CN105018670B - 以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法 - Google Patents
以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，先将含钒铁水通过复合喷吹法深脱硫，获得硫含量低于0.008％的低硫含钒铁水；然后将其兑入转炉，加入脱磷剂，吹炼保钒碳预脱磷，获得P含量≤0.040％的含钒半钢；再将含钒半钢部分出钢于钢包中，剩余部分继续通过转炉造渣冶炼深脱磷，获得P含量≤0.008％的终点钢水；最后将终点钢水出钢与含钒半钢混合，加入适量脱氧合金和高碱度精炼渣，钢包进行底部吹氩搅拌，获得合格的钢轨钢水。本发明的操作方法简单、生产成本低，该方法不仅保证钒资源的有效利用和提取，转炉炼钢中能有效实现脱磷和少渣冶炼、同时节约能源，大幅度降低钒铁合金及增碳剂的用量，降低冶炼成本。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及冶金领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法。
背景技术
随铁路运输提速和重载的发展，对钢轨钢提出了更高的性能和质量要求，在钢铁企业的寒冬情况下，在保障质量前提下，如何实现高效低成本生产思路越来越引起重视。
在我国，部分钢铁厂采用钒钛矿冶炼，冶炼后获得的铁水含P含量0.050％-0.080％,S含量为0.055％-0.100％，Si含量0.10％-0.30％，V含量0.25％-0.35％；为了保证钒资源的有效提取和利用，在转炉炼钢之前进行了提钒和脱硫生产；提钒后获得的半钢生产冶炼钢轨钢存在以下几个方面的不利因素：
(1)提钒后的半钢炼钢，热源不足，转炉造渣脱磷困难，转炉炼钢渣量消耗大；
(2)终点钢水氧化性高，终点钢水碳含量低；
(3)需要加入大量的增碳剂才能满足钢轨钢成分要求，不仅增加成本，也浪费热源；
(4)需要加入大量昂贵的钒铁合金才能满足含钒钢轨钢的成分要求。
在已有技术中，生产含钒钢轨钢的工艺和方法有一定的文献和专利报道，但涉及到一种以含钒铁水为原料采用转炉预脱磷少渣冶炼、含钒半钢与转炉终点钢水的混合均质生产含钒钢轨钢的控制方法在转炉炼钢工业生产中尚未发现公开技术。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，以期望充分利用含钒铁水的钒和碳资源，同时克服含钒铁水脱硫提钒后的半钢炼钢热源严重不足和成渣速度慢等缺陷。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，它包括以下步骤：
(1)将含钒铁水通过复合喷吹法深脱硫，获得硫含量低于0.008％的低硫含钒铁水；
(2)将所述低硫含钒铁水兑入转炉，加入脱磷剂，吹炼保钒碳预脱磷，获得温度1400-1500℃、C含量3.8％-4.2％、P含量≤0.040％、V含量≥0.025％、S含量≤0.008％的含钒半钢；
(3)将所述含钒半钢部分出钢于钢包中，剩余部分继续通过转炉造渣冶炼深脱磷，获得温度1660-1685℃、C含量0.10％-0.20％、P含量≤0.008％、S含量≤0.008％的终点钢水；
(4)将转炉中的终点钢水出钢，倒入钢包中与含钒半钢混合获得混合钢水，在终点钢水出钢60s后向钢包中加入适量脱氧合金，在终点钢水出钢快结束时向钢包中加入高碱度精炼渣，钢包进行底部吹氩搅拌，获得合格的钢轨钢水。
