CN104561436B - 一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法，其工艺步骤为：1）、采用转炉冶炼碳钢后经过热闷渣或者滚筒渣处理后的钢渣，将其作为渣辅料运输到转炉的高位料仓待用，转炉钢渣的化学成分重量百分比含量为：CaO：56%，SiO₂：18%，P₂O₅：0.3%，TFe：12%，MgO：9%，其余成分：4.7%；2）、采用恒隆祥公司的含碳镁球，镁球的化学成分重量百分比含量为：CaO：15%，SiO₂：12%，MgO：55%，C：18%；3）、转炉按照正常的冶炼程序冶炼，即加入铁水废钢后，氧枪开吹前加入60kg/吨钢的转炉废弃冷钢渣，随后在脱碳反应开始后，加入3kg/吨钢的镁球，抑制熔池内的磷被氧化进入渣中；4）、转炉吹炼终点前加入5kg/吨钢的镁球进行压渣,3min后出钢，利用镁球中间的碳还原钢渣中间的磷酸盐，使之进入钢液。

Description

一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法。

背景技术

磷溶于铁素体，在钢中固溶强化和冷作硬化作用强，作为合金元素加入低合金结构钢中，能提高其强度和钢的耐大气腐蚀性能，所以是冶炼耐候钢的有益元素。

检索文献披露：（1）吴康, 郑毅, 简明, 洪建国在《炼钢》2010,26（2）发表的论文“提高供氧强度冶炼含磷耐候钢的生产实践”中间表述了“采用平均w(P)=0.22%的原料冶炼耐候钢”的内容。（2）赵国光, 左康林, 邹俊苏在“宝钢技”2006年第2期发表的论文“梅钢转炉低成本冶炼耐候钢SPA-H”有“利用梅钢现有转炉模型计算了石灰加入量, 分析了梅钢转炉冶炼过程中熔池磷含量与吹氧量的关系及脱磷反应的热力学条件, 并据此采取了减少石灰加入量和低氧枪枪位操作等措施, 降低了转炉终点磷的分配比, 生产出低碳和高吹炼终点磷含量的钢水, 降低了冶炼物料消耗和合金消耗, 使转炉冶炼含磷耐候钢SPA-H等钢种成本低于其他钢种。”的内容表述；（3）刘文飞在2011年第6期的“鞍钢技术”杂志上发表的论文“经济性冶炼含磷耐候钢的工艺开发”一文中有以下的内容表述：（1） 260吨转炉冶炼过程中不加活性石灰，根据铁水Si 含量，加入轻烧白云石4 t， 生白云石5～8 t，保持渣中MgO 含量≥12%，有效保护炉衬。（2） 前期加入所有的轻烧白云石以及部分生白云石，提高前期渣中的CaO 和MgO 含量，防止酸性渣对炉衬的侵蚀。（3） 根据热平衡计算结果，在吹氧4min 以前加入降温冷料矿石、尾渣，控制前期升温过快，避免碳氧反应期到来后发生大的喷溅。”的内容表述。

由上述信息可知：目前转炉冶炼耐候钢大多数采用不加石灰或者少加石灰的工艺方法进行含磷耐候钢的冶炼，但是没有提及采用转炉钢渣作为造渣材料进行耐候钢冶炼的内容，以上的文献同样没有提到减少石灰用量以后，转炉在吹炼过程中，由于碱度降低引起的金属料的飞溅损失加剧，转炉的热效率低下是如何解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法，能够利用转炉钢渣作为造渣材料进行耐候钢冶炼，既能够满足转炉吹炼过程中降低脱磷率达到脱碳保磷的目的，又能够减少脱碳过程中金属料的喷溅损失，能够极大地优化冶炼耐候钢过程中使用磷铁的成本，同时还能够保证转炉的热效率不降低。

本发明的目的是这样实现的，一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法，其工艺步骤为：

1）、采用转炉冶炼碳钢后经过热闷渣或者滚筒渣处理后的钢渣，将其作为渣辅料运输到转炉的高位料仓待用，转炉钢渣的化学成分重量百分比含量为：CaO：56%，SiO₂：18%，P₂O₅：0.3%，TFe：12%，MgO：9%，其余成分：4.7%；

2）、采用恒隆祥公司的含碳镁球，镁球的化学成分重量百分比含量为：CaO：15%，SiO₂：12%， MgO：55%，C：18%；

3）、转炉按照正常的冶炼程序冶炼，即加入铁水废钢后，氧枪开吹前加入60kg/吨钢的转炉废弃冷钢渣，随后在脱碳反应开始后，加入3kg/吨钢的镁球， 抑制熔池内的磷被氧化进入渣中；

4）、转炉吹炼终点前加入5kg/吨钢的镁球进行压渣,3min后出钢，利用镁球中间的碳还原钢渣中间的磷酸盐，使之进入钢液。

发明人依据冶金过程的化学反应平衡移动的条件，发现钢渣中间的磷酸盐作为化学反应产物的一部分，如果增加反应物的浓度，将会抑制脱磷反应的进行，减少钢液内磷的氧化反应损失，同时发明人查阅相关的科学文献并且结合实践发现，转炉的液态钢渣在缓慢冷却凝固过程中，有以下的特点：

1、炼钢过程中的脱磷反应有以下的顺序特点

6/5CaO( S) +4/5［P］+O₂(g) =2/53CaOP₂O₅(S) ，

ΔG^θ=-828942+249.90T (J/mol)

