CN104988273A - 半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种半钢炼钢转炉出钢低成本脱氧及控氮的方法。本发明半钢炼钢转炉出钢低成本脱氧及控氮的方法，当终点钢水氧活度≥800ppm时，出钢1/4～1/3时先采用增碳剂进行预脱氧；出钢1/3后采用硅铁进行脱氧；出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧；当终点钢水500ppm≤氧活度＜800ppm时，出钢1/3后直接采用增碳剂进行预脱氧；保证出钢后钢水氧活度＞50ppm，出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧。本发明脱氧控氮工艺能有效减少脱氧材料消耗，降低生产成本，节约资源，同时，能降低出钢过程增氮量，增氮能稳定控制在5ppm以内，保证了钢的性能。

Description

半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种半钢炼钢转炉出钢低成本脱氧及控氮的方法。

背景技术

我国是钒钛磁铁矿大国，拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，国内如攀钢、承钢、昆钢、威钢等钢铁企业都是采用钒钛磁铁矿进行冶炼，转炉炼钢主原料是采用经过专用转炉提钒后的半钢，含钒铁水经脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量为3.4％～4.0％，半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，因此半钢冶炼转炉热源严重不足，这使得转炉终点钢水碳含量偏低，深吹严重，钢水氧活度偏高，通常情况下半钢冶炼终点钢水氧活度高于500ppm，出钢时采用铝铁一次性进行深脱氧，这使得出钢过程脱氧合金消耗增加。同时，出钢过程彻底脱氧使得出钢时钢水吸氮严重，从而影响钢水质量。

申请号为“200710031301.0”，发明名称为“一种低成本电弧炉出现脱氧工艺”，公开了一种使用廉价的碳粉在出钢前期进行预脱氧，用较为便宜的硅铁在出钢中期进行浅脱氧，最后采用强脱氧能力的铝铁进行深脱氧从而达到降低脱氧成本的目的。该专利未对终点钢水氧活度情况采用不同脱氧剂，容易出现出钢氧活度较高时时采用碳脱氧钢水翻腾厉害，吸氮严重，反应产物烟尘大等问题，且出钢时加入铝铁进行全脱氧使得脱氧合金消耗较大。

申请号为“201010267141.1”，发明名称为“低碳低硅钢脱氧工艺”，公开了一种转炉终点氧含量在500ppm以上时进行转炉出钢，在开始出钢时加入碳粉进行粗脱氧，在出钢1/2或2/3时加入铝铁进行脱氧合金化，然后根据钢包氧含量补加铝铁。该专利中转炉出钢终点碳含量为0.05％，出钢时加入铝铁进行全脱氧使得脱氧合金消耗较大，且出钢过程增氮比较严重。

对于转炉终点氧含量在500ppm以上的情况，还需要根据终点钢水氧活度具体情况来确定采用什么脱氧剂，从而避免了出钢氧活度较高时时采用碳脱氧钢水翻腾厉害，吸氮严重，反应产物烟尘大等问题。因此，发明一种针对半钢冶炼时钢水氧活度偏高时，既能减少脱氧合金的消耗，降低成本，又能控制出钢过程中增氮的方法十分必要。

发明内容

本发明提供一种半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，该方法能解决半钢冶炼时钢水氧活度偏高导致的脱氧合金消耗大，出钢过程增氮严重的问题。

本发明一种半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，主要针对终点钢水氧活度在500ppm以上的炉次：

当终点钢水氧活度≥800ppm时，出钢1/4～1/3时先采用增碳剂进行预脱氧，每吨钢加入增碳剂0.2～0.5kg，出钢1/3后采用硅铁进行脱氧，每吨钢加入硅铁2～3kg，出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧，每吨钢喂入铝线2～5m；

当终点钢水500ppm≤氧活度＜800ppm时，出钢1/3后直接采用增碳剂进行预脱氧，每吨钢加入增碳剂0.2～0.5kg，保证出钢后钢水氧活度＞50ppm，出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧，每吨钢喂入铝线4～6m；

