CN104846150B - 低铝模铸钢冶炼方法 - Google Patents

Abstract

一种低铝模铸钢冶炼方法，涉及钢铁冶炼方法，解决现有低铝模铸钢冶炼中成分出格的问题，本方法包含：对高炉炼铁后的铁水进行预处理，其中以脱硫为主；经预处理后的铁水进入转炉内进行冶炼，采用氧气转炉吹炼，在吹炼中脱碳，脱硫，脱磷，脱硅，在吹炼后期，将铁水中溶解的氧脱去，吹炼结束后进行出钢合金化的过程，根据钢种需要加入合金，成为低铝模铸钢液；经转炉冶炼后的钢水到精炼炉进行炉后精炼，形成所需成分的钢种。本方法可广泛用于精炼不能吹氧升温并对铝要求有较低下限的钢种的冶炼，尤其是低铝要求的模铸钢。本方法能使低铝模铸钢成分得到稳定的控制，解决了低铝模铸钢冶炼过程中在精炼处理结束后出现成分出格的问题，避免了成分改钢。

Description

低铝模铸钢冶炼方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼方法，尤其是指一种低铝模铸钢冶炼方法。

背景技术

低铝的模铸钢种，由于不能在精炼工序进行吹氧升温，所以出钢温度要求高(如钢种GG800112)。但是由于钢种的要求温度高，经常造成炉前的过吹发生。转炉在吹炼过程是降低C元素的过程，过吹意味着C元素已经降到很低，所以过吹会造成钢水中的游离氧过高。转炉出钢过程中，由于C元素过低，需要再加入C元素的合金。一般加入锰碳球，按照正常的收得率，碳收得率为95％，锰的收得率也为95％。当加入100kg锰碳球后，钢水成分中，碳会增加1×0.01％[C]，锰元素会增加1×0.01％[Mn]。但是由于较高的游离氧，需要在出钢过程进行加入合金脱氧。最好的脱氧合金是金属铝。但是由于此类钢种要求低的铝含量，而由于钢水中存留着较多的游离氧，即使采用金属铝来脱氧，也会造成大量的Al ₂O³脱氧产物，不利于后工序的处理。所以较好的办法采用如Al-Si-Mn等合金进行脱氧。脱氧完毕后再加入锰碳球，来增加C和Mn的成分。但是由于较高的脱氧产物的存在，使得部分的碳和锰成分进入了渣中，造成了收得低于正常数值。当转炉出钢完毕后，在进入精炼进行进一步合金化时，如果按照精炼处理过程的成分来计算加入合金的量，可是在后序的喂丝处理后由于Ca和Si的加入，使得C和Mn元素还原(C和Mn从渣中进入钢水)，从而会造成成分的出格而改钢。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种低铝模铸钢冶炼方法，能够解决低铝模铸钢冶炼过程中在精炼处理结束后C和Mn从渣中进入钢水的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种低铝模铸钢冶炼方法，其包含以下步骤：

S1，对高炉炼铁之后的铁水进行预处理：

高炉炼铁之后的铁水在进行冶炼前，首先要对其进行脱磷，脱硅，脱硫的预处理，其中以脱硫为主；

S2，经预处理之后的铁水进入转炉内进行冶炼，成为低铝模铸钢液：

铁水经预处理之后进入转炉内进行冶炼，采用氧气转炉吹炼，在吹炼中脱碳，脱硫，脱磷，脱硅；在吹炼后期，将铁水中溶解的氧通过加入合金进行脱去，吹炼结束后进行出钢合金化的过程，根据钢种需要加入合金，成为低铝模铸钢液；

S3，经转炉冶炼后的钢水到精炼炉进行炉后精炼，形成所需成分的钢种：

炉后精炼是使转炉过来的低铝模铸钢液，按照钢种的要求，根据此时钢液的成分，添加入相应的所需合金，最终冶炼成所需成分的钢种。

所述步骤S1中，铁水预处理中的脱硫用金属镁与石灰(CaO)共同完成：

用金属镁脱硫是通过喷吹金属镁进行，金属镁进入高温的铁水后，气化成为镁气泡，金属镁脱硫的方式从下式(1)中体现：

Mg+[S]＝MgS_(s) (1)

其中，[S]指铁水中溶解的硫元素，Mg指固体镁，MgS_(s)指固体的脱硫产物；

用石灰脱硫是将石灰加入高温的铁水中，其脱硫的方式从下式(2)中体现：

CaO+[S]+[C]＝CaS_(S)+CO_(g) (2)

其中，[C]与[S]分别指铁水中溶解的碳元素与硫元素，CaO为固体，CO_(g)指气态CO。

所述步骤S2中，转炉吹炼过程中，转炉中的脱碳反应以下式(3)进行：

[C]+[O]＝CO_(g) (3)

