CN104928431A - 一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金炼钢技术领域中高磷耐候系列钢的生产方法，尤其是一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法。所述的方法在常规转炉炼钢操作工艺改进的基础上，结合高耐候钢耐腐蚀性能要求，提高了转炉过程冶炼温度，减少了转炉辅料和磷铁合金消耗，减少了转炉吹炼过程铁损，降低了转炉终渣TFe含量，提高了转炉终点磷含量。

Description

一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法

技术领域

本发明涉及冶金炼钢技术领域中高磷耐候系列钢的生产方法，尤其是一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法。

背景技术

磷元素一般在钢材料中作为一种有害元素，其含量控制在一定范围内，但磷元素在高耐候钢中确是一个不可或缺的重要有益元素。耐候钢在国内应用广泛，其中高耐候钢的耐蚀元素成分设计一般采用Cu-P为基础，以质量百分比计，一般P含量0.07～0.15%；同时，为保证高耐候系列钢种耐蚀性能，C含量一般设计为0.12%以内，属于低碳钢种。

按照常规的转炉炼钢操作方法，在转炉冶炼时入炉铁水中P含量一般在0.08～0.18%，转炉强吹拉碳后渣中FeO偏高，转炉脱磷率一般在70～95%以上，转炉终点P含量大部分在0.03%以内。

经查阅现有的相关技术文献，申请号CN2014100325465公布了一种转炉高磷出钢冶炼耐候钢的方法，该方法是一种转炉双渣+造渣冶炼高磷钢的方法，并在转炉后期进行强拉碳操作以实现转炉高磷出钢的目的。但是上述申请存在以下几个问题：        

    1、转炉留渣作业在冶炼高硅铁水时存在一定的安全风险。

2、单纯的强拉碳作业易造成渣中FeO和γ_P2O5升高，会造成进一步脱P。

3、从转炉脱碳保磷的控制原理上没有具体工艺应用参数的说明。

4、转炉终点P含量仅能保证在0.03～0.06%，保磷效果不够明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法，本方法在常规转炉炼钢操作工艺改进的基础上，结合高耐候钢耐腐蚀性能要求，减少转炉辅料和磷铁合金消耗，减少转炉吹炼过程铁损，降低转炉终渣TFe含量，提高转炉终点磷含量。

为了解决上述技术问题，本发明内容的技术方案是这样实现的：

一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法，所述的方法包括以下步骤：

第一步：将洁净废钢和经预脱硫的铁水按照废钢占铁水质量百分比5-15%兑入转炉，其中，以质量百分比计，采用P含量0.09～0.18%、Si含量一般在0.30~0.70%、温度不低于1300℃的高磷铁水冶炼；同时将Cu板和Ni板随废钢一起加入；

第二步：转炉吹炼初期，随着硅氧化，在保证安全的前提下尽快降低转炉供氧枪位，迅速提升冶炼温度，控制冶炼过程温度不低于1600℃，抑制脱磷反应；初期可不加任何造渣料，保证供氧强度在2.9~3.5Nm3/(t·min)，使脱碳反应尽快发生，实现脱碳保磷；

第三步：冶炼过程中，根据炉膛温度及炉渣情况，采用石灰或石灰石、白云石及少量烧结矿，石灰或石灰石压渣加入量不超过20Kg/t，白云石加入量15~25Kg/t，单渣冶炼，渣料碱度控制在2.2~2.8，转炉吹炼过程中，稳定低枪位冶炼，温度控制不低于1600℃；

第四步：转炉冶炼后期，转炉进行测温测碳，进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作，进一步提升炉膛温度；

第五步：吹氧完成后，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min，降低钢中T.O及渣中FeO含量实施钢水保磷，倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.25Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3min以上，

