CN105112595B - 一种转炉高碳出钢磷含量小于70ppm的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种转炉高碳出钢磷含量小于70ppm的冶炼方法，属于转炉炼钢技术领域。工艺在铁水硅含量0.2～0.6％，磷含量＜0.11％的条件下，采用双渣+留渣操作，控制一次倒渣温度和碱度，充分发挥转炉前期的脱磷能力，倒出富含磷氧化物的脱磷渣，降低吹炼后期转炉的脱磷负担。倒渣结束后，加入辅料再次造渣，控制适宜的枪位、底吹流量、终点温度和炉渣成分，在转炉吹炼后期继续深脱磷。本发明较现有脱磷工艺相比，不需要铁水预脱磷或转炉双联，即可实现转炉出钢碳含量高于0.1％，钢液磷含量小于0.007％的控制目标，有效提高低磷钢水洁净度和金属收得率，降低吨钢生产成本。
Description
技术领域
一种转炉高碳出钢磷含量小于70ppm的冶炼方法，属于转炉炼钢技术领域。
技术背景
磷是钢材中主要有害元素之一，钢液凝固过程中磷会在晶界发生偏析，显著降低钢的韧性，导致钢材发生“冷脆”现象，脱磷是炼钢最主要任务之一。目前，国内各钢厂的主要生产工艺为:高炉铁水→铁水预脱硫→转炉吹炼→精炼→连铸。由于铁矿石中的磷元素几乎全部被还原进入铁水中，一般高炉铁水磷含量在0.08～0.16％之间，普通钢材要求磷含量小于0.03％，优质钢材要求磷含量低于0.01％甚至0.005％。工艺工序中只有转炉具有脱磷能力，转炉出钢磷含量的高低决定了产品的磷含量的大小，充分发挥转炉脱磷能力对降低钢材磷含量具有重要作用。
传统转炉工艺中，一般通过降低出钢碳含量增加熔池氧化性来增强转炉脱磷能力，通常情况下，出钢磷含量低于0.01％的钢种，终点碳含量一般控制在0.1％以下，甚至在0.03％左右。降低出钢碳含量可以增强转炉末期的脱磷能力，降低钢液磷含量，但也带来了一系列问题:低碳出钢后要添加增碳剂增加钢液碳含量才能满足钢种对碳的要求，造成了碳资源的浪费；钢液碳含量低，熔池氧势高，脱氧合金消耗增加；钢材夹杂物数量增加；金属收得率低；容易导致下渣回磷等问题。为了解决低碳出钢带来的弊端，实现转炉高碳出钢深脱磷，本项目的主要研究目的为通过优化转炉辅料结构、枪位控制、底吹控制、转炉终点温度和炉渣成分的控制，实现转炉终点出钢碳含量高于0.1％，钢液磷含量低于0.007％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转炉高拉碳深脱磷的冶炼方法，充分利用转炉双渣法的优点，优化过程操作和终点控制，在出钢碳含量大于0.1％的条件下，实现钢液磷含量小于70ppm的深脱磷目标。
本工艺的具体流程为：高炉铁水脱硫预处理→复吹转炉双渣冶炼→出钢留渣→溅渣护炉。转炉冶炼主要包括以下步骤：
(1)采用双渣+留渣操作，铁水硅含量0.2～0.6％，铁水磷含量＜0.11％，废钢比控制在9～14％；
(2)转炉总辅料加入量控制在54～66kg/t，辅料包括石灰和轻烧白云石。
(3)整体枪位采用高—低—高—低四段式控制，前期高枪位化渣，保持炉口可见炉渣发泡；中期低枪位脱碳；末期先高枪位增加渣中(FeO)，再采用低枪位增强熔池搅拌，增大渣-钢间接触面积，促进脱磷反应的进行。
(4)一次倒渣时间为吹氧开始后5～6min，一倒炉渣碱度大于2.5，倒渣温度为1400～1440℃，倒渣率为50～70％。
(5)吹炼前期底吹强度为0.04m3/(min·t)，中期底吹强度为0.03m3/(min·t)，后期底吹强度0.04m3/(min·t)；
(6)终点温度≤1620℃，出钢碳含量0.1～0.2％，终渣碱度＞3.5，炉渣T.Fe含量12～15％；
(7)留渣量为3～4t，连续留渣炉数不超过3炉。
其中步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)转炉兑铁水前，向炉中加入8kg/t的石灰作为铺底料；
