CN104060018A

CN104060018A - 一种半钢冶炼低磷钢的方法

Info

Publication number: CN104060018A
Application number: CN201410078418.4A
Authority: CN
Inventors: 陈均; 梁新腾; 喻林; 曾建华; 陈路; 杨森祥; 杨晓东; 黄生权
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: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2034-03-05
Also published as: CN104060018B

Abstract

本发明公开了一种半钢冶炼低磷钢的方法，该方法包括转炉吹氧冶炼，将半钢兑入转炉后加入1-3kg硅锰合金/吨钢，吹氧开始时加入活性石灰8-15kg/吨钢和高镁石灰10-15kg/吨钢，吹氧3-5min后加入复合造渣剂2-6kg/吨钢，吹氧进度为80-100%时加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，其中，整个转炉吹氧冶炼过程中辅料消耗总量控制在活性石灰15-20kg/吨钢、高镁石灰15-20kg/吨钢和复合造渣剂6-10kg/吨钢。本发明的半钢冶炼低磷钢的方法能够在保证低辅料消耗的情况下，终点钢水磷含量不高于0.006重量%，炉渣全铁含量不高于20重量%，金属损失少，且安全隐患低。

Description

一种半钢冶炼低磷钢的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体地，涉及一种半钢冶炼低磷钢的方法。

背景技术

半钢炼钢由于其碳质量百分数（3.4%-4.0%）较一般铁水低，半钢中硅、锰发热成渣，元素含量为痕迹，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、初期渣形成时间晚、并且热量不足等特点，这使得半钢炼钢比铁水炼钢更加困难，同时脱磷率较低。

在现有的专利文献中已有半钢炼钢、脱磷的报道，如专利申请CN101696462A“一种半钢冶炼低磷钢的生产方法”主要是通过调整单渣法转炉冶炼的造渣参数来实现对转炉终点磷含量的控制，其中，在转炉造渣过程中加入的造渣材料是由活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂组成，加入量以每吨出钢钢水计，造渣材料由40-50kg活性石灰、20-30kg高镁石灰、15-25kg复合造渣剂组成，渣料用量总计75-105kg/t钢。其结果能将转炉炼钢终点P控制在0.006％以内，控制钢包渣回P在0.002％以内、合金增P在0.002％以内，能稳定生产成品磷含量小于0.010％的低磷钢种。该方法存在以下不足：转炉辅料消耗较高，且当入炉磷含量偏高时采用单渣法很难将终点磷控制在0.006%以内，出钢过程下渣量很难控制、钢水回磷严重。

专利申请CN101423879A“低磷钢水冶炼方法”，其特点是转炉冶炼的钢水温度≥1680℃，钢水中磷含量小于0.012％，钢水中氧活度控制在0.1％-0.13％；转炉出钢前，先在钢包内装入深脱磷剂；转炉出钢过程中进行挡渣控制，下渣量≤3kg/吨钢，并对钢包中的钢水进行弱脱氧处理；出钢结束后，再往钢包中投入深脱磷剂；该低磷钢水冶炼方法与其它方法相比渣量减少20％以上，转炉冶炼周期缩短5％以上。该方法存在以下不足：预先在钢包中加入深脱磷剂对钢水氧含量控制有严格的要求，如果出钢氧含量过高，出钢过程或出钢完毕后可能发生钢包“放炮”现象，存在一定的安全隐患，且出钢前后都要向钢包中加入深脱磷剂并对钢水进行弱脱氧处理，过程处理时间过长，影响生产节奏。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种半钢冶炼低磷钢的方法，该方法在转炉辅料消耗低的情况下，实现了终点钢水磷含量不高于0.006重量%和终点炉渣全铁含量不高于20重量%的目标，金属损失少，安全隐患低。

本发明的发明人在研究中意外发现，在转炉吹氧冶炼过程中，通过调整辅料的加入方式能够在低辅料消耗的情况下，实现转炉终点磷含量不高于0.006重量%和终点炉渣全铁含量不高于20重量%的目标，金属损失少，安全隐患低。本发明的发明人还进一步发现，在本发明所述调整辅料的加入方式的基础上，结合调整氧枪枪位（尤其是在吹氧冶炼前期和后期均采用高枪位）、进行终点调渣操作（即在吹氧冶炼结束前1min加入适量的炉渣改质剂）和调整终点控制参数（包括钢水终点碳含量和钢水温度）中的一种或多种，能够进一步地降低转炉终点磷含量和/或终点炉渣全铁含量，减少金属损失。