进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，深脱硫的脱硫剂为钝化镁粉和石灰，每吨含钒铁水消耗0.9-1.2kg钝化镁粉和3.5-5.5kg石灰，喷吹时间20-35min。复合喷吹法可以使脱硫率达到90％以上，才能满足本发明对于含钒铁水的硫含量低于0.008％的要求。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，脱磷剂主要由氧化铁皮和活性石灰构成，其CaO的含量≥55％，铁氧化物的含量≥35％，其余为不可避免的杂质；每吨铁水消耗20-25kg脱磷剂。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，吹炼保钒碳预脱磷的供氧条件是：氧气压力0.6-0.65MPa，每吨铁水供氧量8-12m3，供氧时间180-240s。吹炼保钒碳预脱磷不仅能够有效保钒保碳脱磷，脱磷率可达40％-60％，使含钒半钢的P含量不高于0.040％，同时能够去除铁水中对钢轨钢有害的钛杂质元素，获得温度1400-1500℃、C含量3.8％-4.2％、P含量≤0.040％、V含量≥0.025％、S含量≤0.008％以及Si和Ti为痕迹的含钒半钢。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，转炉造渣冶炼过程中向转炉内加入活性石灰、高镁石灰和炼钢复合渣，每吨含钒半钢添加15-20㎏活性石灰、5-8㎏高镁石灰、5-8㎏炼钢复合渣。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，转炉造渣冶炼的供氧采用1.8-2.2m滑枪操作，供氧条件是：氧气压力0.9-1.0MPa，每吨含钒半钢供氧量30-40m3，供养时间480-600s。转炉造渣冶炼可以使钢水的脱P率达到80％以上，从而获得温度1660-1685℃、C含量0.10％-0.20％、P含量≤0.008％、S含量≤0.008％的终点钢水。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，终点钢水和含钒半钢按质量比4-6：1混合。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，脱氧合金为钢种需要的锰铁、硅铁和/或铬铁。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，高碱度精炼渣主要由60％-80％重量的活性石灰和20％-40％重量的萤石构成；每吨混合钢水消耗4-6kg高碱度精炼渣。
更进一步的技术方案是：所述以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法中，底部吹氩搅拌的吹氩流量为30-50NL/min，吹氩时间为3-5min。
本发明利用含钒半钢与转炉终点钢水的混合均质方法，将转炉终点钢水与含钒半钢按照一定的比例混合，在混合过程中加入适量的脱氧合金进行脱氧合金化，混合结束时向钢包内加入适量的高碱度精炼渣，并采用底部供吹氩气进行混合搅拌使成分均匀化。此过程中利用含钒半钢代替增碳剂和钒铁合金钢水合金化，节约成本、降低能耗，同时获得满足钢轨钢成分要求的钢水。
上面所述了含量，除特别声明的外，都是指重量含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明的操作方法简单、生产成本低，该方法不仅保证钒资源的有效利用和提取，转炉炼钢中能有效实现脱磷和少渣冶炼、同时节约能源，大幅度降低钒铁合金及增碳剂的用量，降低冶炼成本。
附图说明
图1为本发明以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明冶炼钢轨钢的流程图。以含钒铁水为原料，先经过脱硫得到脱硫含钒铁水，然后在转炉中预脱磷，脱去40％-60％的磷，得到脱硫脱磷的含钒半钢，含钒半钢分为两部分，一部分继续在转炉中造渣冶炼，另一部分转移到钢包中，等造渣冶炼的含钒半钢造渣冶炼完毕获得终点钢水的时候，将其与钢包中的含钒半钢按比例混合，终点钢水出钢过程中脱氧合金化，钢包底部吹氩搅拌，最终获得合格的钢轨钢钢水。
实施例1