(2.2)吹氧从开吹到吹氧18％之前，加入4kg/t的轻烧白云石，铁水硅含量0.2～0.4％的炉次，向转炉中加入20kg/t石灰；而对于入炉铁水硅含量在0.4～0.6％的炉次，向转炉中加入24kg/t的石灰；在吹炼过程中，根据炉内情况，加入适量返回矿促进化渣；
(2.3)一次倒渣完成后,加入8kg/t的轻烧白云石，31kg/t石灰二次造渣，根据吹炼的实际情况，小批量多批次加入返回矿，防止脱碳期炉渣出现返干。
辅料中所述石灰中氧化钙≥90％，轻烧白云石中氧化镁≥30％
本发明较现有工艺相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本工艺容易掌握，不需要增加额外设备，在无铁水脱磷预处理的条件下，实现出钢碳含量高于0.1％，钢液磷含量低于70ppm。
(2)本工艺在满足超低磷出钢的条件下，出钢碳含量较高，熔池氧势低，提高了金属收得率和钢水纯净度高。
具体实施方式
下面结合生产实施案列对本发明做进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施案例1
炉号15G400044，铁水Si含量为0.23％，铁水P含量为0.096％，铁水温度为1300℃，铁水装入量125.0t，废钢20.07t。
炉次具体操作过程如下所示：
(1)留渣量为4t；
(2)辅料的加入情况：开吹前加入吨钢石灰6kg/t；开吹到吹氧60s加入轻烧白云石4kg/t，石灰18kg/t；一次倒渣结束后，吹氧时间330s加入轻烧白云石6kg/t，石灰30kg/t。
(3)过程枪位控制：前期枪位为2.1m快速化渣，脱碳期枪位控制在1.8m，后期适当抬高枪位到1.9m化渣，吹炼末期枪位降到1.5m加强熔池搅拌；
(4)一次倒渣的控制：一倒时间为300s，倒渣温度为1401℃，倒渣率为52％。
(5)底吹流量控制：前期底吹流量0.032m3/(min·t)，脱碳期底吹流量0.032m3/(min·t)左右，吹炼后期底吹0.036m3/(min·t)
(6)终点碳含量为0.127％，磷含量为0.0066％，出钢温度为1570℃，炉渣碱度为4.1，渣中T.Fe含量为13.5％。
实施案例2
炉号为15G500036，铁水Si含量为0.37％，铁水P含量为0.101％，铁水温度为1276℃，铁水装入量127.46t，废钢20.13t。
炉次具体操作过程如下所示：
(1)留渣量为3t；
(2)辅料的加入情况：开吹前加入吨钢石灰8kg/t；开吹到吹氧50s加入轻烧白云石4kg/t，石灰20kg/t；一次倒渣结束后，吹氧时间345s加入轻烧白云石6kg/t，石灰31kg/t。
(3)过程枪位控制：前期枪位为2.0m快速化渣，脱碳期枪位控制在1.8m，后期适当抬高枪位到1.9m化渣，吹炼末期枪位降到1.5m加强熔池搅拌；
(4)一次倒渣的控制：一倒时间为309s，倒渣温度为1415℃，倒渣率为50％。
(5)底吹流量控制：前期底吹流量0.032m3/(min·t)，脱碳期底吹流量0.032m3/(min·t)左右，吹炼后期底吹0.036m3/(min·t)
(6)终点碳含量为0.157％，磷含量为0.007％，出钢温度为1597℃，炉渣碱度为4.0，渣中T.Fe含量为13.1％。
实施案例3
炉号为14G406548铁水Si含量为0.688％，铁水P含量为0.103％，铁水温度为1301℃，铁水装入量127.88t，废钢20.15t。
炉次具体操作过程如下所示：
(1)留渣量为3.5t；
(2)辅料的加入情况：开吹前加入吨钢石灰8kg/t；开吹到吹氧70s加入轻烧白云石4kg/t，石灰24kg/t；一次倒渣结束后，吹氧时间353s加入轻烧白云石8kg/t，石灰32kg/t。
(3)过程枪位控制：前期枪位为2.0m快速化渣，脱碳期枪位控制在1.8m，后期适当抬高枪位到1.9m化渣，吹炼末期枪位降到1.5m加强熔池搅拌；
