可包括设置在LF精炼步骤之后的RH精炼步骤，或者还可包括设置在LF精炼步骤之后的连铸、连轧步骤。

下面结合具体示例来对本发明的示例性实施例进行举例描述。

示例1

本示例中，采用公称容量为200t顶底复吹转炉。目标钢种为X80。含钒铁水中碳含量为4.0%，S含量为0.082%，V含量为0.032%。

在提钒转炉中对含钒铁水进行提钒操作，得到半钢。半钢中碳含量为3.4%，S含量为0.081%，V含量为0.004%。

对半钢进行脱硫处理，将脱硫后半钢中的硫含量控制为0.0019%。在脱硫后进行扒渣以使半钢裸露液面的面积为半钢液面总面积的96%。同时将脱硫容器口（罐口）附近的残余脱硫渣进行扒出。在扒渣结束后不使用加入蛭石或增碳剂来覆盖半钢液面。

在转炉冶炼超低硫钢前，先冶炼2炉入炉硫含量为0.004%的低硫钢对转炉进行洗炉操作，这样避免前期冶炼其它较高硫钢种时残硫造成的增硫。

将经脱硫后的半钢装入转炉进行冶炼。在转炉冶炼时，加入10kg/t_钢的高镁石灰、20kg/t_钢的活性石灰、4kg/t_钢的复合造渣剂、5kg/t_钢的石英砂造渣。转炉出钢的钢水中碳含量为0.04%，硫含量为0.0040%。本示例中，复合造渣剂的成分为55%的SiO2、50%的CaO、4.2%的S以及其它不可避免的微量杂质；高镁石灰的成分包括50%的MgO、0.004%的S含量，并且MgO与CaO的含量之和为95%。

转炉出钢过程中进行渣洗。具体来讲，向出钢的钢水或接纳钢水的钢包中加入5kg/t_钢的活性石灰、3kg/t_钢的缓释脱氧剂及1kg/t_钢的萤石，进行渣洗。本示例中，缓释脱氧剂的成分为4%的SiO₂、54%的CaO、23.3%的Al₂O₃以及余量的金属铝。

在LF工序进行强搅拌精炼造渣深脱硫，精炼终渣组成按重量百分比控制为：SiO₂：8.3%、CaO：55.2%、Al₂O₃：23.4%、MgO：5.6%、FeO+MnO：1.4%，其余为微量CaF₂及S、P、TiO₂。

经检测，所得的钢水中，S含量为0.0025%。

示例2

本示例中，采用公称容量为200t顶底复吹转炉。目标钢种为X80。含钒铁水中碳含量为3.8%，S含量为0.078%，V含量为0.031%。

在提钒转炉中对含钒铁水进行提钒操作，得到半钢。半钢中碳含量为3.3%，S含量为0.076%，V含量为0.003%。

对半钢进行脱硫处理，将脱硫后半钢中的硫含量控制为0.0014%。在脱硫后进行扒渣以使半钢裸露液面的面积为半钢液面总面积的95%。同时将脱硫容器口（罐口）附近的残余脱硫渣进行扒出。在扒渣结束后不使用加入蛭石或增碳剂来覆盖半钢液面。

在转炉冶炼超低硫钢前，先冶炼2炉入炉硫含量为0.004%的低硫钢对转炉进行洗炉操作，这样避免前期冶炼其它较高硫钢种时残硫造成的增硫。

将经脱硫后的半钢装入转炉进行冶炼。在转炉冶炼时，加入15kg/t_钢的高镁石灰、18kg/t_钢的活性石灰、4.2kg/t_钢的复合造渣剂、5kg/t_钢的石英砂造渣。转炉出钢的钢水中碳含量为0.05%，硫含量为0.0046%。本示例中，复合造渣剂的成分为59%的SiO₂、38%的CaO、0.15%的S；高镁石灰的成分包括36%的MgO、0.003%的S含量，并且MgO与CaO的含量之和为96%。

转炉出钢过程中进行渣洗。具体来讲，向出钢的钢水或接纳钢水的钢包中加入7.1kg/t_钢活性石灰、3.6kg/t_钢缓释脱氧剂及1.2kg/t_钢萤石，进行渣洗。本示例中，缓释脱氧剂的成分为3%的SiO₂、58%的CaO、24%的Al₂O₃、余量的金属铝。

在LF工序进行强搅拌精炼造渣深脱硫，精炼终渣组成按重量百分比控制为：SiO₂：6.5%、CaO：59.2%、Al₂O₃：18.4%、MgO：6.6%、FeO+MnO：1.1%，其余为微量CaF₂及S、P、TiO₂。

经检测，所得的钢水中，S含量为0.0011%。

示例3

本示例中，采用公称容量为200t顶底复吹转炉。目标钢种为X80。含钒铁水中碳含量为4.2%，S含量为0.086%，V含量为0.032%。

在提钒转炉中对含钒铁水进行提钒操作，得到半钢。半钢中碳含量为3.5%，S含量为0.086%，V含量为0.0041%。

对半钢进行脱硫处理，将脱硫后半钢中的硫含量控制为0.0011%。在脱硫后进行扒渣以使半钢裸露液面的面积为半钢液面总面积的95%。同时将脱硫容器口（罐口）附近的残余脱硫渣进行扒出。在扒渣结束后不使用加入蛭石或增碳剂来覆盖半钢液面。