上述出钢结束喂入铝线时均对钢包底吹氩。

本发明前期根据终点钢水氧活度来确定采用什么脱氧剂，从而避免了出钢氧活度较高时采用碳脱氧钢水翻腾厉害，吸氮严重，反应产物烟尘大等问题。另外，采用铝线在出钢后进行深脱氧更有利于提高脱氧效率，减少出钢过程增氮。

本发明所述终点钢水是指转炉后最终得到的钢水，出钢前利用副枪对转炉内钢水进行测量取样，测定终点钢水氧活度；本发明选择在出钢1/4～1/3时或直接在出钢1/3后加入增碳剂进行预脱氧，是因为加入增碳剂后与钢水中的氧反应以及出钢过吹氩搅拌会导致钢液翻腾，此阶段钢包内钢水量相对较少，不至于使钢液翻出钢包造成安全事故；另外，如在出钢后期再加入增碳剂脱氧会产生较大烟尘，影响操作人员视线，有安全隐患；再在出钢1/3后采用硅铁进行脱氧，一方面是为了进一步脱氧，减少炉后小平台喂线量，从而缩短生产周期；另一方面是为了在保证脱氧较为充分的前提下减少出钢过程增氮；出钢结束后在炉后吹氩平台进行定氧，保证钢水氧活度＞50ppm，是为了减少出钢过程增氮，因为钢中氧含量是钢水表面活性物质，氧含量的存在能有效隔绝空气，防止空气中的氮进入钢液中。

上述所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，加入的增碳剂为炼钢过程中常用的增碳剂，如增碳生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉、无烟煤、焦炭粉中至少一种。

进一步的，为了使钢中碳含量达到顶期的要求，增加钢中碳的含量，其中，所述增碳剂优选为碳含量≥90％的无烟煤，因为无烟煤增碳剂具有杂质少，可以控制钢水洁净度、温降小、收得率稳定等优点。

上述所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，出钢结束喂入铝线时底吹氩供气强度为0.001m³/(min·t钢)～0.0015m³/(min·t钢)，为了防止钢液剧烈增氮。

半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，为了使半钢炼钢彻底脱氧，降低生产成本，所述强脱氧剂优选为铝线，且其铝含量≥90％，其直径为10mm；除了铝线脱氧剂外，还能为其他炼钢常用脱氧剂，如硅铝钡钙铁，硅钙包芯线，铝线，铝锰铁，钢芯铝，电石，碳化硅中至少一种，其主要作用是与铁水中溶解的氧反应，主要生成非金属化合物，形成沉淀上浮至渣层中，加以除去即可得纯净的铁水。

半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，所述硅铁中硅含量≥72％。

本发明半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，主要针对终点钢水氧活度在500ppm以上的情况，同时又针对终点钢水氧活度≥800ppm和终点钢水500ppm≤氧活度＜800ppm两种情况，制定了不同的出钢脱氧工艺，并且在出钢过程中进行分段脱氧，保证钢水脱氧彻底，以及脱氧后钢水氧活度在50ppm以上，本发明比常规一次性脱氧后增氮量更少，钢水氧活度更高。本发明脱氧控氮工艺能有效减少脱氧材料消耗，降低生产成本，节约资源，同时，能降低出钢过程增氮量，增氮能稳定控制在5ppm以内，保证了钢的性能。

具体实施方式

本发明一种半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，主要针对终点钢水氧活度在500ppm以上的炉次：

当终点钢水氧活度≥800ppm时，出钢1/4～1/3时先采用增碳剂进行预脱氧，每吨钢加入增碳剂0.2～0.5kg，出钢1/3后采用硅铁进行脱氧，每吨钢加入硅铁2～3kg，出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧，每吨钢喂入铝线2～5m；