8/5CaO(S)+4/5［P］+O₂(g)=2/54CaOP₂O₅( S) ，

ΔG^θ=-846190+256.28T

6/5MgO(S)+4/5［P］+O₂(g)=2/53MgOP₂O₅( S) ，

ΔG^θ =-744030+256.58T

2[P]+ 4(CaO)+5(FeO)+(4CaOP₂O₅)+5[Fe]

ΔG^θ=-767169-288.36T

以上的热力学条件表明，氧气射流冲击熔池的氧化反应和MgO含量的增加，有助于减少脱磷反应的进行。转炉钢渣中间磷含量较高，举例一种转炉液态钢渣的主要化学成分（质量百分数）为：CaO：45%、SiO₂：22%、Al₂O₃：2.5%、TFe：26%、MgO：14%、MnO ：2%、P₂O₅：0.81%；钢渣的温度：1600℃；当炉渣冷凝的过冷度太高时，部分磷元素会留存于冷凝的炉渣相中，来不及完成析晶长大以及物质迁移的过程，以磷酸钙的形式存在，其他物相中则基本不含磷元素。转炉液态钢渣中间的磷酸盐的还原反应在转炉吹炼的温度条件下能够充分的进行，其反应的方程式如下：

2P₂O₅+5C=4P+5CO₂

2P₂O₅+5Si=4P+5SiO₂

所以在转炉冶炼耐候钢的过程中，采用磷容量较高的废弃钢渣和含碳的镁球，能够较为方便的冶炼出钢水磷含量较高的耐候钢。

本发明利用了转炉废弃钢渣中间的磷酸盐不稳定和钢渣中间的磷容量与钢渣中间的磷含量的关系特点，采用转炉废弃的冷钢渣和含碳的镁球作为造渣材料，用于冶炼耐候钢，由于钢渣具有良好的覆盖钢液，能够减少吹炼过程中的金属飞溅损失和吹炼过程中的热损失，同时实现脱碳保磷的目的。本发明通过工艺控制手段，将转炉废弃渣循环利用，利用转炉渣磷容量达到饱和以后，炉渣脱磷能力下降，同时采用含碳镁球还原渣中的磷，使其进入钢液达到增加钢液中间磷含量的目的，从而降低冶炼成本。综上所述，本发明方法能够利用转炉钢渣作为造渣材料进行耐候钢冶炼，既能够满足转炉吹炼过程中降低脱磷率达到脱碳保磷的目的，又能够减少脱碳过程中金属料的喷溅损失，能够极大地优化冶炼耐候钢过程中使用磷铁的成本，同时还能够保证转炉的热效率不降低。

具体实施方式

一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法，以1条120吨转炉生产线为例。该生产线配置有工程容量为120吨转炉3座，使用11m³的渣罐，每座转炉每次出渣量为14吨，钢渣的温度1600℃，其工艺步骤为：

1）、采用转炉冶炼碳钢后经过热闷渣或者滚筒渣处理后的钢渣，挑选其中粒度2～5mm的块渣，将其作为渣辅料运输到转炉的高位料仓待用，转炉钢渣的化学成分重量百分比含量为：CaO：56%，SiO₂：18%，P₂O₅：0.3%，TFe：12%，MgO：9%，其余成分：4.7%；

2）、采用恒隆祥公司的含碳镁球，镁球的化学成分重量百分比含量为：CaO：15%，SiO₂：12%， MgO：55%，C：18%；

3）、转炉按照正常的冶炼程序冶炼，即加入铁水废钢后，氧枪开吹前加入60kg/吨钢的转炉废弃冷钢渣，随后在脱碳反应开始后，即脱碳反应的炭火出现后，加入3kg/吨钢的镁球， 抑制熔池内的磷被氧化进入渣中；在本实施例中，加入7.2吨钢渣以及360kg镁球。

4）、转炉吹炼终点前加入5kg/吨钢的镁球进行压渣，在本实施例中，加入600kg镁球进行压渣，3min后倒渣出钢，利用镁球中间的碳还原钢渣中间的磷酸盐，使之进入钢液。

Claims (1)

1.一种转炉冶炼耐候钢的工艺方法，其特征在于其工艺步骤为：

1）、采用转炉冶炼碳钢后经过热闷渣或者滚筒渣处理后的钢渣，将其作为渣辅料运输到转炉的高位料仓待用，转炉钢渣的化学成分重量百分比含量为：CaO：56%，SiO₂：18%，P₂O₅：0.3%，TFe：12%，MgO：9%，其余成分：4.7%；

2）、采用恒隆祥公司的含碳镁球，镁球的化学成分重量百分比含量为：CaO：15%，SiO₂：12%， MgO：55%，C：18%；

3）、转炉按照正常的冶炼程序冶炼，即加入铁水废钢后，氧枪开吹前加入60kg/吨钢的采用转炉冶炼碳钢后经过热闷渣或者滚筒渣处理后的钢渣，随后在脱碳反应开始后，加入3kg/吨钢的镁球， 抑制熔池内的磷被氧化进入渣中；

4）、转炉吹炼终点前加入5kg/吨钢的镁球进行压渣,3min后出钢，利用镁球中间的碳还原钢渣中间的磷酸盐，使之进入钢液。