第七步：加入少量磷铁进行合金化至P含量0.080~0.100%的目标范围，其余成分及温度均可通过微调顺利满足钢种生产需要，至连铸浇钢。

进一步，所述的第一步中洁净废钢指的是废钢含碳量小于2.0%，硫、磷含量均不大于0.05%。

进一步，所述的第二步中由于初期造渣量较小，经初期短时化渣后一般不会出现喷溅；同时由于渣量较小转炉初期脱磷得到有效抑制。

本发明相比现有技术的有益效果：

本发明主要利用转炉 “三高一低”的脱磷原理（“三高一低”：高碱度、高FeO、大渣量、低温），反其道而用之，实现了复吹转炉单渣冶炼下的低碳高磷钢的冶炼，即：1)控制转炉渣量，实施单渣少渣冶炼，控制炉渣的脱磷率η_P；2)控制转炉造渣碱度，实施相对低碱度操作，控制在2.2～2.8，提高炉渣中P₂O₅的活度系数γ_P2O5；3)控制冶炼过程温度，保证过程温度不低于1600℃，稳定保持炉渣中的P₂O₅有相对高的活度系数γ_P2O5，保证了转炉终点实现低碳高磷出钢。具体来说：

（1）   对铁水条件要求不高，尤其在应对高硅磷铁水时可避免喷溅风险；

（2）   少渣冶炼，节省造渣料在30-45Kg/t，降低吹损3-8Kg/t，减少能耗损失；

（3）   冶炼过程中对石灰要求不高，不必采用高活性特级石灰，采用一般等级石灰即可，节省石灰采购成本；

（4）   可达到转炉出钢P含量平均在0.06%以上，C含量在0.08%以下的水平。

具体实施方式

以下具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

实施例1:

采用复吹转炉单渣冶炼Q355GNH高磷高耐候结构钢，所述的Q355GNH高磷高耐候钢的冶炼方法包括以下步骤：

第一步：检验入炉铁水成分：Si 0.56%，P 0.123%，温度1348℃；装入铁水163t，废钢13t，铜板及镍板随废钢一次性加入；

第二步：转炉冶炼初期不加入任何造渣料，保证供氧强度在2.9~3.3Nm³/(t·min)，在保证安全的前提下尽快降低转炉枪位，随着硅氧化，迅速提升冶炼温度，控制冶炼过程温度不低于1600℃，快速实现C-O脱碳反应，抑制脱磷反应；

第三步；冶炼过程中，随着炉膛温度会进一步提高，为避免炉膛温度过高采用石灰或石灰石、白云石、烧结矿进行适度调节温度，石灰或石灰石压渣加入量不超过15Kg/t，白云石加入量15~25Kg/t，单渣冶炼，渣料碱度控制在2.2~2.8，转炉吹炼过程中，稳定低枪位冶炼，温度控制不低于1600℃；

第四步：转炉定温定碳（1610℃、C 0.22%），进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作；

第五步：吹氧完成后，测温1662℃，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min后，倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.25Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3min以上，测温1580℃、取样测定C 0.054%，P 0.068%，整体过程稳定可控；

第七步：加入少量磷铁进行合金化至0.080~0.100%的目标范围，其余成分及温度均可通过微调顺利满足钢种生产需要，至连铸浇成Q355GNH高磷高耐候钢。

实施例2:

采用复吹转炉单渣冶炼SPA-H高磷耐候集装箱用钢，所述的SPA-H高磷耐候集装箱用钢的冶炼方法包括以下步骤：

第一步：检验入炉铁水成分：Si 0.38%，P 0.111%，温度1310℃；装入量因铁水初始硅含量偏低，且温度偏低，故适度调整装入量，铁水165t，废钢7.7t，铜板及镍板随废钢一次性加入；

第二步：转炉开始吹炼时不加入任何造渣料，适度压低枪位，保证供氧强度在3.1~3.5Nm³/(t·min)，迅速提升冶炼温度，控制冶炼过程温度不低于1600℃，快速实现C-O脱碳反应，抑制脱磷反应；

第三步：冶炼过程中，随着脱碳反应的进行，炉膛温度会进一步升高，采用石灰或石灰石、白云石、烧结矿进行适度调节温度，但温度控制始终维持在1600℃以上，石灰或石灰石压渣加入量不超过15Kg/t，白云石加入量15~20Kg/t，单渣冶炼，渣料碱度控制在2.2~2.8；

第四步：转炉定温定碳（1628℃、C 0.24%），进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作；

第五步：吹氧完成后，测温1671℃，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min后，倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.2Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3~5min以上，测温1583℃、取样测定C 0.051%，P 0.063%，整体过程稳定可控；

