CN104046748B

CN104046748B - 一种钢水脱磷剂和钢水脱磷的方法

Info

Publication number: CN104046748B
Application number: CN201410277321.6A
Authority: CN
Inventors: 梁新腾; 曾建华; 李扬洲; 龚洪君; 杨森祥; 杨晓东; 喻林; 陈均; 何为; 陈路
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2034-06-19
Also published as: CN104046748A

Abstract

本发明公开了一种钢水脱磷剂和钢水脱磷的方法。所述钢水脱磷的方法包括在转炉出钢过程中，将熔融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之后进行扒渣，其中，所述钢水脱磷剂含有石灰和钠盐；所述石灰的颗粒粒度小于30mm，且所述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5‑20mm；且LF炉中的吹氩强度至少为60Nm³/h·吨钢水。采用本发明提供的钢水脱磷剂在特定的吹氩强度下进行脱磷，能够显著降低钢水中的磷含量，钢水的脱磷率得以提高，极具工业应用前景。

Description

一种钢水脱磷剂和钢水脱磷的方法

技术领域

本发明涉及一种钢水脱磷剂以及使用该钢水脱磷剂进行钢水脱磷的方法。

背景技术

钢铁中所含磷、硫等有害杂质直接关系到钢铁的性能，其中钢中磷的存在会降低钢的塑性。当钢中的磷含量高时，钢材易于发生“冷脆现象”，而在冶金生产中，通过脱磷降低钢中的磷含量，钢的塑性韧性将得到提高，可以大幅度改善钢材的机械性能。

随着经济的发展，现代社会对钢铁材料性能的要求日益提高，这意味着对钢中杂质含量的控制越来越严格。努力脱除钢中的杂质、生产低杂质含量的钢材即纯净钢是钢铁企业一项重要任务。而要达到纯净钢的特殊要求，必需在钢铁生产中采用二次精炼。

在转炉炼钢过程中，由于其具备的良好的脱磷热力学条件，因此，出钢时钢水中磷的含量较低，脱磷率可达到90％左右。但是由于转炉出钢时带渣及钢水合金化等原因，热力学条件发生改变，此时容易出现回磷现象，导致钢水中磷含量增大，而纯净钢中的超低磷钢要求钢中的磷含量[P]达到≤0.005重量％的水平，所以，必需经过二次精炼脱磷才能得到满足要求的钢材。有关二次精炼脱磷的研究是生产超低磷钢的技术保障，然而通过文献调研发现，目前国内外在二次精炼脱磷方面进行的研究很少。

CN102618689A公开了一种高效低成本转炉生产超低磷钢水的方法，该方法包括将含P≤0.11％、Si0.3-0.5％、Mn0.3-0.6％、温度1260-1350℃的铁水入转炉；加入渣料，底吹氩气，流量≥0.07Nm³/t·min，顶吹氧气，氧气压力≤0.8MPa，熔池温度≤1450℃，前期吹炼时间7-10min，倒渣1/3-1/2；中期采用高枪位操作，补加渣料，控制钢液[C]0.30-0.60％，熔池温度1520-1560℃，再次倒渣40％-60％；后期补加石灰2-5kg/t钢，冷却剂用量为2-5kg/t钢，采用大气量底吹氩气搅拌，搅拌时间≥1.5min，然后采用低抢位操作，当终点C＝0.025-0.08％，熔池温度1600-1630℃时出钢；生产出磷含量≤50ppm的超低磷钢水。然而，采用该专利申请的方法进行钢水的生产时，由于转炉出钢时带渣及钢水合金化等原因，热力学条件发生改变，会出现回磷现象，导致钢水中磷含量增大，因此实际作用有限。

CN101319262A公开了一种钢水炉外精炼脱磷生产超低磷钢的方法，该方法包括①转炉出钢：出钢温度在1550-1660℃，出钢时磷含量在0.02重量％以下，采用未脱氧、挡渣处理出钢；②初脱磷：转炉出钢时随钢流向钢包中加入脱磷熔剂，加入量为5-20kg/t；所述脱磷溶剂由如下原料按特定重量百分比制备而成：CaO 20-80％、FeO 10-15％、CaF₂ 0-40％；③深脱磷：调节下料管与下降管的位置，使之处于下料管的异侧，将钢包运至RH工位，并抽真空，从RH高位料仓投入复合球体，循环0.1-15min；④扒渣：破真空、扒渣，然后加钢包覆盖剂；⑤加热搅拌：在精炼炉进行加热搅拌，钢水加热温度控制在1580-1620℃；⑥脱氧、合金化精炼处理：⑦连铸：连铸采用全程保护浇注。采用该专利申请的方法进行钢水的生产时，由于在加入脱磷熔剂之后，直接加入RH工位进行处理，这样不可避免的要发生碳氧反应脱氧，因此在还原性气氛下会发生回磷，实际使用效果很有限。