因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种半钢冶炼低磷钢的方法，该方法包括转炉吹氧冶炼，将半钢兑入转炉后加入1-3kg硅锰合金/吨钢，吹氧开始时加入活性石灰8-15kg/吨钢和高镁石灰10-15kg/吨钢，吹氧3-5min后加入复合造渣剂2-6kg/吨钢，吹氧进度为80-100%时加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，其中，整个转炉吹氧冶炼过程中辅料消耗总量控制在活性石灰15-20kg/吨钢、高镁石灰15-20kg/吨钢和复合造渣剂6-10kg/吨钢。

本发明的半钢冶炼低磷钢的方法能够在保证低辅料消耗的情况下，终点钢水磷含量不高于0.006重量%，炉渣全铁含量不高于20重量%，金属损失少，且安全隐患低。

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。

本发明提供了一种半钢炼钢转炉冶炼低磷钢的方法，该方法包括转炉吹氧冶炼，将半钢兑入转炉后加入1-3kg硅锰合金/吨钢，吹氧开始时加入活性石灰8-15kg/吨钢和高镁石灰10-15kg/吨钢，吹氧3-5min后加入复合造渣剂2-6kg/吨钢，吹氧进度为80-100%时加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，其中，整个转炉吹氧冶炼过程中辅料消耗总量控制在活性石灰15-20kg/吨钢、高镁石灰15-20kg/吨钢和复合造渣剂6-10kg/吨钢。

在本发明方法中，对于半钢的种类（成分及相应含量）没有特别的限定，可以为本领域常用的各种半钢。优选情况下，半钢中除铁外的主要成分为C：3.0-4.0重量%，Si、Mn为痕迹（0.01重量%以下），P：0.05-0.09重量%，Ti：0.01-0.03重量%，V：0.03-0.08重量%。将半钢兑入转炉后半钢温度可以为1250℃-1390℃，转炉吹氧冶炼供氧强度可以为3.5-4.5m³/（min·吨钢）。

在本发明方法中，对于硅锰合金的种类没有特别的限定，可以为本领域常用的各种硅锰合金。优选情况下，硅锰合金为硅含量为19-30重量%，锰含量为40-60重量%的硅锰合金。

在本发明方法中，对于活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂的种类没有特别的限定，可以分别为本领域常用的各种活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂。优选情况下，活性石灰为CaO含量不低于90重量%的活性石灰；高镁石灰为MgO含量在30-40重量%，CaO含量在40-50重量%的含镁石灰；复合造渣剂为酸性辅料，其SiO₂含量不低于50重量%。

在本发明方法中，对于吹氧进度为80-100%时加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂的方法，没有特别的限定，只要使得加入的活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂能够成渣并使得在整个转炉吹氧冶炼过程中辅料消耗总量控制在活性石灰15-20kg/吨钢、高镁石灰15-20kg/吨钢和复合造渣剂6-10kg/吨即可。例如可以分别单独加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，也可以加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂的混合物。优选地，分批次少量加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，并使得在整个转炉吹氧冶炼过程中活性石灰加入量为15-20kg/吨钢、高镁石灰加入量为15-20kg/吨钢和复合造渣剂加入量为6-10kg/吨。

本发明的发明人经过大量实验研究发现，对氧枪枪位控制的改进对于脱磷效果有重要影响。在转炉吹氧冶炼前期（吹氧进度为0-30%时）采用高枪位操作，中期（吹氧进度为30-80%时）采用滑枪操作，后期（吹氧进度为80-100%时）采用高枪位操作，能够继续提高炉渣氧化性，进一步促进脱磷。这可能是由于采用高枪位可以提高炉渣氧化性，促进前期和后期脱磷，中期根据炉渣情况适宜调整氧枪枪位能够防止炉渣返干。因此，优选情况下，吹氧进度为0-30%时采用高枪位操作，吹氧进度为30-80%时采用滑枪操作，吹氧进度为80-100%时采用高枪位操作；进一步优选地，吹氧进度为0-30%时枪位为1.5-2.5m，吹氧进度为30-80%时枪位为1.2-2m，吹氧进度为80-100%时枪位为2-3m。