以攀钢含钒铁水为原料，其主要成分见表1，先通过复合喷吹深脱硫，其喷吹时间为18.33min，脱硫剂石灰单耗为每吨含钒铁水消耗3.53kg，脱硫剂钝化镁粉单耗为每吨铁水消耗0.91kg，脱硫后获得低硫含钒铁水，测得低硫含钒铁水主要成分见表1。
将制取的低硫含钒铁水兑入攀钢120t复吹炼钢转炉吹炼，兑入量为140t，然后向转炉内加入3.08t的脱磷剂，并采用535氧枪进行供氧脱磷，氧气压力为0.65Mpa，供氧流量为23000m3/h，供氧时间为210秒后停止供氧，测得半钢温度为1423℃，获得脱硫脱磷含钒半钢,测得脱硫脱磷含钒半钢成分见表1。
将制取的脱硫脱磷含钒半钢部分出钢于钢包中，测得重量为24t，然后将剩余脱硫脱磷含钒半钢采用535氧枪进行继续供氧吹炼脱磷脱碳，吹炼过程中向炉内加入1.9t活性石灰，0.93t高镁石灰，0.93t复合造渣剂，吹炼前期采用1.8-2.2m滑枪操作，供氧压力为0.95MPa,氧气流量23000m3/h，供氧时间为600秒，测得温度为1683℃，获得高钙钒渣和转炉终点钢水，测得转炉终点钢水的成分见表1。
将制取的转炉终点钢水倒入盛装脱硫脱磷含钒半钢的钢包中，出钢过程向钢包内加入高碳锰铁1.5t和硅铁1.1t，获得初步的钢轨钢U75V钢水，测得钢水重量为131.8t,将初步的钢轨钢U75V钢水通过底部吹氩搅拌，吹氩气的流量为40NL/min。吹氩气时间3min后测得钢水成分见表1，满足钢种成分要求。
表1 冶炼过程钢水的成分
注：余量为Fe。
实施例2
以攀钢含钒铁水为原料，其主要成分见表2，通过复合喷吹深脱硫，其喷吹时间为24.66min，脱硫剂石灰单耗为每吨含钒铁水消耗4.2kg，脱硫剂钝化镁粉单耗为每吨含钒铁水消耗1.0kg，脱硫后获得低硫含钒铁水，测得低硫含钒铁水主要成分见表2。
将制取的低硫含钒铁水兑入攀钢120t复吹炼钢转炉吹炼，兑入量为140t，然后向转炉内加入3.5t的脱磷剂，并采用535氧枪进行供氧脱磷，氧气压力为0.65Mpa，供氧流量为23000m3/h，供氧时间为240秒后停止供氧，测得半钢温度为1468℃，获得脱硫脱磷含钒半钢,测得脱硫脱磷含钒半钢成分见表2。
将制取的脱硫脱磷含钒半钢部分出钢于钢包中，测得重量为20t，然后将剩余脱硫脱磷含钒半钢采用535氧枪进行继续供氧吹炼脱磷脱碳，吹炼过程中向炉内加入2.4t活性石灰，0.65t高镁石灰，0.65t复合造渣剂，吹炼前期采用1.8-2.2m滑枪操作，供氧压力为0.95MPa,氧气流量26000m3/h，供氧时间为500秒，测得温度为1665℃，获得高钙钒渣和转炉终点钢水，测得转炉终点钢水的成分见表2。
将制取的转炉终点钢水倒入盛装脱硫脱磷含钒半钢的钢包中，出钢过程向钢包内加入高碳锰铁1.35t和硅铁1.4t，获得初步的钢轨钢U75V钢水，测得钢水重量为132t,将初步的钢轨钢U75V钢水通过底部吹氩搅拌，吹氩气的流量为35NL/min。吹氩气时间4min后测得钢水成分见表2，满足钢种成分要求。
表2 冶炼过程钢水的成分
注：余量为Fe。
实施例3
以攀钢含钒铁水为原料，其主要成分见表3，通过复合喷吹深脱硫，其喷吹时间为17min，脱硫剂石灰单耗为每吨含钒铁水消耗3.5kg，脱硫剂钝化镁粉单耗为每吨含钒铁水消耗0.9kg，脱硫后获得低硫含钒铁水，测得低硫含钒铁水主要成分见表3。
将制取的低硫含钒脱硫铁水兑入攀钢120t复吹炼钢转炉吹炼，兑入量为140t，然后向转炉内加入2.8t的脱磷剂，并采用535氧枪进行供氧脱磷，氧气压力为0.60Mpa，供氧流量为23000m3/h，供氧时间为210秒后停止供氧，测得半钢温度为1425℃，获得脱硫脱磷含钒半钢,测得脱硫脱磷含钒半钢成分见表3。
将制取的脱硫脱磷含钒半钢部分出钢于钢包中，测得重量为18t，然后将剩余脱硫脱磷含钒半钢采用535氧枪进行继续供氧吹炼脱磷脱碳，吹炼过程中向炉内加入2.4t活性石灰，0.65t高镁石灰，0.65t复合造渣剂，吹炼前期采用1.8-2.2m滑枪操作，供氧压力为0.90MPa,氧气流量27500m3/h，供氧时间为480秒，测得温度为1670℃，获得高钙钒渣和转炉终点钢水，测得转炉终点钢水的成分(见表3)。