第七步：加入少量磷铁进行合金化至0.080~0.120%的目标范围，其余成分及温度均可通过微调顺利满足钢种生产需要，至连铸浇成SPA-H高磷耐候集装箱用钢坯。

实施例3:

采用复吹转炉单渣冶炼09CuPCrNi高磷耐大气腐蚀用钢，所述的09CuPCrNi高磷耐大气腐蚀用钢的冶炼方法包括以下步骤：

第一步：检验入炉铁水成分：Si 0.69%，P 0.131%，温度1367℃；装入铁水161t，废钢13.3t，铜板及镍板随废钢一次性加入；

第二步：转炉开始吹炼时不加入任何造渣料，保证供氧强度在2.9~3.3Nm³/(t·min)，适度压低枪位，注意硅的快速氧化，冶炼温度快速升至1600℃以上，在硅氧化中后期实现C-O的氧化反应，有效抑制脱磷反应；

第三步：冶炼过程中，铁水初始硅含量偏高，炉膛温度升温较快，吹炼4~5min后加入第一批1.0t左右石灰调节温度，之后分批次采用石灰或石灰石、白云石、烧结矿进行适度调节温度，但温度控制始终维持在1600℃以上，石灰或石灰石压渣加入量不超过20Kg/t，白云石加入量20~25Kg/t，单渣冶炼，渣料碱度控制在2.2~2.8；

第四步：转炉定温定碳（1618℃、C 0.21%），进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作；

第五步：吹氧完成后，测温1651℃，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min后，倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.2Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3~5min以上，测温1553℃、取样测定C 0.068%，P 0.072%，整体过程稳定可控；

第七步：加入少量磷铁进行合金化至0.070~0.120%的目标范围，其余成分及温度均可通过微调顺利满足钢种生产需要，至连铸浇成09CuPCrNi高磷耐大气腐蚀用钢坯。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

第一步：将含碳量小于2.0%，硫、磷含量均不大于0.05%的废钢和经预脱硫的铁水按照废钢占铁水质量百分比5-15%兑入转炉，其中，以质量百分比计，采用P含量0.11～0.18%、Si含量一般在0.30~0.70%、温度不低于1300℃的高磷铁水冶炼；同时将Cu板和Ni板随废钢一起加入；

第二步：转炉冶炼初期不加入任何造渣料，保证供氧强度在2.9~3.5Nm3/(t·min)，在保证安全的前提下尽快降低转炉供氧枪位，随着硅氧化，迅速提升冶炼温度，控制冶炼过程温度不低于1600℃，快速实现C-O脱碳反应，抑制脱磷反应；

第三步：冶炼过程中，根据炉膛温度及炉渣情况，采用石灰或石灰石、白云石及少量烧结矿，石灰或石灰石压渣加入量不超过20Kg/t，白云石加入量15~25Kg/t，渣料碱度控制在2.2~2.8，转炉吹炼过程中，低枪位冶炼温度控制不低于1600℃；

第四步：转炉冶炼后期，转炉进行测温测碳，进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作，进一步提升炉膛温度；

第五步：吹氧完成后，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min，然后倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.25Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3min以上，

第七步：加入少量磷铁进行合金化至P含量0.080~0.100%，其余成分及温度微调满足需要，再进行连铸浇钢。

2.根据权利要求1所述的一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法，其特征在于：所述的采用复吹转炉单渣冶炼Q355GNH高磷高耐候结构钢的方法，具体包括以下步骤：

第一步：检验入炉铁水成分：Si 0.56%，P 0.123%，温度1348℃；装入铁水163t，废钢13t，铜板及镍板随废钢一次性加入；

第二步：转炉冶炼初期不加入任何造渣料，保证供氧强度在2.9~3.3Nm3/(t·min)，在保证安全的前提下尽快降低转炉枪位，随着硅氧化，迅速提升冶炼温度，控制冶炼过程温度不低于1600℃，快速实现C-O脱碳反应，抑制脱磷反应；

第三步；冶炼过程中，炉膛温度会进一步提高，为避免炉膛温度过高采用石灰或石灰石、白云石、烧结矿进行适度调节温度，石灰或石灰石压渣加入量不超过20Kg/t，白云石加入量15~25Kg/t，单渣冶炼，渣料碱度控制在2.2~2.8，转炉吹炼过程中，稳定低枪位冶炼，温度控制不低于1600℃；