本领域技术人员应该理解的是，转炉吹氧冶炼是指通过氧枪吹氧及其它操作达到钢水出钢要求的过程。吹氧进度是指冶炼一炉钢时当前吹氧量占该炉钢所需总吹氧量的比例。

本发明的发明人在研究中还发现，转炉吹氧冶炼后期采用高枪位会造成炉渣全铁含量偏高，因此，在本发明方法中，还包括进行终点调渣操作，通过在转炉吹氧冶炼结束前1min加入炉渣改质剂用于降低终渣全铁含量，调整炉渣粘度。对于炉渣改质剂没有特别的要求，可以为本领域常用的各种炉渣改质剂。炉渣改质剂由高镁石灰、碳粉及粘接剂等材料按一定比例混合压制而成，用于改善炉渣特性。为了进一步降低炉渣全铁含量，优选情况下，炉渣改质剂含有10-20重量%的碳、60-80重量%的MgO和10-20重量%的CaO。另外，炉渣改质剂还含有少量杂质，如P、S和水分等，杂质均为本领域技术人员所公知。炉渣改质剂的加入量根据冶炼后期拉碳时副枪测量的钢水氧活度决定：钢水氧活度小于400ppm时，炉渣改质剂的加入量为1-3kg/吨钢；钢水氧活度在400-900ppm之间时，炉渣改质剂的加入量为3-5kg/吨钢；钢水氧活度大于900ppm时，炉渣改质剂的加入量为5kg/吨钢。

在本发明方法中，还包括控制冶炼终点时的钢水碳含量为0.03-0.06%，钢水温度为1620-1640℃。根据冶炼后期拉碳时测定的钢水碳含量和钢水温度，通过吹氧操作来控制实现冶炼终点时的钢水碳含量和钢水温度。其中，通过吹氧操作控制冶炼终点时的钢水碳含量和钢水温度的方法为本领域技术人员公知的方法，例如可以为根据冶炼后期降碳速率、升温速率及火焰状况预估，或使用副枪进行测量。

实施例

以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。

以下实施例中，钢水磷含量通过对钢水进行取样用原子吸收光谱仪（购自西化仪（北京）科技有限公司，型号：TNZ1-S）分析测得；钢水碳含量通过副枪测定，或副枪取样后用原子吸收光谱仪（购自西化仪（北京）科技有限公司，型号：TNZ1-S）分析测得；炉渣全铁含量通过取样后按标准YB/T148-1998测定。

复合造渣剂、炉渣改质剂、硅锰合金、活性石灰和高镁石灰均购自攀枝花钢城集团有限公司。

实施例1

本实施例用于说明本发明的半钢冶炼低磷钢的方法。

某厂200t转炉进行半钢炼钢，入炉半钢除Fe外的主要成分为C：4.0重量%，Si：0.007重量%，Mn：0.005重量%，P：0.05重量%，Ti：0.03重量%，V：0.05重量%。将半钢兑入转炉后半钢温度为1250℃，顶吹氧枪供氧强度为3.5m³/（min·吨钢），加入1kg硅锰合金/吨钢（硅：21重量%，锰：45重量%），吹氧开始时加入活性石灰8kg/吨钢和高镁石灰10kg/吨钢，吹氧3min后加入复合造渣剂2kg/吨钢（SiO₂：55重量%）。吹氧进度为80%时加入活性石灰3kg/吨钢、高镁石灰2kg/吨钢和复合造渣剂3kg/吨钢，吹氧进度为90%时加入活性石灰4kg/吨钢、高镁石灰3kg/吨钢和复合造渣剂3kg/吨钢。冶炼前期（吹氧进度为0-30%时）采用高枪位操作，氧枪枪位为1.5-2m，冶炼中期（吹氧进度为30-80%时）采用滑枪操作，枪位控制在1.2-1.5m，冶炼后期（吹氧进度为80-100%时）采用高枪位操作，枪位控制在2-2.5m。吹氧进度为90%时进行拉碳，副枪测得钢水氧活度为350ppm，钢水温度为1580℃，钢水碳含量为0.30重量%。在吹炼结束前1min加入炉渣改质剂3kg/吨钢（碳：10重量%，MgO：65重量%，CaO：20重量%，其余为杂质），继续吹氧20s控制冶炼终点时的钢水温度为1620℃，钢水碳含量为0.06重量%。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.005重量%，炉渣全铁含量为18.7重量%。

