CN103642969B - 一种含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法。所述方法包括以下步骤：含钒钛铁水经提钒处理后得到温度为1320～1380℃的半钢；对半钢进行脱硫处理，脱硫完成后扒尽脱硫渣，并且扒渣结束后不向钢液面添加保温剂；对转炉进行洗炉操作，再兑入半钢冶炼，在冶炼过程中，选用硫含量≤0.05wt%的造渣剂进行吹炼造渣，在出钢过程中不脱氧，并控制转炉下渣量≤6Kg/吨钢，出钢结束后，向钢包渣面加入第一批改质剂；在LF炉中精炼钢水；对钢水进行真空循环脱气精炼，精炼结束后向钢包渣面加入第二批改质剂；连铸；其中，所述改质剂的成分按重量百分比计包括：SiO2≤7.0%、CaO：40.0～60.0%、Al2O3≤20.0～30.0%和MAl≤10.0%。本发明的方法能够有效地控制含钒钛铁水冶炼电工钢过程的回硫。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，更具体地讲，涉及一种在采用含钒钛铁水冶炼电工钢的过程中控制回硫的方法。
背景技术
通常，硫是作为有害元素存在于钢中，其对钢材的机械、焊接性能有很大不利影响；同时，铸坯的凝固过程中，其极易发生偏析，在后期的加工过程中，对钢材性能的均匀性带来很大影响。
对于电工钢来说，随着钢中S含量的提高磁滞损失增加，严重影响钢的电磁性能，其硫含量的高低直接决定电工钢品质的高低，因而从性能要求上来讲，电工钢中硫含量越低越好。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法。所述方法包括以下步骤：将含钒钛铁水兑入提钒转炉进行冶炼，并控制得到的半钢温度为1320～1380℃；对半钢进行脱硫处理，脱硫完成后扒尽脱硫渣，并且扒渣结束后不向钢液面添加保温剂；对转炉进行洗炉操作，然后再兑入半钢冶炼，在冶炼过程中，选用硫含量≤0.05wt%的造渣剂进行吹炼造渣，在出钢过程中不脱氧，并控制转炉下渣量≤6Kg/吨钢，出钢结束后，向钢包渣面加入第一批改质剂；在钢包精炼炉（即LF炉）中精炼钢水；对钢水进行真空循环脱气精炼，精炼结束后向钢包渣面加入第二批改质剂；连铸；其中，所述改质剂的成分按重量百分比计包括：SiO2≤7.0%、CaO：40.0～60.0%、Al2O3：20.0～30.0%和MAl（金属铝）：6.0～10.0%。
根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法的一个实施例，在所述扒渣步骤中，控制扒渣后的钢液面裸露面达到95%以上，同时扒除罐口附近的残余脱硫渣。
根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法的一个实施例，所述保温剂为蛭石或增碳剂。
根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法的一个实施例，所述造渣剂为石英砂。
根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法的一个实施例，所述洗炉操作包括在转炉内先冶炼2～4炉入炉硫含量≤0.005wt%的低硫钢。
根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法的一个实施例，所述第一批改质剂的加入量为1～2Kg/吨钢，所述第二批改质剂的加入量为1～3Kg/吨钢。
根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法的一个实施例，所述脱硫处理后的半钢中硫含量为0.0005～0.0029wt%；所述兑入转炉的半钢中硫含量为0.002～0.005wt%，并且转炉冶炼过程中钢水回硫量控制在0.002wt%以内；所述出钢至连铸过程中钢水回硫量控制在0.001wt%以内。
根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法的一个实施例，所述含钒钛铁水为钒钛磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水，所述含钒钛铁水的成分按重量百分比计包括：C：3.2～4.9%、S：0.035～0.130%、V：0.030～0.035%、Ti：0.2～0.4%、P：0.05～0.07%、Si：0.1～0.2%和微量的Mn。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：有效地控制了含钒钛铁水冶炼电工钢过程的回硫，并且成本低、操作简单。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法。在本发明中，如果没有例外的表述，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）。