第四步：转炉测温测碳1610℃、C 0.22%，进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作；

第五步：吹氧完成后，测温1662℃，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min后，倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.25Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3min以上，测温1580℃、取样测定C 0.054%，P 0.068%，整体过程稳定可控；

第七步：加入少量磷铁进行合金化至0.080~0.100%的目标范围，其余成分及温度均可通过微调顺利满足Q355GNH高磷高耐候钢的生产需要，再连铸浇成Q355GNH高磷高耐候钢。

3.根据权利要求1所述的一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法，其特征在于：所述的采用复吹转炉单渣冶炼SPA-H高磷耐候集装箱用钢的方法，具体包括以下步骤：

第一步：检验入炉铁水成分：Si 0.38%，P 0.111%，温度1310℃；装入量因铁水初始硅含量偏低，且温度偏低，故适度调整装入量，铁水165t，废钢7.7t，铜板及镍板随废钢一次性加入；

第二步：转炉开始吹炼时不加入任何造渣料，适度压低枪位，保证供氧强度在3.1~3.5Nm³/(t·min)，迅速提升冶炼温度，控制冶炼过程温度不低于1600℃，快速实现C-O脱碳反应，抑制脱磷反应；

第三步：冶炼过程中，随着脱碳反应的进行，炉膛温度会进一步升高，采用石灰或石灰石、白云石、烧结矿进行适度调节温度，但温度控制始终维持在1600℃以上，石灰或石灰石压渣加入量不超过15Kg/t，白云石加入量15~20Kg/t，单渣冶炼，渣料碱度控制在2.2~2.8；

第四步：转炉定温定碳（1628℃、C 0.24%），进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作；

第五步：吹氧完成后，测温1671℃，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min后，倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.2Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3~5min以上，测温1583℃、取样测定C 0.051%，P 0.063%，整体过程稳定可控；

第七步：加入少量磷铁进行合金化至0.080~0.120%的目标范围，其余成分及温度均可通过微调顺利满足钢种生产需要，至连铸浇成SPA-H高磷耐候集装箱用钢坯。

4.根据权利要求1所述的一种采用复吹转炉单渣冶炼低碳高磷高耐候钢的方法，其特征在于：所述的采用复吹转炉单渣冶炼09CuPCrNi高磷耐大气腐蚀用钢的方法，具体包括以下步骤：

第一步：检验入炉铁水成分：Si 0.69%，P 0.131%，温度1367℃；装入铁水161t，废钢13.3t，铜板及镍板随废钢一次性加入；

第二步：转炉开始吹炼时不加入任何造渣料，保证供氧强度在2.9~3.3Nm³/(t·min)，适度压低枪位，注意硅的快速氧化，冶炼温度快速升至1600℃以上，在硅氧化中后期实现C-O的氧化反应，有效抑制脱磷反应；

第三步：冶炼过程中，铁水初始硅含量偏高，炉膛温度升温较快，吹炼4~5min后加入第一批1.0t左右石灰调节温度，之后分批次采用石灰或石灰石、白云石、烧结矿进行适度调节温度，但温度控制始终维持在1600℃以上，石灰或石灰石压渣加入量不超过20Kg/t，白云石加入量20~25Kg/t，单渣冶炼，渣料碱度控制在2.2~2.8；

第四步：转炉定温定碳（1618℃、C 0.21%），进行模型计算补氧量，执行转炉拉碳操作；

第五步：吹氧完成后，测温1651℃，采用少量石灰压渣调温，同时强化转炉底吹不低于3min后，倒炉出钢；

第六步：出钢进行脱氧合金化，出钢后加入1.2Kg/t石灰及少量钢包顶渣料进行保温，软搅拌3~5min以上，测温1553℃、取样测定C 0.068%，P 0.072%，整体过程稳定可控；

第七步：加入少量磷铁进行合金化至0.070~0.120%的目标范围，其余成分及温度均可通过微调顺利满足钢种生产需要，至连铸浇成09CuPCrNi高磷耐大气腐蚀用钢坯。