其中，[C]与[O]分别指钢水中溶解的碳元素与氧元素，CO_(g)指气态CO。

所述步骤S2中氧气转炉吹炼的具体步骤包含：

S21，静态计算本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量：在吹炼前期，对本炉冶炼炉次所需的吹炼氧量进行静态初步计算，具体包含：

S211，先要计算本炉冶炼炉次的氧单耗H：

所述氧单耗H是指一吨铁水下，消耗的氧量体积，本炉冶炼炉次的氧单耗H的计算式为：

H(Nm³/t)＝参考炉次氧单耗+X 式(4)

其中，Nm³是标准立方的表示；t是吨；X为氧单耗的修正总值；

氧单耗的修正总值是考虑不同元素与氧的结合，需要不同的氧的比例来进行修正，转炉炼钢中的C，Si，Mn，P四种元素是通过O来脱去的，该四种元素Si，Mn，P，C对氧单耗的修正值分别为a，b，c，d，氧单耗的修正总值X为下式(5)：

X＝a+b+c+d 式(5)；

所述参考炉次氧单耗是指最近转炉冶炼炉次中冶炼效果好的炉次的氧单耗，所述最近转炉冶炼炉次是指本炉的前一炉或是前两炉；

S212，计算本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量：

由上述步骤S211计算得到的本炉冶炼炉次的氧单耗H乘以本炉冶炼炉次的铁水量，其乘积为静态计算的本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量；

S22，动态计算本炉冶炼炉次在吹炼后期所需的吹炼总氧量及决定是否投入升温剂，具体为：

在上述步骤S21中静态计算出本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量后，就进入转炉后期吹炼，当距离所需的吹炼氧量还差1000Nm³时，用副枪进行动态测温，低铝的模铸钢副枪测定温度要达到1620℃，如果动态测温达不到动态测温，则要加入焦炭升温，1t焦炭升温20℃，同时增加吹入氧量800Nm3，因此，动态计算本炉冶炼炉次在吹炼后期所需的吹炼总氧量Y由式(6)得到

Y＝(H×本炉铁水量)-(本炉升温料重量×升温换算系数) 式(6)

其中，H×本炉铁水量为上述步骤S21中静态计算出本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量，单位为Nm³/t；本炉升温料重量为加入的焦炭重量，单位为t；换算系数为-800Nm³/t；

S23，吹炼结束后投入铁矿石：吹炼结束后，在出钢合金化的过程中，先添加还原性强的Al-Si-Mn的铁合金，该铁合金中的Mn、Si、Al元素的比例为3:1:1，加入Mn-C球；出钢完毕后加入铝渣，其成分主要为Al与石灰复合组成的改质剂，将脱氧后的氧是以12CaO7Al₂O₃化合物形式存在，再加一部份锰铁和脱氧的铝铁，形成低铝模铸钢液。

所述步骤S211中的a，b，c，d的取值分别如下：

a为Si对氧单耗的修正值：a＝[“本a”-“参a”]÷10×0.8；所述“本a”是指本炉要冶炼炉次的Si成分，“参a”是指参考炉次的Si成分，所述参考炉次是指最近转炉冶炼炉次中冶炼效果好的炉次，所述最近转炉冶炼炉次是指本炉的前一炉或是前两炉；

b为Mn对氧单耗的修正值：b＝[“本b”-“参b”]÷10×0.2，其中的“本b”是指本炉要冶炼炉次的Mn成分，“参b”是指参考炉次的Mn成分；

c为P对氧单耗的修正值：c＝[“本c”-“参c”]÷10×0.01，其中的“本c”是指本炉要冶炼炉次的P成分，“参c”是指参考炉次的P成分；

d为C对氧单耗的修正值：d＝[“本d”-“参d”]÷10×1.1，其中的“本d”是指本炉要冶炼炉次的C成分，“参d”是指参考炉次的C成分。

所述步骤S3中炉后精炼的过程为：

S31，转炉出钢完毕后的低铝模铸钢液到精炼炉精炼，喂入300m-500m的硅钙丝，通过激烈的硅钙与氧的反应，将渣中的碳与锰释放到钢水当中，其反应式如下式：

[MnO]+Ca＝CaO+(Mn) 式(7)；

S32，进行3000L/h环流处理3min，之后，测温并取样、测样，样子成分分析出后，根据所需钢种的目标合金成分，将各主要元素加入到位；

S33，加入合金后4min再进行测温取样、测样，样子成分分析出后，如果成分未到位，进一步将各主要元素加入到位，如果成分已经到位，再测实际温度，将实际温度与目标温度比较，如果实际温度过高，加入废钢，对钢液降温，每吨废钢温降为7度，根据实际温度与目标温度差值，决定废钢加入量。

