CN103898269A

CN103898269A - 一种超低硫钢快速冶炼方法

Info

Publication number: CN103898269A
Application number: CN201410131770.XA
Authority: CN
Inventors: 曹余良; 姚永宽; 蔡可森; 周贺贺; 周桂成; 吴俊平; 吴国平; 朱安静; 王永瑞
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: CN103898269B

Abstract

本发明公开一种超低硫钢快速冶炼方法，成功解决了超低硫钢（[S]≤0.0010%）冶炼过程造渣脱氧脱硫的难点，采用铁水预处理脱硫扒渣，转炉出钢铝块深脱氧和复合精炼渣顶渣改质，LF精炼炉铝丝渣脱氧、石灰造渣以及喂铝线微调钢水中铝，结合LF炉冶炼过程全程合理的氩气底吹控制，充分发挥脱硫的冶金热力学和动力学条件，把扩散脱氧和沉淀脱氧进行有机结合，充分挖掘渣脱氧脱硫的潜力，使LF精炼炉在40min内将钢水中硫含量降低至0.0010%以内，铸坯全氧含量控制在0.0010%以内，钢水硫含量控制稳定，铸坯质量良好，钢板探伤合格率达99%以上，完全满足超低硫钢生产要求，保证冶炼生产节奏和连铸浇注炉数。

Description

一种超低硫钢快速冶炼方法

技术领域

本发明属于冶金领域的一种炼钢工艺，涉及冶炼超低硫钢硫含量控制的工艺。

背景技术

硫对钢的性能会造成不良影响，钢中硫含量高，会使钢的热加工性能变坏，即造成钢的“热脆”性。随着科技的发展，社会对钢铁材料的要求也越来越高，特别是抗HIC和抗H2S腐蚀用钢的开发，钢中硫含量要求在0.0010%以内，苛刻的硫含量要求，常规的冶炼脱硫工艺已不能完全满足大规模生产需要。因此，开发一种超低硫钢快速冶炼工艺，成为各家钢铁公司研发高附加值品种钢和效益增长点的发展瓶颈。为了突破这个限制性环节，本申请人以理论计算分析为基础，把冶炼过程扩散脱氧与沉淀脱氧有机结合，充分发挥脱硫的热力学和动力学条件，经过反复的现场试验，成功开发超低硫钢快速冶炼工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低硫钢快速冶炼方法，有效提高脱硫效率。

本发明实现以上发明目的的技术方案是：

一种超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于对转炉冶炼工艺和LF精炼炉冶炼工艺进行优化，通过铁水预脱硫和扒渣、转炉出钢脱氧制度和造渣制度的优化降低转炉出钢含硫量，LF精炼炉采用铝丝渣脱氧，铝线钢水脱氧的脱氧制度，把扩散脱氧和沉淀脱氧相结合，使LF精炼炉前期快速造高碱度强还原性白渣，冶炼过程全程钢包氩气底吹流量控制，提高脱硫效率，LF精炼炉在40min内将钢水中硫含量降低至0.0010%以内。

其中，转炉冶炼工艺的优化具体包括：

（1）铁水预处理操作：入炉铁水经脱硫预处理并扒渣干净，要求[S]≤0.005%，控制废钢中杂质，降低转炉出钢硫含量，减轻LF精炼炉工序造强还原渣的脱硫负担；

（2）出钢造渣：出钢30秒加入复合精炼渣和石灰对钢包顶渣进行改质；

（3）出钢脱氧：出钢至1/3加合金和铝块，根据转炉吹炼终点氧含量加入铝块；

（4）钢包底吹氩气控制：出钢过程钢包氩气底吹流量为200～300Nl/min，出钢时间控制在5-8min。

精炼炉冶炼工艺的优化具体包括：

（1）LF炉前期操作，处理时间控制在5min以内：钢水到站后，调整钢包氩气底吹流量300～400Nl/min，供电化渣2～3min后加入石灰3kg/吨钢、铝丝0.3kg/吨钢，取样分析，下电极升温；

（2）LF炉中期过程控制，处理时间控制在10min以内：根据LF炉第一个钢样成分和渣况粘稠情况，加入合适石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量小于2kg/吨钢，铝丝加入量小于0.2kg/吨钢，脱硫过程氩气流量350～500Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量30～60Nl/min，根据目标钢种的成分进行合金化，升温6～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；

（3）LF炉后期过程控制，处理时间控制在25min以内：根据LF炉第二个钢样成分和渣况粘稠情况，加入合适石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量小于2kg/吨钢，铝丝加入量小于0.2kg/吨钢，脱硫过程氩气流量350～500Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量30～60Nl/min，加入合金进行合金化微调；下电极升温脱硫，取样分析；重复LF炉后期过程控制流程直至分析结果满足要求。