当终点钢水500ppm≤氧活度＜800ppm时，出钢1/3后直接采用增碳剂进行预脱氧，每吨钢加入增碳剂0.2～0.5kg，保证出钢后钢水氧活度＞50ppm，出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧，每吨钢喂入铝线4～6m；

上述出钢结束喂入铝线时均对钢包底吹氩。

本发明前期根据终点钢水氧活度来确定采用什么脱氧剂，从而避免了出钢氧活度较高时采用碳脱氧钢水翻腾厉害，吸氮严重，反应产物烟尘大等问题。另外，采用铝线在出钢后进行深脱氧更有利于提高脱氧效率，减少出钢过程增氮。

本发明所述终点钢水是指转炉后最终得到的钢水，出钢前利用副枪对转炉内钢水进行测量取样，测定终点钢水氧活度；本发明选择在出钢1/4～1/3时或直接在出钢1/3后加入增碳剂进行预脱氧，是因为加入增碳剂后与钢水中的氧反应以及出钢过吹氩搅拌会导致钢液翻腾，此阶段钢包内钢水量相对较少，不至于使钢液翻出钢包造成安全事故；另外，如在出钢后期再加入增碳剂脱氧会产生较大烟尘，影响操作人员视线，有安全隐患；再在出钢1/3后采用硅铁进行脱氧，出钢1/3后加入硅铁一方面是为了进一步脱氧，减少炉后小平台喂线量，从而缩短生产周期；另一方面是为了在保证脱氧较为充分的前提下减少出钢过程增氮；出钢结束后在炉后吹氩平台进行定氧，保证钢水氧活度＞50ppm，是为了减少出钢过程增氮，因为钢中氧含量是钢水表面活性物质，氧含量的存在能有效隔绝空气，防止空气中的氮进入钢液中。

上述所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，加入的增碳剂为炼钢过程中常用的增碳剂，如增碳生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉、无烟煤、焦炭粉中至少一种。

进一步的，为了使钢中碳含量达到顶期的要求，增加钢中碳的含量，其中，所述增碳剂优选为碳含量≥90％的无烟煤，因为无烟煤增碳剂具有杂质少，可以控制钢水洁净度、温降小、收得率稳定等优点。

上述所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，出钢结束喂入铝线时底吹氩供气强度为0.001m³/(min·t钢)～0.0015m³/(min·t钢)，为了防止钢液剧烈增氮。

半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，为了使半钢炼钢彻底脱氧，降低生产成本，所述强脱氧剂优选为铝线，且其铝含量≥90％，其直径为10mm；除了铝线脱氧剂外，还能为其他炼钢常用脱氧剂，如硅铝钡钙铁，硅钙包芯线，铝线，铝锰铁，钢芯铝，电石，碳化硅中至少一种，其主要作用是与铁水中溶解的氧反应，主要生成非金属化合物，形成沉淀上浮至渣层中，加以除去即可得纯净的铁水。

半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，所述硅铁中硅含量≥72％。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

某厂公称容量为120t的转炉冶炼Q235B钢。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为525ppm，钢液中氮含量为18ppm。出钢1/3后直接采用无烟煤进行预脱氧，无烟煤加入量为吨钢0.2kg，出钢结束后在炉后吹氩站定氧得到钢水氧活度为200ppm，定氧结束后，喂入铝线吨钢5m，喂线时控制底吹氩强度为0.001m3/(min·t钢)，喂线结束后测得钢水氧活度为10ppm，氮含量为21ppm，出钢过程脱氧合金用量大大减少，增氮仅为3ppm。