在转炉冶炼超低硫钢前，先冶炼2炉入炉硫含量为0.004%的低硫钢对转炉进行洗炉操作，这样避免前期冶炼其它较高硫钢种时残硫造成的增硫。

将经脱硫后的半钢装入转炉进行冶炼。在转炉冶炼时，加入14kg/t_钢的高镁石灰、19kg/t_钢的活性石灰、4.2kg/t_钢的复合造渣剂、4.6kg/t_钢的石英砂造渣。转炉出钢的钢水中碳含量为0.052%，硫含量为0.0048%。本示例中，复合造渣剂的成分为53%的SiO₂、45%的CaO、1.2%的S；高镁石灰的成分包括40%的MgO、0.003%的S含量，并且MgO与CaO的含量之和为98%。

转炉出钢过程中进行渣洗。具体来讲，向出钢的钢水或接纳钢水的钢包中加入4.2kg/t_钢活性石灰、3.9kg/t_钢缓释脱氧剂及1.8kg/t_钢萤石，进行渣洗。本示例中，缓释脱氧剂的成分为3.8%的SiO₂、23%的Al₂O₃、15.6%的金属铝以及余量的CaO。

在LF工序进行强搅拌精炼造渣深脱硫，精炼终渣组成按重量百分比控制为：SiO₂：11.8%、CaO：46.2%、Al₂O₃：27.4%、MgO：4.5%、FeO+MnO：0.9%，其余为微量CaF₂及S、P、TiO₂。

经检测，所得的钢水中，S含量为0.0025%。

此外，经过对上述示例1-3各进行4次试验，得出了上述示例1-3的脱硫效果情况。图1示出了对分别进行了12次的示例1-3的脱硫效果的汇总分析图。图1中的N=12是指共进行了12次试验。如图1所示，含钒铁水冶炼得到的超低硫钢中S≤0.003%的比例为100%，S≤0.002%的比例为83.3%，S≤0.001%的比例为50%。可以看出，本发明的方法具有良好的脱硫效果。

尽管上面已经结合附图和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 (7)

1.一种含钒铁水冶炼超低硫钢的方法，其特征在于，所述方法包括提钒步骤、半钢脱硫步骤、转炉冶炼步骤、出钢渣洗步骤和LF精炼步骤，其中，

提钒步骤对含钒铁水进行提钒处理，以得到半钢；

半钢脱硫步骤将半钢的硫重量百分含量控制为小于或等于0.002%，并且在脱硫后进行扒渣以使半钢裸露液面的面积大于或等于半钢液面总面积的95%；

转炉冶炼步骤向转炉钢水中加入高镁石灰10～15kg/t_钢、活性石灰15～20kg/t_钢、复合造渣剂4～5kg/t_钢、石英砂4～5kg/t_钢进行造渣吹炼，控制转炉出钢钢水的硫重量百分含量小于或等于0.005%，其中，所述高镁石灰含有按重量百分比计不小于35%的MgO、不大于0.005%的S含量并且MgO与CaO的含量之和不小于80%，所述复合造渣剂含有按重量百分比计52～60%的SiO₂、不小于5%的CaO以及0.1～5%的S；

出钢渣洗步骤通过在出钢过程中向钢水中加入4～8kg/t_钢活性石灰、3～4kg/t_钢缓释脱氧剂及1～2kg/t_钢萤石进行渣洗；

LF精炼步骤进行强搅拌操作，并控制精炼终渣的成分按重量百分比计为：SiO₂≤12.0%、CaO：45.0～60.0%、Al₂O₃：18.0～30.0%、MgO：4.0～7.0%、FeO+MnO≤1.5%，其余为微量的CaF₂及S、P、TiO₂；

得到硫重量百分含量不大于0.0030%的超低硫钢。

2.根据权利要求1所述的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法，其特征在于，所述半钢脱硫步骤还包括扒渣结束后不通过加入蛭石或增碳剂来覆盖半钢液面。

3.根据权利要求1所述的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法，其特征在于，所述方法还包括在半钢脱硫步骤和转炉冶炼步骤之间添加洗炉步骤，所述洗炉步骤通过用转炉来冶炼2～4炉入炉硫重量百分含量小于或等于0.005%的低硫钢水来实现。

4.根据权利要求1所述的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法，其特征在于，所述出钢渣洗步骤通过在出钢过程中向钢水中加入5～7kg/t_钢活性石灰、3.2～3.8kg/t_钢缓释脱氧剂及1.2～1.8kg/t_钢萤石进行渣洗。

5.根据权利要求1所述的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法，其特征在于，所述LF精炼步骤将精炼终渣的成分按重量百分比计控制为：SiO₂：6～10%、CaO：50～55%、Al₂O₃：20～30.0%、MgO：5～6%、FeO+MnO≤1.0%，其余为微量的CaF₂及S、P、TiO₂。

6.根据权利要求1所述的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法，其特征在于，所述缓释脱氧剂的成分按重量百分比计包括不大于5.0%的SiO₂、45.0～60.0%的CaO、15.0～25.0%的Al₂O₃和15%～20.0%的金属铝。

7.根据权利要求1所述的含钒铁水冶炼超低硫钢的方法，其特征在于，所述含钒铁水为钒钛磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水。