本发明超低硫钢快速冶炼方法通过铁水脱硫预处理，转炉出钢脱氧制度和造渣制度优化，LF精炼炉采用铝丝渣脱氧，铝线钢水脱氧的脱氧制度，把扩散脱氧和沉淀脱氧合理利用，充分挖掘渣脱氧脱硫的潜力，使LF炉前期快速造高碱度强还原性白渣，提高了脱硫效率，使LF精炼炉在40min内将钢水中硫含量降低至0.0010%以内。为了降低钢水中夹杂物和气体含量，进行RH真空处理，采用钙处理对夹杂物进一步变性去除。铸坯全氧含量控制在0.0010%以内。该工艺生产过程钢水硫含量控制稳定，铸坯质量良好，钢板探伤合格率稳定，完全满足超低硫钢生产要求，保证冶炼生产节奏和连铸浇注炉数。通过炼钢厂实验证明，采用本发明冶炼方法，转炉出钢脱氧稳定，LF炉造渣脱硫效果明显，现场钢水中硫含量控制稳定，铸坯质量良好，钢板探伤合格率控制在99%以上，完全满足生产需要。

附图说明

图1为超低硫钢快速冶炼方法流程图。

图2为精炼炉终点渣样效果图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明超低硫钢快速冶炼方法采用：铁水倒罐→铁水预处理→转炉铝脱氧、复合精炼渣造渣→LF精炼炉铝丝、铝线脱氧、石灰造渣→RH真空精炼炉→CCM（连铸）流程，通过对转炉冶炼工艺和LF精炼炉冶炼工艺进行优化，实现高效快速的超低硫钢冶炼。

1、转炉冶炼工艺的优化：

（1）铁水预处理操作。入炉铁水须经脱硫预处理并扒渣干净，要求[S]≤0.005%，控制废钢中杂质（废钢中[S]≤0.010%），降低转炉出钢硫含量，减轻LF炉工序造强还原渣的脱硫负担。

（2）挡渣操作。严格控制出钢过程中的下渣量，控制下渣量≤2kg/吨钢，降低转炉出钢顶渣脱氧的困难。

（3）温度制度。吹炼终点温度大于1640℃。

（3）出钢造渣。出钢过程加入复合精炼渣和石灰对钢包顶渣进行改质，复合精炼渣（复合精炼渣成分：CaO55%～65%、Al₂O₃27%～37%、SiO₂≤8.0%、H₂O≤0.5%、N≤0.05%）加入量大于6kg/吨钢，石灰加入量大于3kg/吨钢。

（4）出钢脱氧。出钢过程采用铝块脱氧，根据转炉吹炼终点氧含量（副枪TSO氧含量值）加入铝块。按30kg铝块平衡钢水中0.010%氧的量加入铝块，即：铝块加入量=终点氧含量（副枪TSO氧含量值）×0.3。

造渣料和铝块加入时间：出钢开始→出钢30秒加造渣料→出钢至1/3加合金和铝块→出钢结束。

（5）钢包底吹氩气控制。出钢过程钢包底吹气体流量为200～300Nl/min，出钢时间控制在5-8min。

2、精炼炉冶炼工艺（处理时间控制在40min以内）：

（1）LF炉前期操作（处理时间控制在5min以内）。钢水到站后，调整钢包底吹流量300～400Nl/min。供电化渣2～3min后加入石灰3kg/吨钢、铝丝0.3kg/吨钢，取样分析，下电极升温。

（2）LF炉中期过程控制（处理时间控制在10min以内）。根据LF炉第一个钢样成分，和渣况粘稠情况，加入合适石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量吨钢小于2Kg，铝丝0.2kg/吨钢，脱硫过程氩气流量350～500Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线控制氩气流量30～60Nl/min，铝线喂入量：以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.05～0.06%范围来控制铝线喂入量，根据目标钢种的成分进行合金化，升温6～8min取样分析，下电极继续升温脱硫。

（3）LF炉后期过程控制（处理时间控制在25min以内）。根据LF炉第二个钢样成分，和渣况粘稠情况，加入合适石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量小于2kg/吨钢，铝丝加入量小于0.2kg/吨钢，脱硫过程氩气流量350～500Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量30～60Nl/min，铝线喂入量以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.05～0.06%范围来控制，加入合金进行合金化微调（确保合金成分达到钢种目标要求）；下电极升温脱硫，取样分析。重复LF炉后期过程控制流程直至分析结果满足钢水硫含量要求。