本发明的有益效果：

本发明的低铝模铸钢冶炼方法，可广泛用于不能OB(OB就是精炼的一种吹氧升温oxygen blowwing的英文简称)且对铝要求有较低下限的钢种的冶炼，尤其是低铝要求的模铸钢。使用本技术方案，能使低铝模铸钢成分得到稳定的控制，解决了低铝模铸钢冶炼过程中在精炼处理结束后出现成分出格的问题，避免了成分改钢。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的低铝模铸钢冶炼方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

参见图1，本发明的低铝模铸钢冶炼方法包含铁水预处理，转炉吹炼，炉后精炼三个主要处理步骤，下面对每个步骤的技术方案分别进行详细说明：

S1，对高炉炼铁之后的铁水进行预处理。

高炉炼铁之后的铁水通过鱼雷罐车运送到炼钢厂进行冶炼，冶炼前首先要对其进行预处理，即进行脱磷，脱硅，脱硫的所谓“三脱”处理。一般用镁粉与石灰(CaO)进行三脱处理。使得磷，硅，硫的要求满足转炉炼钢的要求。但是由于在转炉炼钢中，硅，磷都能够通过吹入的氧进行氧化反应，所以，在铁水预处理中主要以脱硫为主。

在铁水预处理中的脱硫用金属镁与石灰(CaO)共同完成：

用金属镁脱硫的方式，一般可以通过喷吹金属镁进行，金属镁进入高温的铁水后，气化成为镁等气泡，可以起到搅拌的作用。所以从动力学的角度可以有效提高脱硫的效果，金属镁脱硫的方式从下式(1)中体现：

Mg+[S]＝MgS_(s) (1)

其中，[S]指铁水中溶解的硫元素，Mg指固体镁，MgS_(s)指固体的脱硫产物；

石灰的脱硫方式，是将石灰加入高温的铁水中，其脱硫的方式从下式(2)中体现：

CaO+[S]+[C]＝CaS_(S)+CO_(g) (2)

其中，[C]与[S]分别指铁水中溶解的碳元素与硫元素，CaO为固体，CO_(g)指气态CO。

S2，经预处理之后的铁水进入转炉内进行冶炼。

铁水经预处理之后通过铁水包运兑入到炼钢厂转炉内进行冶炼(使用氧气转炉吹炼)，其主要目的是脱碳(由于高炉炼铁过程中，铁水中碳较高)，脱硫，脱磷，脱硅；此外，由于转炉炼钢是使用氧气转炉吹炼，所以在吹炼后期，还要将钢水中溶解的氧，通过加入合金进行脱去，吹炼结束后进行出钢合金化的过程(根据钢种需要加入合金，这是现有技术，在此不赘述)，成为低铝模铸钢液。

转炉吹炼过程中，C-O反应是基本的反应，不仅仅是去除铁水中的碳元素，同时由于C和O反应，生成的CO气体，造成了熔池的搅拌，均匀了金属液的化学成分和温度。当炉渣形成后，转炉中的脱碳反应以间接氧化为主。即FeO和C的反应。在熔池中以下式(3)进行反应，即C和O的反应为主，同时生成CO为主的转炉煤气。

[C]+[O]＝CO_(g) (3)

其中，[C]与[O]分别指钢水中溶解的碳元素与氧元素，CO_(g)指气态CO。

在吹炼过程中，通过对C元素，Mn元素，Si元素，P元素以及相应的铁水条件，确定吹入熔池中氧的量，保证冶炼完毕后，钢水的温度及以上各元素的含量满足要求(该要求就是钢种的要求，其中元素的含量要求是：某个钢种需要一定成分来满足其性能的要求，在转炉冶炼中需要将一些基本的合金粗略的加一部分，在以后的精炼中再精细化的加所需合金；温度的要求是：钢种都有液相线的，不同钢种有不同的温度要求)。

转炉冶炼中，转炉避免过吹，先根据铁水条件与目标温度，进行静态计算，初步决定吹炼前期的吹炼氧量以及投入升温材料(焦炭)的量，当吹炼后期时，再进行动态计算，即进行动态碳的测定，并进行动态的控制，确保停吹碳(停吹碳，是指当转炉吹炼完毕后，钢水中碳的成分，即，停吹碳是转炉停止吹氧后钢水中残留的碳元素含量)成分在0.02％以上(停吹碳的目标值)，且保证吹炼结束的终点温度在1650℃以上。