由于电工钢是超低碳钢（碳含量要求在0.0050%以内），为保证RH（即真空循环脱气）工序的脱碳效果，要求脱碳前钢中有一定的氧化度，因此电工钢冶炼采用预脱氧工艺（即在转炉冶炼结束后采用不脱氧出钢，而在RH进行脱氧），但是这样操作后会使钢水中的氧活度很高，导致钢水精炼过程不具备脱硫的热力学条件，精炼过程极易回硫导致成品硫偏高。而在采用含钒钛铁水冶炼电工钢时，由于脱硫渣中含有钒钛，其黏度高，流动性差，不易拔除，这就造成铁水入转炉后回硫严重的问题。可以看出，在采用含钒钛铁水冶炼电工钢的过程中，若不解决回硫问题，将严重影响电工钢的品质。在现有技术中，某些钢厂采取了在RH精炼工序中增加脱硫处理以达到控制钢中硫含量的目的，但这会造成冶炼成本的增加，同时，对生产节奏也势必带来一定影响。为此，发明人从从成本及生产节奏上考虑，提出采用预处理脱硫、全流程控制回硫的方式冶炼电工钢。
在一个示例性实施例中，利用含钒钛铁水冶炼电工钢的过程包括提钒、半钢脱硫、转炉冶炼、LF精炼、RH真空处理和连铸。其中，所采用的含钒钛铁水是攀西地区钒铁磁铁矿经高炉冶炼得到的铁水，其成分按重量百分比计包括：C：3.2～4.9%、S：0.035～0.130%、V：0.030～0.035%、Ti：0.2～0.4%、P：0.05～0.07%、Si：0.1～0.2%和微量的Mn，铁水温度为1223～1314℃。但本发明不限于此，本发明的操作方法适用于各类含钒钛铁水。
首先，对传统的预处理脱硫工艺路线（高炉铁水—铁水脱硫—提钒—转炉冶炼）进行优化，采用高炉铁水—提钒—半钢脱硫—转炉冶炼的工艺路线，即采用先提钒后脱硫的工艺代替传统的先脱硫后提钒的工艺。由于在提钒过程中需要吹氧，碳氧反应使得提钒吹炼后的半钢温度升高，为满足半钢脱硫需要，将提钒吹炼后的半钢温度控制为1320～1380℃，若低于1320℃，铁水温度过低，流动性变差，不利于脱硫，若温度过高，在半钢脱硫预处理过程中，脱硫用镁粉烧损大，脱硫效果差。另外，含钒钛铁水经过提钒处理后其中的钒、钛含量大幅度降低，此时，再进行脱硫处理，脱硫渣中的钒、钛含量自然降低，解决了脱硫渣不易扒除的问题。
半钢预处理脱硫后，拔净铁水预处理脱硫渣，扒渣结束后裸露液面要求不小于95%，同时将罐口附近的残余脱硫渣进行扒除，扒渣结束后不加蛭石或增碳剂覆盖钢液面，避免造成增硫。这里，在传统工艺中，通常需要加入蛭石或增碳剂以起到保温的作用，在本申请中，由于采用先提钒后脱硫的工艺，铁水温度已经能够满足脱硫需要，而蛭石或增碳剂中含有一定量的硫，因此，在本发明中不加蛭石或增碳剂。
在将半钢兑入转炉冶炼之前，先冶炼几炉低硫含量的钢以对转炉进行洗炉操作，避免前期冶炼其他较高硫钢种时残硫造成的增硫。在冶炼过程中，选用硫含量≤0.05wt%的造渣剂（例如，石英砂）进行吹炼造渣，在出钢过程中不脱氧，并控制转炉下渣量≤6Kg/吨钢。
转炉出钢结束后，向钢包渣面加入第一批改质剂；RH精炼结束后，向钢包渣面加入第二批改质剂。其中，改质剂按重量百分比计包括SiO2≤7.0%、CaO：40.0～60.0%、Al2O3：20.0～30.0%、MAl：6.0～10.0%，其余为CaF2及S、P、TiO2等微量成分。加入改质剂的目的是对钢包渣进行改质，提高其硫容量，避免过程回硫。而首先在转炉出钢之后加入一批改质剂的目的是因为硫一旦回入钢液，因其采用的是预脱氧工艺，精炼过程是很难脱下来，除非增加成本采用RH脱硫，因而在转炉出钢后就先加入第一批改质剂，以增加钢包渣硫容量，避免其回硫或降低回硫程度，其次若改质剂采用在RH精炼结束后一次性加入，由于工序时间的问题，其对渣中的氧脱除效果不佳。第一批改质剂加入量为1～2Kg/吨钢，加入量较少，若加入量过多，会导致脱去钢液中过多的氧，对真空脱碳不利。第二批改质剂的加入量为1～3Kg/吨钢，由于真空处理已经完成，因此可以增加改质剂的加入量，但是加入过多会导致成本增加，因此将其控制在1～3Kg/吨钢的范围内。
具体地，在冶炼电工钢时，通常，转炉出钢后的后续工序所采用的渣系是CaO-Al2O3渣系（该CaO-Al2O3渣系不仅可用于LF、RH、VAD和VOD等炉外精炼过程，还可作为连铸过程中间包钢液的覆盖物）。