实施例2

某厂公称容量为120t的转炉冶炼DTLA钢。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为860ppm，钢液中氮含量为21ppm。出钢1/4-1/3时先采用无烟煤进行预脱氧，无烟煤加入量为吨钢0.2kg，出钢1/3后采用硅铁进行脱氧，硅铁加入量为吨钢2kg，出钢结束后在炉后吹氩站定氧得到钢水氧活度为100ppm，定氧结束后，喂入铝线吨钢4m，喂线时控制底吹氩强度为0.0015m3/(min·t钢)，喂线结束后测得钢水氧活度为8ppm，氮含量为25ppm，出钢过程脱氧合金用量大大减少，增氮仅为4ppm。

实施例3

某厂公称容量为120t的转炉冶炼Q235B钢。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为618ppm，钢液中氮含量为17ppm。出钢1/3后直接采用无烟煤进行预脱氧，无烟煤加入量为吨钢0.5kg，出钢结束后在炉后吹氩站定氧得到钢水氧活度为260ppm，定氧结束后，喂入铝线吨钢5m，喂线时控制底吹氩强度为0.0015m3/(min·t钢)，喂线结束后测得钢水氧活度为18ppm，氮含量为21ppm，出钢过程脱氧合金用量大大减少，增氮仅为4ppm。

实施例4

某厂公称容量为120t的转炉冶炼DTLA钢。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为950ppm，钢液中氮含量为23ppm。出钢1/4-1/3时先采用无烟煤进行预脱氧，无烟煤加入量为吨钢0.5kg，出钢1/3后采用硅铁进行脱氧，硅铁加入量为吨钢3kg，出钢结束后在炉后吹氩站定氧得到钢水氧活度为90ppm，定氧结束后，喂入铝线吨钢2m，喂线时控制底吹氩强度为0.001m3/(min·t钢)，喂线结束后测得钢水氧活度为8ppm，氮含量为26ppm，出钢过程脱氧合金用量大大减少，增氮仅为3ppm。

对比例1

某厂公称容量为120t的转炉冶炼Q235B钢。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为528ppm，钢液中氮含量为18ppm。出钢后直接将铝铁及其它合金一起加入钢包，其中铝铁加入量为吨钢3.5kg，出钢后在炉后小平台测得钢水氧活度为10ppm，钢液氮含量为32ppm，出钢过程增氮14ppm。

对比例2

某厂公称容量为120t的转炉冶炼DTLA钢。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为858ppm，钢液中氮含量为20ppm。出钢后直接将铝铁及其它合金一起加入钢包，其中铝铁加入量为吨钢4.5kg，出钢后在炉后小平台测得钢水氧活度为8ppm，钢液氮含量为32ppm，出钢过程增氮12ppm。

Claims (6)

1.半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，其特征在于：

当终点钢水氧活度≥800ppm时，出钢1/4～1/3时先采用增碳剂进行预脱氧，每吨钢加入增碳剂0.2～0.5kg；出钢1/3后采用硅铁进行脱氧，每吨钢加入硅铁2～3kg；出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧，每吨钢喂入铝线2～5m；

当终点钢水500ppm≤氧活度＜800ppm时，出钢1/3后直接采用增碳剂进行预脱氧，每吨钢加入增碳剂0.2～0.5kg，保证出钢后钢水氧活度＞50ppm，出钢结束后在炉后吹氩平台采用铝线进行彻底脱氧，每吨钢喂入铝线4～6m；

上述出钢结束喂入铝线时均对钢包底吹氩。

2.根据权利要求1所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，其特征在于：所述增碳剂为增碳生铁、电极粉、石油焦粉、木炭粉、无烟煤、焦炭粉中至少一种。

3.根据权利要求2所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，其特征在于：所述增碳剂为碳含量≥90％的无烟煤。

4.根据权利要求1所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，其特征在于：出钢结束喂入铝线时底吹氩供气强度为0.001m³/(min·t钢)～0.0015m³/(min·t钢)。

5.根据权利要求1所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，其特征在于：所述铝线的铝含量≥90％，直径为10mm。

6.根据权利要求1所述半钢炼钢转炉出钢脱氧及控氮的方法，其特征在于：所述硅铁中硅含量≥72％。