以下重点阐述转炉冶炼的操作过程：

S21，静态计算本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量。

为了获得最终符合要求的钢水温度与碳元素含量的要求，在吹炼前期，对本炉冶炼炉次所需的吹炼氧量进行静态初步计算，具体包含：

S211，先要计算本炉冶炼炉次的氧单耗H，所述氧单耗H是指一吨铁水下，消耗的氧量体积。

本炉冶炼炉次的氧单耗H的计算式为：

H(Nm³/t)＝参考炉次氧单耗+X 式(4)

其中，Nm³是标准立方的表示(N为标准，即一个大气压，25℃室温下气体的体积，气体的温度不同，体积不同，所以N是标准状态的含义)，氧的量是标准立方；t是吨，主原料的量是吨，所以氧单耗的单位为Nm³/t(一吨铁水下，消耗的氧量体积)；X为氧单耗的修正总值。

氧单耗的修正总值是考虑不同元素与氧的结合，需要不同的氧的比例来进行修正，转炉炼钢主要考虑C，Si，Mn，S，P五种元素的含量，其中的S元素不是通过O来脱去的，是通过加入的石灰造渣料反应后去除的，所以不计在修正值中，其余四种元素Si，Mn，P，C对氧单耗的修正值分别为a，b，c，d，氧单耗的修正总值X为下式(5)：

X＝a+b+c+d 式(5)

根据本炉冶炼炉次与参考炉次中的铁水成分，分别求出a，b，c，d的值：

a为Si对氧单耗的修正值：a＝[“本a”-“参a”]÷10×0.8；这里的[“本a”-“参a”]取值说明：由于转炉冶炼过程中，每次冶炼转炉的炉温，炉内耐材的耗量以及连续的铁水温度成分条件都是在变化的，所以一个较好的解决办法就是参考最近转炉冶炼炉次的冶炼情况，来判断本炉次的吹炼条件，所以这里的“本a”是指本炉要冶炼炉次的Si成分，“参a”是指参考炉次的Si成分，所述参考炉次是指最近转炉冶炼炉次中冶炼效果较好的炉次，其中，最近转炉冶炼炉次一般指本炉的前一炉或是前两炉(下同)。

b为Mn对氧单耗的修正值：b＝[“本b”-“参b”]÷10×0.2，其中的“本b”是指本炉要冶炼炉次的Mn成分，“参b”是指参考炉次的Mn成分；

c为P对氧单耗的修正值：c＝[“本c”-“参c”]÷10×0.01，其中的“本c”是指本炉要冶炼炉次的P成分，“参c”是指参考炉次的P成分；

d为C对氧单耗的修正值：d＝[“本d”-“参d”]÷10×1.1，其中的“本d”是指本炉要冶炼炉次的C成分，“参d”是指参考炉次的C成分；

将上述所计算得到的的a，b，c，d的值代入式(5)中，可得氧单耗的总修正值X；

将参考炉次氧单耗与算出的X值相加，从式(4)中可求得本炉冶炼炉次的氧单耗H；

S212，计算本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量。

由计算得到的本炉冶炼炉次的氧单耗H与本炉冶炼炉次的铁水量相乘，其乘积即为静态计算的本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量。

S22，动态计算本炉冶炼炉次在吹炼后期所需的吹炼总氧量及决定是否投入升温剂(焦炭)。

在吹炼后期，为了准确获得最终吹炼结果，进行副枪对钢水温度的测定后，再决定吹炼最后阶段的总氧量以及决定是否投入升温剂(焦炭)，如果投入焦炭，其温度是投入1000kg焦炭，钢水温度可以提升20度，同时需要额外增加氧量800Nm³。一般根据钢水动态测定的温度及碳的含量，再分别与终点温度及停吹碳的目标值进行比较，来确定最后阶段需要吹入的氧量，这个过程是动态计算的过程，动态计算时钢水温度要保证在1620℃(这与上述提到的终点温度在1660℃以上有矛盾吗？距离终点前，比如我要吹入100氧，我在已经吹了80了，这个时候测定温度，这个是动态测定。这个时候温度肯定比预计的终点温度要低。所以不矛盾。前面说要达到1650，在动态测定要保证1620，动态之后即使正常也要吹入1000氧，温度可以升高40度，如果温度差的多，可以投入焦炭来升温)。