以下详细分析改质剂各成分含量范围控制在相应范围的原因：鉴于选用CaO-Al2O3渣系，SiO2的存在会降低渣的光学碱度，进而降低钢包渣的硫容量，并且SiO2对采用CaO-Al2O3渣系的钢种夹杂物控制不利，因此，应尽可能的降低渣中的SiO2含量，并且越低越好，但是太低成本会明显上升，因此，将改质剂的SiO2含量限制在7%以内。若CaO含量过低，渣的光学碱度及硫容量就低，渣中硫就容易进入钢液，若CaO含量过高，则会导致渣的流动性不好，使得控硫的动力学条件变差，同时对夹杂物控制也不好，因此将CaO含量控制在40.0～60.0%范围内。将Al2O3含量控制在上述范围内主要是为了控制钢中夹杂物。金属Al含量是一个很关键的参数，其主要作用是脱除渣中的氧，脱氧是脱硫的前提条件，因此，要提高渣的脱硫效果，必须降低渣中的氧含量，在渣中氧主要以氧化物形式存在，通常用（FeO+MnO）表征渣的氧化性。
在一个示例性实施例中，初渣（即加入第一批改质剂前的钢包渣）、加入第一批改质剂后的钢包渣以及加入第二改质剂后的钢包渣的成分变化如表1所示。
表1加入改质剂前后的钢包渣组成，wt%
优选地，所述改质剂的成分按重量百分比计包括：SiO2≤6.0%、CaO：50.0～55.0%、Al2O3：22.0～28.0%和金属铝：8.0～9.0%。
为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。
示例1～12
在示例1～12中，所采用的含钒钛铁水的主要成分及温度如表2所示。
表2含钒钛铁水的主要成分及温度
| 示例 | C，wt% | S，wt% | V，wt% | Ti，wt% | P，wt% | Si，wt% | 温度，℃ |
| 1-4 | 3.2 | 0.130 | 0.032 | 0.3 | 0.05 | 0.2 | 1223 |
| 5-8 | 4.0 | 0.072 | 0.030 | 0.4 | 0.06 | 0.15 | 1300 |
| 9-12 | 4.9 | 0.035 | 0.035 | 0.2 | 0.07 | 0.1 | 1314 |
冶炼工艺为：提钒→半钢脱硫→转炉冶炼→小平台吹氩→LF→RH→连铸。其中，转炉为200t顶底复吹转炉，冶炼的电工钢成品要求碳含量≤0.0050wt%，硫含量≤0.0050wt%。
提钒后的半钢温度如表3所示。
表3提钒半钢的温度
| 示例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6、8、10 | 7 | 9、11、12 |
| 温度，℃ | 1320 | 1325 | 1322 | 1340 | 1350 | 1360 | 1355 | 1370 |
半钢预处理脱硫后，拔净铁水预处理脱硫渣，扒渣结束后裸露液面要求不小于95%，同时将罐口附近的残余脱硫渣进行扒除，扒渣结束后不加蛭石或增碳剂覆盖。
在将半钢兑入转炉冶炼之前，先冶炼2～4炉入炉硫含量≤0.005%的低硫钢，在冶炼过程中，选用硫含量≤0.05wt%的石英砂进行吹炼造渣，在出钢过程中不脱氧，并控制转炉下渣量≤6Kg/吨钢。
转炉出钢结束后，向钢包渣面加入第一批改质剂。真空精炼结束后，向钢包渣面加入第二批改质剂。其中，改质剂的主要成分和加入量如表4所示。
表4改质剂的主要成分及加入量
按本发明的方法进行过程控制后，铁水预处理脱硫—转炉入炉回硫情况见表5；转炉回硫控制情况见表6；转炉出钢—连铸过程回硫控制情况渣见表7。
表5铁水预处理脱硫—转炉入炉回硫控制情况
由表5可以看出，脱硫处理后的半钢中硫含量为0.0005～0.0029wt%；兑入转炉的半钢中硫含量为0.002～0.005wt%；脱硫处理—转炉过程回硫控制在0.0021wt%以内。
表6转炉过程回硫情况
由表6可以看出，转炉终点的半钢中硫含量为0.0033～0.0048wt%；转炉回硫量控制在0.002wt%以内。
表7转炉出钢—连铸过程回硫情况
| 示例 | 转炉出钢硫含量/wt% | 成品硫含量/wt% | 回硫量/wt% |
| 1 | 0.0040 | 0.0050 | 0.0010 |
| 2 | 0.0037 | 0.0047 | 0.0010 |
| 3 | 0.0039 | 0.0047 | 0.0008 |
| 4 | 0.0040 | 0.0045 | 0.0005 |
| 5 | 0.0039 | 0.0041 | 0.0002 |