通过上述流程，LF精炼炉在40min内将钢水中硫含量降低至0.0010%以内，提高了脱硫效率。

LF精炼炉成分分析合格后，进行RH真空处理，RH真空度≤300Pa，保持时间大于15min，真空处理结束进行钙处理，钙处理结束软搅拌大于12min，软搅拌氩气底吹流量10～60Nl/min。

实施例一

本实施例选择X80管线钢种，采用150吨转炉、150吨钢包炉按上述方法冶炼。其X80管线钢化学成分见表1。

表1X80主要化学成份（%）

整个冶炼过程控制如下：

（1）转炉吹炼。吹炼终点成分和温度控制见表2。

表2转炉终点成分（%）

（2）转炉炉后脱氧造渣合金化。出钢过程辅料加料顺序：开始出钢→石灰、精炼渣→铝块、硅锰、金属锰，加入量和炉后成分控制见表3。

表3炉后成分

（3）精炼脱氧、造渣脱硫，去夹杂工艺。LF炉钢水到站化渣→控制底吹氩气300～500Nl/min、加热升温3min→加入石灰、铝丝、喂铝线→加热→石灰、铝丝、喂铝线→合金化→加热→合金微调→加热→喂铝线调铝→RH真空处理→钙处理→软搅拌，具体用量见表4。精炼处理结束渣样成分见表5，渣样效果图见图1，精炼炉终点成分见表6。

表4精炼炉加料情况（kg）

表5精炼炉结束渣成份（%）

表6精炼炉终点钢水主要成份（%）

（4）效果总结

该工艺冶炼过程脱氧造渣稳定，LF精炼炉终渣颜色泛白，渣中全铁含量控制在0.50%以内，反应出该渣具有较强的还原性；LF炉处理结束后，钢水中硫含量均能控制在0.0010%，该工艺脱硫率在90%以上（分别为94.87%和93.97%）。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于对转炉冶炼工艺和LF精炼炉冶炼工艺进行优化，通过铁水预脱硫和扒渣、转炉出钢脱氧制度和造渣制度的优化降低转炉出钢含硫量，LF精炼炉采用铝丝渣脱氧，铝线钢水脱氧的脱氧制度，把扩散脱氧和沉淀脱氧相结合，使LF精炼炉前期快速造高碱度强还原性白渣，冶炼过程全程钢包氩气底吹流量控制，提高脱硫效率，LF精炼炉在40min内将钢水中硫含量降低至0.0010%以内。

2.根据权利要求1所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于转炉冶炼工艺的优化具体包括：

3.根据权利要求2所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于控制出钢过程中的下渣量≤2kg/吨钢，防止钢包顶渣过氧化。

4.根据权利要求2所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于控制吹炼终点温度大于1640℃。

5.根据权利要求2所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于复合精炼渣加入量大于6kg/吨钢，石灰加入量大于3kg/吨钢，复合精炼渣的组分及其重量百分比为：CaO 55%～65%、Al₂O₃ 27%～37%、SiO₂≤8.0%、H₂O≤0.5%、N≤0.05%。

6.根据权利要求2所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于出钢脱氧过程按30kg铝块平衡钢水中0.010%氧的量加入铝块，即：铝块加入量=副枪TSO氧含量值×0.3。

7.根据权利要求1所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于精炼炉冶炼时间控制在40min以内，工艺的优化具体包括：

（2）LF炉中期过程控制，处理时间控制在10min以内：根据LF炉第一个钢样成分和渣况粘稠情况，加入合适石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量小于2 kg/吨钢，铝丝加入量小于0.2kg/吨钢，脱硫过程氩气流量350～500 Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量30～60Nl/min，根据目标钢种的成分进行合金化，升温6～8min取样分析，下电极继续升温脱硫；

（3）LF炉后期过程控制，处理时间控制在25min以内：根据LF炉第二个钢样成分和渣况粘稠情况，加入合适石灰和铝丝造渣脱硫，石灰加入量小于2 kg/吨钢，铝丝加入量小于0.2kg/吨钢，脱硫过程氩气流量350～500 Nl/min，喂铝线调整钢液铝含量，喂铝线过程控制氩气流量30～60Nl/min，加入合金进行合金化微调；下电极升温脱硫，取样分析；重复LF炉后期过程控制流程直至分析结果满足要求。

8.根据权利要求7所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于喂铝线过程中以冶炼过程钢水中铝含量保持在0.05～0.06%范围来控制铝线喂入量。

9.根据权利要求1所述的超低硫钢快速冶炼方法，其特征在于LF炉成分分析合格后，进行RH真空处理，RH真空度≤300Pa，保持时间大于15min，真空处理结束进行钙处理，钙处理结束软搅拌大于12min，软搅拌氩气底吹流量10～60 Nl/min。