将制取的转炉终点钢水倒入盛装脱硫脱磷含钒半钢的钢包中，出钢过程向钢包内加入高碳铬铁0.75t、高碳锰铁1.55t和硅铁1.25t，获得初步的钢轨钢U78CrV钢水，测得钢水重量为128t,将初步的钢轨钢U78CrV钢水通过底部吹氩搅拌，吹氩气的流量为30NL/min。吹氩气时间5min后测得钢水成分见表3，满足钢种成分要求。
表3 冶炼过程钢水的成分
注：余量为Fe。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (8)
1.一种以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将含钒铁水通过复合喷吹法深脱硫，获得硫含量低于0.008％的低硫含钒铁水；
(2)将所述低硫含钒铁水兑入转炉，加入脱磷剂，吹炼保钒碳预脱磷，获得温度1400-1500℃、C含量3.8％-4.2％、P含量≤0.040％、V含量0.264％-0.295％、S含量≤0.008％的含钒半钢；所述吹炼保钒碳预脱磷的供氧条件是：氧气压力0.6-0.65MPa，每吨铁水供氧量8-12m3，供氧时间180-240s；
(3)将所述含钒半钢部分出钢于钢包中，剩余部分继续通过转炉造渣冶炼深脱磷，获得温度1660-1685℃、C含量0.10％-0.20％、P含量≤0.008％、S含量≤0.008％的终点钢水；
(4)将转炉中的终点钢水出钢，倒入钢包中与含钒半钢混合获得混合钢水，所述终点钢水和含钒半钢按质量比4-6：1混合；在终点钢水出钢60s后向钢包中加入适量脱氧合金，在终点钢水出钢快结束时向钢包中加入高碱度精炼渣，钢包进行底部吹氩搅拌，获得合格的钢轨钢水。
2.根据权利要求1所述的以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于所述深脱硫的脱硫剂为钝化镁粉和石灰，每吨含钒铁水消耗0.9-1.2kg钝化镁粉和3.5-5.5kg石灰，喷吹时间17-35min。
3.根据权利要求1所述的以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于所述脱磷剂主要由氧化铁皮和活性石灰构成，其CaO的含量≥55％，铁氧化物的含量≥35％；每吨铁水消耗20-25kg脱磷剂。
4.根据权利要求1所述的以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于所述转炉造渣冶炼过程中向转炉内加入活性石灰、高镁石灰和炼钢复合渣， 每吨含钒半钢添加15-20㎏活性石灰、5-8㎏高镁石灰、5-8㎏炼钢复合渣。
5.根据权利要求1所述的以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于所述转炉造渣冶炼的供氧采用1.8-2.2m滑枪操作，供氧条件是：氧气压力0.9-1.0MPa，每吨含钒半钢供氧量30-40m3，供氧时间480-600s。
6.根据权利要求1所述的以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于所述脱氧合金为钢种需要的锰铁、硅铁和/或铬铁。
7.根据权利要求1所述的以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于所述高碱度精炼渣主要由60％-80％重量的活性石灰和20％-40％重量的萤石构成；每吨混合钢水消耗4-6kg高碱度精炼渣。
8.根据权利要求1所述的以含钒铁水为原料冶炼钢轨钢的方法，其特征在于所述底部吹氩搅拌的吹氩流量为30-50NL/min，吹氩时间为3-5min。
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