CN101104876A公开了一种钢水炉外脱磷生产超低磷钢的方法，该方法按照以下步骤进行：①转炉出钢时以重量百分比终点磷含量小于0.013％出钢，在出钢时随钢流向钢包内加入脱磷熔剂；所述脱磷溶剂为高碱性的脱磷溶剂，按重量百分比计的组成为石灰60-75％、萤石10-25％和氧化铁0-20％；②出钢时采用挡渣出钢，未脱氧出钢；③出钢完后，将钢包内的脱磷渣扒除；④扒渣后再进行加热、脱氧合金化、脱硫等精炼处理；⑤然后进行连铸。该专利申请利用出钢过程中脱磷，不增加脱磷处理时间，使用方便，脱磷效率高、处理时间短、脱磷效果稳定，可以满足不同超低磷含量钢水的脱磷要求，但是该方法仅仅在出钢过程加入脱磷熔剂，未经过任何后工序吹氩搅拌就扒渣，实际脱磷效果有限。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的方法对钢水进行脱磷时脱磷率较低的缺陷，而提供一种新的钢水脱磷剂以及采用该钢水脱磷剂在特定的吹氩强度下进行钢水脱磷的方法。

具体地，本发明提供了一种钢水脱磷剂，其中，所述钢水脱磷剂含有石灰和钠盐；所述石灰的颗粒粒度小于30mm，且所述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5-20mm。

此外，本发明还提供了一种钢水脱磷的方法，该方法包括在转炉出钢过程中，将熔融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之后进行扒渣，其中，所述钢水脱磷剂为上述钢水脱磷剂，且脱磷过程中，LF炉中的吹氩强度至少为60Nm³/h·吨钢水。

本发明的发明人在研究中意外地发现，在转炉出钢过程中，将含有特定颗粒粒度的石灰和钠盐的钢水脱磷剂添加到熔融态的待脱磷钢水中，并保证加入钢水脱磷剂后的钢水在LF炉中以特定的吹氩强度进行大搅拌处理，能够显著降低钢水中的磷含量，钢水的脱磷率得以提高。

根据本发明的一种优选实施方式，当所述钢水脱磷剂还含有碳酸钙，且相对于100重量份的所述石灰，所述碳酸钙的含量为5.5-13.5重量份时，能够进一步提高钢水的脱磷率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的钢水脱磷剂含有石灰和钠盐；所述石灰的颗粒粒度小于30mm，且所述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5-20mm。在本发明中，所述颗粒粒度是指颗粒上的任意两个不同点之间的最大直线距离。例如，当所述颗粒为球形时，所述颗粒粒度指其直径。

根据本发明提供的钢水脱磷剂，尽管所述钢水脱磷剂只要同时含有石灰和钠盐即可有效降低钢水中的磷含量，但为了使得这两种物质起到更好的协同脱磷作用，优选地，以所述钢水脱磷剂的总重量为基准，所述石灰的含量为80-85重量％，所述钠盐的含量为15-20重量％。

所述石灰是一种以氧化钙为主要成分的无机材料。在钢水脱磷过程中，所述石灰主要起到调节钢水碱性的作用。尽管现有的所有石灰均能够用于本发明中并且能够与所述钠盐协同配合起到脱磷作用，但为了获得更高的脱磷率，优选地，以所述石灰的总重量为基准，所述石灰中含有至少95重量％的CaO，其余为CaCO₃。

所述钠盐的种类可以为本领域的常规选择，例如，可以为Na₂CO₃、NaCl和NaNO₃中的一种或多种。此外，优选地，所述钠盐的纯度不低于98重量％，其余为SiO₂，这样能够避免在脱磷过程中进一步引入不需要的杂质。

根据本发明提供的钢水脱磷剂，优选地，所述钢水脱磷剂还含有碳酸钙，且相对于100重量份的所述石灰，所述碳酸钙的含量为5.5-13.5重量份，这种同时含有特定粒度的石灰、钠盐和碳酸钙的钢水脱磷剂具有非常优异的脱磷能力。此处所述的碳酸钙不包括以所述石灰中杂质的形式引入的碳酸钙，相应地，所述碳酸钙的上述含量不包括以所述石灰中杂质形式引入的碳酸钙的含量。