在上述步骤S21中静态计算出本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量后，就进入转炉后期吹炼，当距离所需的吹炼氧量还差1000Nm³时(比如要吹入10000Nm³，距离1000Nm³，就是指吹入总计达到9000Nm³时)，进行副枪测定温度，看温度是否达到要求，低铝的模铸钢，副枪测定温度要达到1620℃，如果达不到，则要加入焦炭升温，静态计算时只是考虑到了停吹碳及各个元素吹炼的要求，而动态计算时再要考虑到本炉升温换算氧的量(如焦炭),最终决定所需的吹炼总氧量，并最终保证碳的含量与温度都达到要求(转炉炼钢主要的目的是脱碳升温，碳的含量达到要求，温度也要达到目标)。一般在动态测定后，进行决定是否添加升温剂，如果温度低，加入升温剂，升温剂使用焦炭，一般1t焦炭可以升温20℃，同时增加吹入氧量800Nm3，因此，动态计算本炉冶炼炉次在吹炼后期所需的吹炼总氧量Y由式(6)得到

Y＝(H×本炉铁水量)-(本炉升温料重量×升温换算系数) 式(6)

其中，H×本炉铁水量为上述步骤S21中静态计算出本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量，单位为Nm³/t；本炉升温料重量为加入的焦炭重量，单位为t(吨)；换算系数为-800Nm³/t；

根据以上计算出来的Y值，就可以算得需要通入的氧总量。也就是加入焦炭后，还要考虑增加吹入的氧量。

以上即是动态计算过程。

S23，吹炼结束后投入铁矿石。

当吹炼结束后，在出钢合金化的过程中，先添加还原性强的Al-Si-Mn的铁合金，该铁合金成分如下表一所示：

表一，(各元素的含量单位为重量的％)

Mn	Si	Al	Fe
				48.0～52.0	16.5～19.5	19.0～21.0	余量为Fe

由于该合金中的Mn、Si、Al元素的比例在3:1:1左右，生产的脱氧产物处于Al ₂O₃-SiO₂-MnO系相图低熔点区，范围在1200-1500℃之间，与董青石(MnA₂S₅)性质接近，所以形成了具有较高黏度渣面。当加入Mn-C球后，由于不能有效的从渣面进入，且由于渣中的氧势过高，会造成Mn元素与C元素的收得比正常的低。出钢完毕后加入铝渣(成分主要为Al)与石灰(成分主要为CaO)复合组成改质剂，将脱氧后的氧是以12CaO7Al₂O₃化合物形式存在，以降低钢水表面的较高的类董青石混合相的黏度，再加一部份锰铁和脱氧的铝铁，形成低铝模铸钢液。

S3，经转炉冶炼后的钢水到精炼炉进行炉后精炼，使转炉过来的低铝模铸钢液，按照钢种的要求，根据此时钢液的成分，添加入相应的所需合金，最终冶炼成所需成分的钢种，具体包括：

S31，转炉出钢完毕后的低铝模铸钢液到精炼炉精炼，喂入300m-500m的硅钙丝，通过激烈的硅钙与氧的反应，将渣中的碳与锰释放到钢水当中，其反应式如下式：

[MnO]+Ca＝CaO+(Mn) 式(7)；

S32，进行3000L/h环流处理3min，之后，测温并取样、测样，样子成分分析出后，根据所需钢种的目标合金成分，将各主要元素加入到位；

S33，加入合金后4min再进行测温取样、测样，样子成分分析出后，如果成分未到位，进一步将各主要元素加入到位，如果成分已经到位，再测实际温度，将实际温度与目标温度比较，如果实际温度过高，加入废钢，对钢液降温，每吨废钢温降为7度，根据实际温度与目标温度差值，决定废钢加入量。

实施例

生产一炉低铝禁止OB的模铸钢种，其目标成分如下表二所示，其中可以看出，Al元素的成分在0.010％到0.025％之间，铝元素上限在0.025％，这是较低的水平。所以，根据以上所述的技术方案，根据高炉供给炼钢厂铁水条件，进行以上S1到S3三个步骤，完成下表二中低铝模铸钢的生产计划。

表二(各元素的含量单位为重量的0.01％，余量为Fe)

C	Si	Mn	Al
				44.5-48.5	20-30	65-80	1.0-2.5

对于上述步骤S1中，根据铁水条件，冶炼前铁水的成分为如下表三所示，作为转炉炼钢的原料，铁水成分主要为Fe,处理前铁水成分为，大部分为液态的Fe,其余为C元素，Si，Mn,P及S元素。在铁水处理工序，进行脱硫处理，铁水重量为280吨，在铁水包内喷如石灰800公斤，镁粉240公斤，处理之后的成分如表三所示。其中硫的含量有了大幅下降。从0.021％下降到了0.007％。

表三(各元素的含量单位为重量的0.01％，余量为Fe)