实施例2

本实施例用于说明本发明的半钢冶炼低磷钢的方法。

某厂200t转炉进行半钢炼钢，入炉半钢除Fe外的主要成分为C：3.0重量%，Si：0.006重量%，、Mn：0.006重量%，P：0.075重量%，Ti：0.02重量%，V：0.08重量%。将半钢兑入转炉后半钢温度为1350℃，顶吹氧枪供氧强度为4m³/（min·吨钢），加入2kg硅锰合金/吨钢（硅：23重量%，锰：55重量%），吹氧开始时加入活性石灰12kg/吨钢和高镁石灰13kg/吨钢，吹氧4min后加入复合造渣剂4kg/吨钢（SiO₂：60重量%）。吹氧进度为80%时加入活性石灰3kg/吨钢、高镁石灰2kg/吨钢和复合造渣剂1kg/吨钢，吹氧进度为90%时加入活性石灰3kg/吨钢、高镁石灰3kg/吨钢和复合造渣剂1kg/吨钢。冶炼前期（吹氧进度为0-30%时）采用高枪位操作，氧枪枪位为1.7-2.2m，冶炼中期（吹氧进度为30-80%时）采用滑枪操作，枪位控制在1.4-1.9m，冶炼后期（吹氧进度为80-100%时）采用高枪位操作，枪位控制在2.3-2.6m。吹氧进度为85%时进行拉碳，副枪测得钢水氧活度为600ppm，钢水温度为1590℃，钢水碳含量为0.35重量%。在吹炼结束前1min加入炉渣改质剂4kg/吨钢（碳：15重量%，MgO：70重量%，CaO：10重量%，其余为杂质），继续吹氧25s控制冶炼终点时的钢水温度为1630℃，钢水碳含量为0.04重量%。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.004重量%，炉渣全铁含量为17.2重量%。

实施例3

本实施例用于说明本发明的半钢冶炼低磷钢的方法。

某厂200t转炉进行半钢炼钢，入炉半钢除Fe外的主要成分为C：3.5重量%，Si：0.004重量%，、Mn：0.004重量%，P：0.090重量%，Ti：0.02重量%，V：0.06重量%。将半钢兑入转炉后半钢温度为1390℃，顶吹氧枪供氧强度为4.5m³/（min·吨钢），加入3kg硅锰合金/吨钢（硅：25重量%，锰：60重量%），吹氧开始时加入活性石灰15kg/吨钢和高镁石灰15kg/吨钢，吹氧5min后加入复合造渣剂6kg/吨钢（SiO₂：55重量%）。吹氧进度为80%时加入活性石灰2kg/吨钢、高镁石灰3kg/吨钢和复合造渣剂2kg/吨钢，吹氧进度为95%时加入活性石灰3kg/吨钢、高镁石灰2kg/吨钢和复合造渣剂2kg/吨钢。冶炼前期（吹氧进度为0-30%时）采用高枪位操作，氧枪枪位为2.1-2.5m，冶炼中期（吹氧进度为30-80%时）采用滑枪操作，枪位控制在1.5-2m，冶炼后期（吹氧进度为80-100%时）采用高枪位操作，枪位控制在2.6-3m。吹氧进度为90%时进行拉碳，副枪测得钢水氧活度为950ppm，钢水温度为1600℃，钢水碳含量为0.25重量%。在吹炼结束前1min加入炉渣改质剂5kg/吨钢（碳：20重量%，MgO：60重量%，CaO：15重量%，其余为杂质），继续吹氧15s控制冶炼终点时的钢水温度为1640℃，钢水碳含量为0.03重量%。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.005重量%，炉渣全铁含量为18.6重量%。