本发明提供的钢水脱磷的方法包括在转炉出钢过程中，将熔融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之后进行扒渣，其中，所述钢水脱磷剂为上述钢水脱磷剂，且LF炉中的吹氩强度至少为60Nm³/h·吨钢水。

本说明书中所用的术语“吹氩强度”指单位时间内以每吨吹炼钢水计的吹氩量，其单位为Nm³/h·吨钢水。

本领域技术人员公知，在钢水冶炼过程中，先将钢水进行转炉吹炼，然后再将钢水转炉出钢移至LF炉中进行精炼。将所述熔融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触的方式可以为本领域的常规选择，通常可以在转炉出钢过程中，随熔融态的待脱磷钢水流加入钢水脱磷剂，之后两者一起流入LF炉中进行吹氩脱磷。

本发明提供的钢水脱磷的方法适合目前所述钢水的脱磷过程，特别适合对超低磷钢水进行脱磷，即，所述待脱磷钢水的磷含量优选为0.01-0.03重量％。

根据本发明提供的钢水脱磷的方法，为了保证钢水的氧化性以将其中的磷含量降至更低的水平，优选地，所述待脱磷钢水的氧活度≥500ppm，更优选为800-1000ppm。术语“氧活度”指溶解于钢水中的氧分子的重量浓度，单位为ppm。在本发明中，所述待脱磷钢水的氧活度可以按照本领域技术人员公知的各种方法进行测定，例如，可以按照固体电解质快速定氧技术进行测定，具体测试过程为本领域技术人员公知，在此不作赘述。

本发明对所述钢水脱磷剂的用量没有特别地限定，其通常应该根据待脱磷钢水进行选择。例如，相对于每吨的所述待脱磷钢水，所述钢水脱磷剂的用量可以为5-8kg，优选为6-8kg。

根据本发明提供的钢水脱磷的方法，如上所述，LF炉中的吹氩强度至少为60Nm³/h·吨钢水，这样能够保证所述钢水脱磷剂与待脱磷钢水中含有的磷充分接触而将磷充分去除，但是从脱磷率以及吹氩成本等因素综合考虑，优选地，LF炉中的吹氩强度为80-120Nm³/h·吨钢水。

根据本发明提供的钢水脱磷的方法，在LF炉中的吹氩时间通常应该以将所述待脱磷钢水中的磷含量降至目标水平之内为准。通常来说，在LF炉中的吹氩时间可以为1-3min。

此外，为了使得脱磷后得到的磷渣容易与钢水分离，通常需要在LF炉中设置电加热工序。当所述磷渣粘度较大不易流动时，应该开启电加热工序以化渣，具体操作为本领域技术人员公知。此外，所述脱磷的具体条件可以与现有技术相同，在此不作赘述。

此外，所述钢水在LF炉中完成脱磷之后，通常还需要将其引入RH炉中进行精炼，当成分、温度合格后再上铸机进行浇铸，后续的具体操作均可以按照现有的方法进行，在此不作赘述。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中：

钢水中磷含量按照GB/T223-82《钢铁及合金化学分析方法》中规定的方法进行测定。

石灰中含有98重量％的CaO，其余为CaCO₃；所述石灰的颗粒粒度均小于30mm，且90重量％的颗粒粒度为5-20mm。

碳酸钠的纯度为98重量％，其中的杂质为SiO₂。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。

某厂210t转炉，出钢量210t，钢水中氧活度实测为900ppm，钢水中磷含量为0.025重量％。在转炉出钢过程中，随钢流加入钢水脱磷剂7kg/t钢。钢水脱磷剂中含有石灰和碳酸钠，且石灰的含量为82.5重量％，碳酸钠的含量为17.5重量％。将加入钢水脱磷剂后的钢水移至LF炉中进行脱磷，在LF工序中，开启电加热工序以将钢水温度控制在1550℃下化渣，吹氩强度为100Nm³/h·吨钢水，吹氩时间为2min，然后进行扒渣操作。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.002重量％，脱磷率达到92％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