	C	Si	Mn	P	S
						脱硫前	450	45	16	1.1	2.1
入炉铁水	450	37	16	1.0	0.7

对于上述步骤S2中，根据近期，转炉吹炼较好的一个炉次所消耗的氧的单耗量，来计算本次吹炼，在相同的转炉条件，不同的铁水，进行动态测定前，吹入氧的单耗的计算。根据某座转炉近期刚刚冶炼的成功的一组数据(参考炉次)，即冶炼过程铁水的成分以及耗氧量的数据如下表四所示，从这一近期冶炼的数据，来静态计算吹入的氧的单耗。

表四(各元素的含量单位为重量的0.01％，余量为Fe)

C

Si

Mn

P

S

转炉氧单耗

入炉铁水

460

44

17

1.03

0.8

50.9Nm3/t

将表三中处理后的入炉铁水成分值(即脱硫后铁水成分值，也是本炉要冶炼炉次的铁水成分值)，以及表四中的入炉铁水中成分值(参考炉次的铁水成分值)，分别代入上述a，b，c，d的取值公式，得到：

Si对氧单耗的修正值：a＝[“本a”-“参a”]÷10×0.8

＝(37-44)÷10×0.8＝-0.56；

Mn对氧单耗的修正值b：b＝[“本b”-“参b”]÷10×0.2

＝(16-17)÷10×0.2＝0.02；

P对氧单耗的修正值c：c＝[“本c”-“参c”]÷10×0.01

＝(1.03-1.0)÷10×0.01＝0.00003；

C对氧单耗的修正值d：d＝[“本d”-“参d”]÷10×1.1

＝(460-450)÷10×1.1＝1.1。

注：以上各个元素的成分数字都以0.01％为一个单位。

将计算得到的a，b，c，d的数值代入上述式(5)，得到X＝a+b+c+d＝(-0.56)+0.02+0.00003+1.1＝0.56003Nm³/t，保留小数点后两位有效数字。

将计算得到的X与参考炉次的氧单耗(表四中的转炉氧单耗)代入式(4)中进行计算得到：本炉冶炼炉次的氧单耗H＝50.9+0.56＝51.46Nm³/t；

本炉次加入的废钢为30吨(现在的转炉一般都是300吨的转炉，270吨铁水进入之后，还有30吨的余量来加废钢)，加入的铁水为270吨，所以计算出本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量为51.46Nm³/t×270t＝13894.2Nm³，当吹入(13894.2-1000)＝12894.2Nm³时进行动态测定，测定温度是否满足要求。本炉次吹炼在吹入12894.2Nm³时动态测定的温度为1600℃，温度偏低20℃，投入1000kg焦炭(需要额外增加800Nm³的吹入的氧量)。动态后再吹入1000+800Nm³，最终停吹温度为1664℃。满足要求。

转炉冶炼之后，需要从转炉放钢到转运钢水的大包中，放钢结束后，加入1.4t的Al-Si-Mn合金，同时加入3.6t的锰碳球。转炉出钢完毕后，投入600kg石灰，通过12CaO7Al₂O₃低熔点化合物的形式，将将氧势较高的FeO得以将成脱氧产物固化为低熔点的复合产物，降低钢水渣中的黏度与氧势。转炉出钢的温度为1602℃，成分为如下表五所示：

表五(各元素的含量单位为重量的0.01％，余量为Fe)

元素	C	Si	Mn	Al
					转炉钢水	31	12	44	0.1

对于上述步骤S3中，由于转炉工序加入了3.6t的锰碳球，如果再精炼真空循环脱气处理，会造成碳元素的异常波动，所以钢包运转到精炼之后，该工序喂入300m硅钙丝，将渣中的没有收得的锰与碳，通过硅及钙与氧的反应，带进入钢水中。其中喂入钙丝后，钢水中将会增加Si的量为0.02％-0.05％，增加回锰Mn的量为0.04％-0.06％,提高碳的收得的量为0.06％—0.09％。

其反应式如上述式(7)：

[MnO]+Ca＝CaO+(Mn)；

喂丝结束后，大包通过台车运送到精炼处理工位，根据大包状态以及加入合金的多少来计算本工序的温降。由于转炉工序已经保证较高的温度，所以本工序只要保证温度不高出上限即可。首先测温，测温测得为1590℃，满足本工序处理前的温度要求。测温之后，开始抽真空，抽真空的流量以800L/min，3min钟后，真空槽真空度达到了0.266Kpa(真空槽压力)后，再以3000L/h的流量环流4min将成分得到均匀分布。根据样的数量，再加入目标合金。由于以上反应较为剧烈，在钢水表面造成极大波动，使得残留在钢渣中的碳元素得以均匀进入钢水中。同时将钢水中的锰元素也还原进入钢水中，避免后续加入硅铁后，锰的含量的异常波动，喂丝后成分如下表所示。从表六中看出，与转炉出钢成分