实施例4

按照实施例2的方法，不同的是，冶炼前期（吹氧进度为0-30%时）采用低枪位操作，氧枪枪位为1.1-1.4m，冶炼后期（吹氧进度为80-100%时）采用低枪位操作，枪位控制在1.1-1.3m。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.006重量%，炉渣全铁含量为19.6重量%。

实施例5

按照实施例2的方法，不同的是，在吹炼结束前1min不加入炉渣改质剂。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.004重量%，炉渣全铁含量为19.9重量%。

实施例6

按照实施例2的方法，不同的是，在吹炼结束前1min加入炉渣改质剂4kg/吨钢（碳：5重量%，MgO：70重量%，CaO：20重量%，其余为杂质）。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.004重量%，炉渣全铁含量为19.4重量%。

实施例7

按照实施例2的方法，不同的是，控制冶炼终点时的钢水温度为1680℃，钢水碳含量为0.09重量%。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.006重量%，炉渣全铁含量为19.8重量%。

实施例8

按照实施例2的方法，不同的是，控制冶炼终点时的钢水温度为1580℃，钢水碳含量为0.01重量%。冶炼终点时测得终点钢水磷含量为0.006重量%，炉渣全铁含量为19.0重量%。

将实施例2和实施例4比较可知，在冶炼前期（吹氧进度为0-30%时）和冶炼后期（吹氧进度为80-100%时）均采用高枪位操作，能够进一步促进脱磷，降低终点钢水磷含量且能够降低炉渣全铁含量。

将实施例2分别与实施例5和实施例6比较可知，在吹炼结束前1min加入炉渣改质剂且加入本发明所述的炉渣改质剂（含有10-20重量%的碳、60-80重量%的MgO和10-20重量%的CaO），能够进一步降低炉渣全铁含量。

将实施例2分别与实施例7和实施例8比较可知，控制冶炼终点时的钢水碳含量为0.03-0.06%，钢水温度为1620-1640℃，能够进一步降低终点钢水磷含量和炉渣全铁含量。

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

1.一种半钢冶炼低磷钢的方法，包括转炉吹氧冶炼，其特征在于，将半钢兑入转炉后加入1-3kg硅锰合金/吨钢，吹氧开始时加入活性石灰8-15kg/吨钢和高镁石灰10-15kg/吨钢，吹氧3-5min后加入复合造渣剂2-6kg/吨钢，吹氧进度为80-100%时加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，其中，整个转炉吹氧冶炼过程中辅料消耗总量控制在活性石灰15-20kg/吨钢、高镁石灰15-20kg/吨钢和复合造渣剂6-10kg/吨钢。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将半钢兑入转炉后半钢温度为1250℃-1390℃，转炉吹氧冶炼供氧强度为3.5-4.5m³/（min·吨钢）。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅锰合金为硅含量为19-30重量%，锰含量为40-60重量%的硅锰合金；所述活性石灰为CaO含量不低于90重量%的活性石灰；所述复合造渣剂为酸性辅料，其SiO₂含量不低于50重量%。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，吹氧进度为0-30%时采用高枪位操作，吹氧进度为30-80%时采用滑枪操作，吹氧进度为80-100%时采用高枪位操作。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，吹氧进度为0-30%时枪位为1.5-2.5m，吹氧进度为30-80%时枪位为1.2-2m，吹氧进度为80-100%时枪位为2-3m。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述方法还包括在转炉吹氧冶炼结束前1min加入炉渣改质剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述炉渣改质剂含有10-20重量%的碳、60-80重量%的MgO和10-20重量%的CaO。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，钢水氧活度小于400ppm时，炉渣改质剂的加入量为1-3kg/吨钢；钢水氧活度在400-900ppm之间时，炉渣改质剂的加入量为3-5kg/吨钢；钢水氧活度大于900ppm时，炉渣改质剂的加入量为5kg/吨钢。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括控制冶炼终点时的钢水碳含量为0.03-0.06重量%，钢水温度为1620-1640℃。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，通过吹氧操作控制冶炼终点时的钢水碳含量和钢水温度。