| 6 | 0.0043 | 0.0041 | -0.0002 |
| 7 | 0.0041 | 0.0048 | 0.0007 |
| 8 | 0.0041 | 0.0046 | 0.0005 |
| 9 | 0.0040 | 0.0050 | 0.0010 |
| 10 | 0.0048 | 0.0045 | -0.0003 |
| 11 | 0.0033 | 0.0043 | 0.0010 |
| 12 | 0.0042 | 0.0046 | 0.0004 |
由表7可以看出，转炉终点的半钢中硫含量为0.0041～0.0050wt%；出钢至连铸过程中钢水回硫量控制在0.001wt%以内。
由上表2至7可以看出，采用该发明技术后，在电工钢冶炼过程中，脱硫处理—转炉过程回硫控制在0.0021wt%以内，转炉回硫能稳定控制在0.002wt%以内，转炉出钢—连铸成品过程回硫能稳定控制在0.001wt%以内。并且生产得到的电工钢中的硫含量≤0.0050wt%，满足电工钢对硫含量的要求。
综上所述，本发明的方法采用预处理脱硫、转炉冶炼回硫控制、精炼过程钢包渣改质等措施相互配合，达到对电工钢冶炼过程的回硫控制目的，并且不需要采用RH精炼脱硫处理。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (8)
1.一种含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将含钒钛铁水兑入提钒转炉进行冶炼得到半钢，并控制得到的半钢温度为1320～1380℃；
对半钢进行脱硫处理，脱硫完成后扒尽脱硫渣，并且扒渣结束后不向钢液面添加保温剂；
对转炉进行洗炉操作，然后再兑入半钢冶炼，在冶炼过程中，选用硫含量≤0.05wt％的造渣剂进行吹炼造渣，在出钢过程中不脱氧，并控制转炉下渣量≤6Kg/吨钢，出钢结束后，向钢包渣面加入第一批改质剂；
在钢包精炼炉中精炼钢水；
对钢水进行真空循环脱气精炼，精炼结束后向钢包渣面加入第二批改质剂；
连铸；
其中，所述改质剂的成分按重量百分比计包括：SiO2≤7.0％、CaO：40.0～60.0％、Al2O3：20.0～30.0％和金属铝：6.0～9.0％，所述第一批改质剂的加入量为1～1.5Kg/吨钢，所述第二批改质剂的加入量为1～3Kg/吨钢。
2.根据权利要求1所述的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，所述改质剂的成分按重量百分比计包括：SiO2≤6.0％、CaO：50.0～55.0％、Al2O3：22.0～28.0％和金属铝：8.0～9.0％。
3.根据权利要求1所述的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，在所述扒渣步骤中，控制扒渣后的钢液面裸露面达到95％以上，同时扒除罐口附近的残余脱硫渣。
4.根据权利要求1所述的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，所述保温剂为蛭石或增碳剂。
5.根据权利要求1所述的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，所述造渣剂为石英砂。
6.根据权利要求1所述的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，所述洗炉操作包括在转炉内先冶炼2～4炉入炉硫含量≤0.005wt％的低硫钢。
7.根据权利要求1所述的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，所述含钒钛铁水为钒钛磁铁矿经高炉冶炼后得到的铁水，所述含钒钛铁水的成分按重量百分比计包括：C：3.2～4.9％、S：0.035～0.130％、V：0.030～0.035％、Ti：0.2～0.4％、P：0.05～0.07％、Si：0.1～0.2％和微量的Mn。
8.根据权利要求1所述的含钒钛铁水冶炼电工钢过程回硫控制的方法，其特征在于，所述脱硫处理后的半钢中硫含量为0.0005～0.0029wt％；所述兑入转炉的半钢中硫含量为0.002～0.005wt％，并且转炉冶炼过程中钢水回硫量控制在0.002wt％以内；所述出钢至连铸过程中钢水回硫量控制在0.001wt％以内。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |