CN104988271B - 一种冶炼C≤20PPm超低碳钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种冶炼C≤20PPm超低碳钢的方法：用纯镁及熟石灰对铁水脱硫；转炉冶炼并根据氧量高加入高碳锰铁；吹氩；在RH炉中进行真空处理：真空脱碳、加入低碳精炼剂进行脱硫及化渣、真空处理到15分钟时加入铝丸；待再循环3分钟后随即加入硅铁、锰铁及低碳脱硫剂、再循环5分钟后结束真空处理；在钢渣表面撒入铝丸，待熔渣中的氧化铁与MnO总量小于5.5wt%时，进行后工序。本发明在保证超低碳钢力学性能的前提下，能使C≤20PPm，且通过用部分高碳锰铁替代部分低碳锰铁，碳含量小于0.15wt%低碳精炼剂及低碳脱硫剂替代部分化渣料和脱氧剂，使成本可降低至少30元/吨钢，冶炼过程平稳，精炼过程成渣良好。

Description

一种冶炼C≤20PPm超低碳钢的方法

技术领域

本发明涉及一种钢的冶炼方法，具体地属于一种冶炼C≤20PPm超低碳钢的方法。

背景技术

目前钢铁市场严峻，用户对钢材产品不仅要求质量高、好用，还要求价格低，有时相同材质的钢材5元/吨就能决定用户的买卖意向，市场已经倒逼要求钢铁生产成本越低越好，生产成本越低钢铁产品的竞争力越强，因此在钢铁生产中广泛采用便宜的原料代替较贵的原料势在必行。

冶炼碳小于0.002%的超低碳钢，生产这种钢的原则是不能加入含碳量高的合金和原料，经过提炼的微碳的合金和原料价格往往很高，如冶炼超低碳钢一般都选择使用价格很贵的低碳金属锰、超低碳锰铁（碳含量小于0.05%），其价格往往是高碳锰铁（碳含量在2-6%）的2倍以上，使生产成本高。

现有技术中，生产冶炼碳小于20ppm的超低碳钢时，均加入纯度很高的微碳合金和原料，如低磷、低硫，这些原料价格往往很高，限制了碳小于20ppm的超低碳钢规模生产。

因精炼渣、脱硫剂中分别含有Al和CaF₂成份，在RH加入精炼渣、脱硫剂可替代部分脱氧剂和调渣料，这样做即可节省铝丸、化渣料的用量，又可达到调渣、脱硫的作用，一举两得。

在现有技术中，在碳含量为:400-3000ppm范围的钢种冶炼过程中有采用高碳锰铁替代低碳锰铁的做法，但在碳含量要求小于20ppm的超低碳钢目前还没有使用过，是因为人们认为如加入高碳锰铁替代低碳锰铁，会导致钢的碳含量增加，难以控制到20PPm以下，故全部采用价格较昂贵的低碳锰铁，致使生产成本增加。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种在保证超低碳钢力学性能的前提下，能使C≤20PPm，使成本降低至少30元/吨钢，冶炼过程平稳，精炼过程成渣良好的冶炼C≤20PPm超低碳钢的方法。

实现上述目的的措施：

一种冶炼C≤20PPm超低碳钢的方法，其步骤：

1）采用纯镁及熟石灰对铁水进行脱硫，其纯镁及熟石灰加入之比按照1:4~6，加入量以使铁水中的硫含量不超过0.001wt%为准，并在扒渣后使铁水的裸露面不低于95%；

2）进行转炉冶炼：在出钢过程中，当氧含量≤750PPm时，按照2.5~2.8Kg/吨钢加入的高碳锰铁，当氧含量高于750PPm时，按照3.8~4.2Kg/吨钢加入高碳锰铁；

3）吹氩，吹氩时间不低于3分钟；

4）在RH炉中进行真空处理：

A、先进行真空脱碳，在处理的前8分钟内，控制氩流量在60~80Nm³/小时；后再将氩流量增至100~130Nm³/小时直至真空处理结束；

B、加入碳含量小于0.15wt%低碳精炼剂进行脱硫及化渣，低碳精炼剂的加入量按照1.8~2.3Kg/吨钢加入；

C、真空处理到15分钟时开始按照钢种中铝的含量要求加入铝丸；

D、待再循环3分钟后，随即按照3.6~4.8Kg/吨钢加入含碳量为0.01~0.02wt%的硅铁，同时按照4.7~6.2Kg/吨钢加入含碳量为0.03~0.04wt%的锰铁，并同时按照1.3~3.8Kg/吨钢加入碳含量小于0.15wt%的低碳脱硫剂；

E、再循环5分钟后，结束真空处理；

5）在钢渣表面按照0.9~1.1Kg/吨钢撒入铝丸，待熔渣中的氧化铁与MnO总量小于5.5wt%时，进行后工序。

其在于：所述的低碳精炼剂的组分及含量为：CaO 38~48 wt%、Al₂O₃ 20~30 wt%、Al18~22 wt%、C 0.1~0.15 wt%，其余为Fe；并控制低碳精炼剂粒度小于3mm的量不超过5wt%，粒度大于30mm的不超过5wt%，其余粒度为3mm~30mm。

其在于：所述的低碳脱硫剂组分及含量为：CaO 52~70 wt%、CaF₂ 22~36 wt%、C 0.1~0.15 wt%，其余为Fe；并控制低碳脱硫剂粒度小于2mm的不超过10wt%，粒度大于10mm的不超过15wt%，其余粒度为2mm~10mm。

本发明之所以在转炉中加入高碳锰铁，以替代部分低碳锰铁，是经过大量的实验研究，发现，向钢水中增加碳含量，利用真空循环碳脱氧原理，其既可以实现C≤20PPm工艺要求同时还能降低生产成本，因为高碳锰铁的价格远低于低碳锰铁的价格。

本发明之所以在真空处理阶段采用碳含量小于0.15wt%低碳精炼剂及低碳脱硫剂替代部分化渣料和脱氧剂，其即可节省成本，又可达到脱硫、调渣的作用。

本发明与现有技术相比，在保证超低碳钢力学性能的前提下，能使C≤20PPm，且通过用部分高碳锰铁替代部分低碳锰铁，碳含量小于0.15wt%低碳精炼剂及低碳脱硫剂替代部分化渣料和脱氧剂，使成本可降低至少30元/吨钢，冶炼过程平稳，精炼过程成渣良好。

附图说明

图1为本发明精炼结束渣样的实物图片；

图2为现有技术精炼结束渣样的实物图片。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

冶炼C≤15PPm超低碳钢的方法，其步骤：

1）采用纯镁及熟石灰对铁水进行脱硫，其纯镁及熟石灰加入之比按照1:4，加入量以使铁水中的硫含量不超过0.001wt%为准，并在扒渣后使铁水的裸露面不低于95%；

2）进行转炉冶炼：在出钢过程中，氧含量为732PPm，故按照2.7Kg/吨钢加入的高碳锰铁；

3）吹氩，吹氩时间为3.5分钟；

4）在RH炉中进行真空处理：

A、先进行真空脱碳，在处理的前5分钟时，控制氩流量在66Nm³/小时；后再将氩流量增至125Nm³/小时直至真空处理结束；

B、加入碳含量小于0.15wt%的低碳精炼剂进行脱硫及化渣，其加入量为1.95Kg/吨钢；

所述的低碳精炼剂的组分及含量为：CaO 38.2 wt%、Al₂O₃ 23.8 wt%、Al 21 wt%、C0.11wt%，其余为Fe；其低碳精炼剂粒度小于3mm的量为4.5wt%，粒度大于30mm的为1.5wt%，粒度3mm~30mm的为94 wt%；

C、真空处理到15.5分钟时开始按照钢种中铝的含量要求加入铝丸；

D、待再循环了3分钟时，随即按照4.05Kg/吨钢加入含碳量为0.01~0.02wt%的硅铁，同时按照5.1Kg/吨钢加入含碳量为0.03~0.04wt%的锰铁，并同时按照1. 8Kg/吨钢加入碳含量小于0.15wt%的低碳脱硫剂；其低碳脱硫剂组分及含量为：CaO： 52wt%、CaF_2：26wt%、C：0.1 wt%，其余为Fe；并控制其粒度小于2mm的为8wt%，粒度大于10mm的为11wt%，粒度2mm~10mm为81 wt%；

E、再循环了5分钟时，结束真空处理；

5）在钢渣表面按照0.93Kg/吨钢撒入铝丸，在熔渣中的氧化铁与MnO总量在5.1wt%时，进行后工序。

经检测及统计，所冶炼钢种碳含量为12PPm，吨钢降低成本为33元。

实施例2

冶炼C≤18PPm超低碳钢的方法，其步骤：

1）采用纯镁及熟石灰对铁水进行脱硫，其纯镁及熟石灰加入之比按照1:4.5，加入量以使铁水中的硫含量不超过0.001wt%为准，并在扒渣后使铁水的裸露面不低于95%；

2）进行转炉冶炼：在出钢过程中，氧含量为718PPm，故按照2.71Kg/吨钢加入的高碳锰铁；

3）吹氩，吹氩时间为4.0分钟；

4）在RH炉中进行真空处理：

A、先进行真空脱碳，在处理的前6分钟时，控制氩流量在61Nm³/小时；后再将氩流量增至108Nm³/小时直至真空处理结束；

B、加入碳含量小于0.15wt%的低碳精炼剂进行脱硫及化渣，其加入量为1.82Kg/吨钢；

所述的低碳精炼剂的组分及含量为：CaO 41 wt%、Al₂O₃ 26 wt%、Al 19 wt%、C0.12wt%，其余为Fe；其低碳精炼剂粒度小于3mm的量为3.0wt%，粒度大于30mm的为1.2wt%，粒度3mm~30mm的为95.8 wt%；

C、真空处理到15分钟时开始按照钢种中铝的含量要求加入铝丸；

D、待再循环了3分钟时，随即按照4.3Kg/吨钢加入含碳量为0.01~0.02wt%的硅铁，同时按照4.75Kg/吨钢加入含碳量为0.03~0.04wt%的锰铁，并同时按照2.4Kg/吨钢加入碳含量小于0.15wt%的低碳脱硫剂；其低碳脱硫剂组分及含量为：CaO： 66wt%、CaF₂：22wt%、C：0.13 wt%，其余为Fe；并控制其粒度小于2mm的为7.5wt%，粒度大于10mm的为12wt%，粒度2mm~10mm为80.5 wt%；

E、再循环了6.5分钟时，结束真空处理；

5）在钢渣表面按照0.99Kg/吨钢撒入铝丸，在熔渣中的氧化铁与MnO总量在5.3wt%时，进行后工序。

经检测及统计，所冶炼钢种碳含量为18PPm，吨钢降低成本为32元。

实施例3

冶炼C≤16PPm超低碳钢的方法，其步骤：

1）采用纯镁及熟石灰对铁水进行脱硫，其纯镁及熟石灰加入之比按照1:5，加入量以使铁水中的硫含量不超过0.001wt%为准，并在扒渣后使铁水的裸露面不低于95%；

2）进行转炉冶炼：在出钢过程中，氧含量为742PPm，故按照2.79Kg/吨钢加入的高碳锰铁；

3）吹氩，吹氩时间为4.5分钟；

4）在RH炉中进行真空处理：

A、先进行真空脱碳，在处理的前7分钟时，控制氩流量在80Nm³/小时；后再将氩流量增至129Nm³/小时直至真空处理结束；

B、加入碳含量小于0.15wt%的低碳精炼剂进行脱硫及化渣，其加入量为2.2Kg/吨钢；

所述的低碳精炼剂的组分及含量为：CaO 45 wt%、Al₂O₃ 21 wt%、Al 20 wt%、C0.14wt%，其余为Fe；其低碳精炼剂粒度小于3mm的量为2.5wt%，粒度大于30mm的为1. wt%，粒度3mm~30mm的为96.5 wt%；

C、真空处理到17分钟时开始按照钢种中铝的含量要求加入铝丸；

D、待再循环了3分钟时，随即按照3.6 Kg/吨钢加入含碳量为0.01~0.02wt%的硅铁，同时按照5.5Kg/吨钢加入含碳量为0.03~0.04wt%的锰铁，并同时按照3.2Kg/吨钢加入碳含量小于0.15wt%的低碳脱硫剂；其低碳脱硫剂组分及含量为：CaO： 60wt%、CaF₂：32wt%、C：0.15 wt%，其余为Fe；并控制其粒度小于2mm的为7wt%，粒度大于10mm的为10wt%，粒度2mm~10mm为83 wt%；

E、再循环了5.5分钟时，结束真空处理；

5）在钢渣表面按照1.05Kg/吨钢撒入铝丸，在熔渣中的氧化铁与MnO总量在5.0wt%时，进行后工序。

经检测及统计，所冶炼钢种碳含量为15PPm，吨钢降低成本为33元。

实施例4

冶炼C≤13PPm超低碳钢的方法，其步骤：

1）采用纯镁及熟石灰对铁水进行脱硫，其纯镁及熟石灰加入之比按照1:6，加入量以使铁水中的硫含量不超过0.001wt%为准，并在扒渣后使铁水的裸露面不低于95%；

2）进行转炉冶炼：在出钢过程中，氧含量为790PPm，故按照3.9Kg/吨钢加入的高碳锰铁；

3）吹氩，吹氩时间为3.5分钟；

4）在RH炉中进行真空处理：

A、先进行真空脱碳，在处理的前7.5分钟时，控制氩流量在76Nm³/小时；后再将氩流量增至127Nm³/小时直至真空处理结束；

B、加入碳含量小于0.15wt%的低碳精炼剂进行脱硫及化渣，其加入量为2.1Kg/吨钢；

所述的低碳精炼剂的组分及含量为：CaO 48 wt%、Al₂O₃ 23 wt%、Al 19 wt%、C0.12wt%，其余为Fe；其低碳精炼剂粒度小于3mm的量为4.5wt%，粒度大于30mm的为1.2 wt%，粒度3mm~30mm的为94.3wt%；

C、真空处理到16分钟时开始按照钢种中铝的含量要求加入铝丸；

D、待再循环了3.5分钟时，随即按照3.9 Kg/吨钢加入含碳量为0.01~0.02wt%的硅铁，同时按照6.0Kg/吨钢加入含碳量为0.03~0.04wt%的锰铁，并同时按照3.3Kg/吨钢加入碳含量小于0.15wt%的低碳脱硫剂；其低碳脱硫剂组分及含量为：CaO： 70wt%、CaF₂：35wt%、C：0.1 wt%，其余为Fe；并控制其粒度小于2mm的为8wt%，粒度大于10mm的为9wt%，粒度2mm~10mm为83 wt%；

E、再循环了5.5分钟时，结束真空处理；

5）在钢渣表面按照1.1Kg/吨钢撒入铝丸，在熔渣中的氧化铁与MnO总量在4.9wt%时，进行后工序。

经检测及统计，所冶炼钢种碳含量为13PPm，吨钢降低成本为32.5元。

实施例5

冶炼C≤17PPm超低碳钢的方法，其步骤：

1）采用纯镁及熟石灰对铁水进行脱硫，其纯镁及熟石灰加入之比按照1:5，加入量以使铁水中的硫含量不超过0.001wt%为准，并在扒渣后使铁水的裸露面不低于95%；

2）进行转炉冶炼：在出钢过程中，氧含量为781PPm，故按照4.1Kg/吨钢加入的高碳锰铁；

3）吹氩，吹氩时间为4分钟；

4）在RH炉中进行真空处理：

A、先进行真空脱碳，在处理的前6分钟时，控制氩流量在70Nm³/小时；后再将氩流量增至122Nm³/小时直至真空处理结束；

B、加入碳含量小于0.15wt%的低碳精炼剂进行脱硫及化渣，其加入量为2.3Kg/吨钢；

所述的低碳精炼剂的组分及含量为：CaO 37 wt%、Al₂O₃ 28 wt%、Al 20 wt%、C0.14wt%，其余为Fe；其低碳精炼剂粒度小于3mm的量为4wt%，粒度大于30mm的为1.0 wt%，粒度3mm~30mm的为95wt%；

C、真空处理到15分钟时开始按照钢种中铝的含量要求加入铝丸；

D、待再循环了4分钟时，随即按照4.5 Kg/吨钢加入含碳量为0.01~0.02wt%的硅铁，同时按照5.7Kg/吨钢加入含碳量为0.03~0.04wt%的锰铁，并同时按照3.7Kg/吨钢加入碳含量小于0.15wt%的低碳脱硫剂；其低碳脱硫剂组分及含量为：CaO： 59wt%、CaF₂：33wt%、C：0.15 wt%，其余为Fe；并控制其粒度小于2mm的为7wt%，粒度大于10mm的为8wt%，粒度2mm~10mm为85wt%；

E、再循环了5分钟时，结束真空处理；

5）在钢渣表面按照0.96Kg/吨钢撒入铝丸，在熔渣中的氧化铁与MnO总量在4.8wt%时，进行后工序。

经检测及统计，所冶炼钢种碳含量为16PPm，吨钢降低成本为35元。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (1)

1.一种冶炼C≤20PPm超低碳钢的方法，其步骤：

1）采用纯镁及熟石灰对铁水进行脱硫，其纯镁及熟石灰加入之比按照1:4~6，加入量以使铁水中的硫含量不超过0.001wt%为准，并在扒渣后使铁水的裸露面不低于95%；

2）进行转炉冶炼：在出钢过程中，当氧含量≤750PPm时，按照2.5~2.8Kg/吨钢加入高碳锰铁，当氧含量高于750PPm时，按照3.8~4.2Kg/吨钢加入高碳锰铁；

3）吹氩，吹氩时间不低于3分钟；

4）在RH炉中进行真空处理：

A、先进行真空脱碳，在处理的前8分钟内，控制氩流量在60~80Nm³/小时；后再将氩流量增至100~130Nm³/小时直至真空处理结束；

B、加入碳含量小于0.15wt%低碳精炼剂进行脱硫及化渣，低碳精炼剂的加入量按照1.8~2.3Kg/吨钢加入；所述的低碳精炼剂的组分及含量为：CaO 38~48 wt%、Al₂O₃ 20~30 wt%、Al 18~22 wt%、C 0.1~0.15 wt%，其余为Fe；并控制低碳精炼剂粒度小于3mm的量不超过5wt%，粒度大于30mm的不超过5wt%，其余粒度为3mm~30mm；

C、真空处理到15分钟时开始按照钢种中铝的含量要求加入铝丸；

D、待再循环3分钟后，随即按照3.6~4.8Kg/吨钢加入含碳量为0.01~0.02wt%的硅铁，同时按照4.7~6.2Kg/吨钢加入含碳量为0.03~0.04wt%的锰铁，并同时按照1.3~3.8Kg/吨钢加入碳含量小于0.15wt%的低碳脱硫剂；所述的低碳脱硫剂组分及含量为：CaO 52~70 wt%、CaF₂ 22~36 wt%、C 0.1~0.15 wt%，其余为Fe；并控制低碳脱硫剂粒度小于2mm的不超过10wt%，粒度大于10mm的不超过15wt%，其余粒度为2mm~10mm；

E、再循环5分钟后，结束真空处理；

5）在钢渣表面按照0.9~1.1Kg/吨钢撒入铝丸，待熔渣中的氧化铁与MnO总量小于5.5wt%时，进行后工序。