表六(各元素的含量单位为重量的0.01％，余量为Fe)

元素	C	Si	Mn	Al
					精炼喂丝后钢水	38	15	49	1

相比，碳元素增加了0.07％，Si元素增加了0.03％，Mn元素增加了0.05％，这些增加的量上，除了Si元素外，都是从渣中未反应的成分中，重新收的进去钢水的，如果不在精炼进行喂丝处理，这些元素进入钢水中，将会造成元素出格(元素量的超标，不得已炼成废品钢)。所以按照如表六中的成分，进一步加入合金。其中，根据当前钢水成分与目标值的差额，加入碳粉260kg,加入硅铁400Kg,加入锰铁600kg，加入铝铁60kg。最终成分为如下表七所示。其中温度测的为1560℃，超出目标值8℃，添加1000kg废钢，最终温度为1550℃。至此低铝模铸钢冶炼完毕，温度和成再测实际温度(W实际)，将实际温度(W实际)与目标温度(W目标)比较：ΔW＝(W实际)-(W目标)，如果温度过高(ΔW过大)，冷却废钢的对钢水的温降为7度/吨，此次冶炼ΔW＝(W实际)-(W目标)＝1560-1550＝10，需要加入废钢量为10/7＝1.42吨。加入废钢后，测定温度为1550℃。运送至模铸车间完成模铸，得到成品钢。

表七(各元素的含量单位为重量的0.01％，余量为Fe)

元素	C	Si	Mn	Al
					精炼喂丝后钢水	46	25	70	14

本发明的技术方案中主要体现出以下优点：1，转炉一定要保证温度，静态初步计算出静态耗氧的量之后，在距离目标1000Nm3时，进行测定，看温度是否满足要求，如果不能满足，则加入焦炭升温，这样以温度来保证精炼工序不OB；2，精炼工序处理前进行喂丝，将钢水中表面的渣中的Mn和C通过剧烈的反应，进入钢水中，避免精炼加入合金的量超标。这种钢，碳含量很高，所以要加入锰碳球来增碳，但是锰碳球很多时候只是在表面不能进入钢水(一旦进入钢水，将会造成碳成分的出格)；3.如果温度高加入废钢，也就是我们宁可在转炉工序，温度高，高了之后精炼可以降温，但是低了就不行。低了操作就失败了。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种低铝模铸钢冶炼方法，其特征在于包含以下步骤：

S1，对高炉炼铁之后的铁水进行预处理：

高炉炼铁之后的铁水在进行冶炼前，首先要对其进行脱磷，脱硅，脱硫的预处理，其中以脱硫为主；

S2，经预处理之后的铁水进入转炉内进行冶炼，成为低铝模铸钢液：

铁水经预处理之后进入转炉内进行冶炼，采用氧气转炉吹炼，在吹炼中脱碳，脱硫，脱磷，脱硅；在吹炼后期，将铁水中溶解的氧通过加入合金进行脱去，吹炼结束后进行出钢合金化的过程，根据钢种需要加入合金，成为低铝模铸钢液；

所述氧气转炉吹炼的具体步骤包含：

S21，静态计算本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量：在吹炼前期，对本炉冶炼炉次所需的吹炼氧量进行静态初步计算，具体包含：

S211，先要计算本炉冶炼炉次的氧单耗H：

所述氧单耗H是指一吨铁水下，消耗的氧量体积，本炉冶炼炉次的氧单耗H的计算式为：

H(Nm³/t)＝参考炉次氧单耗+X 式(4)

其中，Nm³是标准立方的表示；t是吨；X为氧单耗的修正总值；

氧单耗的修正总值是考虑不同元素与氧的结合，需要不同的氧的比例来进行修正，转炉炼钢中的C，Si，Mn，P四种元素是通过O来脱去的，该四种元素Si，Mn，P，C对氧单耗的修正值分别为a，b，c，d，氧单耗的修正总值X为下式(5)：

X＝a+b+c+d 式(5)；

所述参考炉次氧单耗是指最近转炉冶炼炉次中冶炼效果好的炉次的氧单耗，所述最近转炉冶炼炉次是指本炉的前一炉或是前两炉；

S212，计算本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量：

由上述步骤S211计算得到的本炉冶炼炉次的氧单耗H乘以本炉冶炼炉次的铁水量，其乘积为静态计算的本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量；

S22，动态计算本炉冶炼炉次在吹炼后期所需的吹炼总氧量及决定是否投入升温剂，具体为：

在上述步骤S21中静态计算出本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量后，就进入转炉后期吹炼，当距离所需的吹炼氧量还差1000Nm³时，用副枪进行动态测温，低铝的模铸钢副枪测定温度要达到1620℃，如果动态测温达不到动态测温，则要加入焦炭升温，1t焦炭升温20℃，同时增加吹入氧量800Nm3，因此，动态计算本炉冶炼炉次在吹炼后期所需的吹炼总氧量Y由式(6)得到