实施例2

某厂210t转炉，出钢量210t，钢水中氧活度实测为800ppm，钢水中磷含量为0.020重量％。在转炉出钢过程中，随钢流加入钢水脱磷剂8kg/t钢。钢水脱磷剂中含有石灰和碳酸钠，且石灰的含量为81重量％，碳酸钠的含量为19重量％。将加入钢水脱磷剂后的钢水移至LF炉中进行脱磷，在LF工序中，开启电加热工序以将钢水温度控制在1580℃下化渣，吹氩强度为120Nm³/h·吨钢水，吹氩时间为3min，然后进行扒渣操作。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.001重量％，脱磷率达到95％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

实施例3

某厂210t转炉，出钢量210t，钢水中氧活度实测为1000ppm，钢水中磷含量为0.022重量％。在转炉出钢过程中，随钢流加入钢水脱磷剂6kg/t钢。钢水脱磷剂中含有石灰和碳酸钠，且石灰的含量为85重量％，碳酸钠的含量为15重量％。将加入钢水脱磷剂后的钢水移至LF炉中进行脱磷，在LF工序中，开启电加热工序以将钢水温度控制在1570℃下化渣，吹氩强度为80Nm³/h·吨钢水，吹氩时间为1min，然后进行扒渣操作。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.0025重量％，脱磷率达到88.6％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

实施例4

按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中，石灰的含量为90重量％，碳酸钠的含量为10重量％。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.003重量％，脱磷率达到88％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

实施例5

按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中，石灰的含量为70重量％，碳酸钠的含量为30重量％。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.0032重量％，脱磷率达到87.2％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

实施例6

按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中除了含有石灰和碳酸钠之外还含有额外引入的碳酸钙，且石灰的含量为80重量％，碳酸钠的含量为10重量％，碳酸钙的含量为10重量％。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.0015重量％，脱磷率达到94％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

对比例1

该对比例用于说明参比的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。

按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，所用的钢水脱磷剂中石灰的颗粒粒度为35-50mm。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.006重量％，脱磷率达到76％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

对比例2

该对比例用于说明参比的钢水脱磷剂以及钢水脱磷的方法。

按照实施例1的方法进行钢水脱磷，不同的是，LF炉中的吹氩强度为30Nm³/h·吨钢水。LF处理结束后，钢水中磷含量降低至0.005重量％，脱磷率达到80％。接着将LF炉精炼处理后的钢水进行常规的RH炉精炼，成分、温度合格后再上铸机进行浇铸。

对比例3

该对比例用于说明参比的钢水脱磷的方法。

某厂210t转炉采用CN1995403A中公开的转炉“双渣法”冶炼成品碳含量≤0.005重量％的钢种。虽然转炉在消耗大量辅料及深吹严重的情况下，将转炉终点钢水磷含量控制在0.004重量％，但由于回磷及合金增磷，使得钢水在出完后钢中磷含量达到0.0075重量％，后续没有任何脱磷操作，最终只有改钢或回炉，损失较大。

从以上结果可以看出，采用本发明提供的钢水脱磷剂在特定的吹氩强度下进行脱磷，能够显著降低钢水中的磷含量，使得钢水的脱磷率得以提高，从而减小了转炉在冶炼超低磷钢水中的负担，极具工业应用前景。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种钢水脱磷的方法，该方法包括在转炉出钢过程中，将熔融态的待脱磷钢水与钢水脱磷剂接触，并将接触产物转移至LF炉中进行脱磷，脱磷完成之后进行扒渣，其特征在于，所述钢水脱磷剂含有石灰和钠盐；所述石灰的颗粒粒度小于30mm，且所述石灰中至少80重量％的颗粒粒度为5-20mm；其中，以所述钢水脱磷剂的总重量为基准，所述石灰的含量为80-85重量％，所述钠盐的含量为15-20重量％；且LF炉中的吹氩强度80-120Nm³/h·吨钢水；所述待脱磷钢水的磷含量为0.01-0.03重量％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，以所述石灰的总重量为基准，所述石灰中含有至少95重量％的CaO，其余为CaCO₃。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钠盐的纯度不低于98重量％。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述钠盐选自Na₂CO₃、NaCl和NaNO₃中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钢水脱磷剂还含有碳酸钙，且相对于100重量份的所述石灰，所述碳酸钙的含量为5.5-13.5重量份。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待脱磷钢水的氧活度≥500ppm。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，相对于每吨的所述待脱磷钢水，所述钢水脱磷剂的用量为5-8kg。

8.根据权利要求1和6-7中任意一项所述的方法，其中，在LF炉中的吹氩时间为1-3min。