Y＝(H×本炉铁水量)-(本炉升温料重量×升温换算系数) 式(6)

其中，H×本炉铁水量为上述步骤S21中静态计算出本炉冶炼炉次在吹炼前期所需的吹炼氧量，单位为Nm³/t；本炉升温料重量为加入的焦炭重量，单位为t；换算系数为-800Nm³/t；

S23，吹炼结束后投入铁矿石：吹炼结束后，在出钢合金化的过程中，先添加还原性强的Al-Si-Mn的铁合金，该铁合金中的Mn、Si、Al元素的比例为3:1:1，加入Mn-C球；出钢完毕后加入铝渣，其成分主要为Al与石灰复合组成的改质剂，将脱氧后的氧是以12CaO7Al₂O₃化合物形式存在，再加一部份锰铁和脱氧的铝铁，形成低铝模铸钢液；

S3，经转炉冶炼后的钢水到精炼炉进行炉后精炼，形成所需成分的钢种：

炉后精炼是使转炉过来的低铝模铸钢液，按照钢种的要求，根据此时钢液的成分，添加入相应的所需合金，最终冶炼成所需成分的钢种。

2.如权利要求1所述的低铝模铸钢冶炼方法，其特征在于：

所述步骤S1中，铁水预处理中的脱硫用金属镁与石灰共同完成：

用金属镁脱硫是通过喷吹金属镁进行，金属镁进入高温的铁水后，气化成为镁气泡，金属镁脱硫的方式从下式(1)中体现：

Mg+[S]＝MgS_(s) (1)

其中，[S]指铁水中溶解的硫元素，Mg指固体镁，MgS_(s)指固体的脱硫产物；

用石灰脱硫是将石灰加入高温的铁水中，其脱硫的方式从下式(2)中体现：

CaO+[S]+[C]＝CaS_(S)+CO_(g) (2)

其中，[C]与[S]分别指铁水中溶解的碳元素与硫元素，CaO为固体，CO_(g)指气态CO。

3.如权利要求1所述的低铝模铸钢冶炼方法，其特征在于：

所述步骤S2中，转炉吹炼过程中，转炉中的脱碳反应以下式(3)进行：

[C]+[O]＝CO_(g) (3)

其中，[C]与[O]分别指钢水中溶解的碳元素与氧元素，CO_(g)指气态CO。

4.如权利要求1所述的低铝模铸钢冶炼方法，其特征在于：

所述步骤S211中的a，b，c，d的取值分别如下：

a为Si对氧单耗的修正值：a＝[“本a”-“参a”]÷10×0.8；所述“本a”是指本炉要冶炼炉次的Si成分，“参a”是指参考炉次的Si成分，所述参考炉次是指最近转炉冶炼炉次中冶炼效果好的炉次，所述最近转炉冶炼炉次是指本炉的前一炉或是前两炉；

b为Mn对氧单耗的修正值：b＝[“本b”-“参b”]÷10×0.2，其中的“本b”是指本炉要冶炼炉次的Mn成分，“参b”是指参考炉次的Mn成分；

c为P对氧单耗的修正值：c＝[“本c”-“参c”]÷10×0.01，其中的“本c”是指本炉要冶炼炉次的P成分，“参c”是指参考炉次的P成分；

d为C对氧单耗的修正值：d＝[“本d”-“参d”]÷10×1.1，其中的“本d”是指本炉要冶炼炉次的C成分，“参d”是指参考炉次的C成分。

5.如权利要求1所述的低铝模铸钢冶炼方法，其特征在于：

所述步骤S3中炉后精炼的过程为：

S31，转炉出钢完毕后的低铝模铸钢液到精炼炉精炼，喂入300m-500m的硅钙丝，通过激烈的硅钙与氧的反应，将渣中的碳与锰释放到钢水当中，其反应式如下式：

[MnO]+Ca＝CaO+(Mn) 式(7)；

S32，进行3000L/h环流处理3min，之后，测温并取样、测样，样子成分分析出后，根据所需钢种的目标合金成分，将各主要元素加入到位；

S33，加入合金后4min再进行测温取样、测样，样子成分分析出后，如果成分未到位，进一步将各主要元素加入到位，如果成分已经到位，再测实际温度，将实际温度与目标温度比较，如果实际温度过高，加入废钢，对钢液降温，每吨废钢温降为7度，根据实际温度与目标温度差值，决定废钢加入量。