(4)一次倒渣的控制：一倒时间为330s，倒渣温度为1418℃，倒渣率为51％。
(5)底吹流量控制：前期底吹流量0.032m3/(min·t)，脱碳期底吹流量0.032m3/(min·t)左右，吹炼后期底吹0.036m3/(min·t)
(6)终点碳含量为0.162％，磷含量为0.0062％，出钢温度为1622℃，炉渣碱度为3.5，渣中T.Fe含量为12.7％。
实施案例4
炉号为14G406711铁水Si含量为0.391％，铁水P含量为0.119％，铁水温度为1317℃，铁水装入量129.46t,废钢10.0t。
炉次具体操作过程如下所示：
(1)留渣量为4t；
(2)辅料的加入情况：开吹前加入吨钢石灰7kg/t；开吹到吹氧60s加入轻烧白云石4kg/t，石灰18kg/t；一次倒渣结束后，吹氧时间358s加入轻烧白云石6kg/t，石灰30kg/t。
(3)过程枪位控制：前期枪位为2.1m快速化渣，脱碳期枪位控制在1.9m，后期适当抬高枪位到2.0m化渣，吹炼末期枪位降到1.5m加强熔池搅拌；
(4)一次倒渣的控制：一倒时间为340s，倒渣温度为1428℃，倒渣率为55％。
(5)底吹流量控制：前期底吹流量0.032m3/(min·t)，脱碳期底吹流量0.032m3/(min·t)左右，吹炼后期底吹0.036m3/(min·t)
(6)终点碳含量为0.119％，磷含量为0.0069％，出钢温度为1632℃，炉渣碱度为4.1，渣中T.Fe含量为13.1％。
为了充分的说明本工艺的效果，以上述4个实际生产案列进行了相关说明，转炉双渣留渣法深脱磷冶炼超低磷钢，不同炉次转炉终点钢液碳和磷含量如表1所示.
表1转炉终点钢液磷含量
| 炉号 | 15G400044 | 15G500036 | 14G406548 | 14G406711 |
| 出钢碳含量/％ | 0.127 | 0.157 | 0.162 | 0.119 |
| 出钢磷含量/％ | 0.0066 | 0.0070 | 0.0062 | 0.0069 |
以上各炉次，终点钢液碳含量含量均高于0.1％，实现了顶底复吹转炉冶炼终点钢液磷含量低于70ppm的控制目标。
Claims (2)
1.一种转炉高碳出钢磷含量小于70ppm的冶炼方法，其特征具体流程为：高炉铁水脱硫预处理→复吹转炉双渣冶炼→出钢留渣→溅渣护炉；主要包括以下步骤：
(1)采用双渣+留渣操作，铁水硅含量0.2～0.6％，铁水磷含量＜0.11％，废钢比控制在9～14％；
(2)转炉总辅料加入量控制在54～66kg/t，辅料包括石灰和轻烧白云石；
(3)整体枪位采用高—低—高—低四段式控制，前期高枪位化渣，保持炉口可见发泡炉渣；中期低枪位脱碳；末期先高枪位增加渣中(FeO)，再采用低枪位增强熔池搅拌，增大渣-钢间接触面积，促进脱磷反应的进行；
(4)转炉吹氧开始后5～6min时进行一次倒渣操作，一倒炉渣碱度大于2.5，倒渣温度为1400～1440℃，倒渣率为50～70％；
(5)吹炼前期底吹强度为0.04m3/(min·t)，中期底吹强度为0.03m3/(min·t)，后期底吹强度0.04m3/(min·t)；
(6)终点温度小于1620℃，出钢碳含量0.1～0.2％，终渣碱度≥3.5，炉渣T.Fe含量12～15％；
(7)出钢后留渣3～4t，连续留渣炉数不超过3炉；
其中步骤(2)具体包括以下步骤：
(2.1)转炉兑铁水前，向炉中加入8kg/t的石灰作为铺底料；
(2.2)吹氧从开吹到吹氧18％之前，加入4kg/t的轻烧白云石，铁水硅含量0.2～0.4％的炉次，向转炉中加入20kg/t石灰；而对于入炉铁水硅含量在0.4～0.6％的炉次，向转炉中加入24kg/t的石灰；在吹炼过程中，根据炉内情况，加入返回矿促进化渣；
(2.3)一次倒渣完成后,加入8kg/t的轻烧白云石，31kg/t石灰二次造渣，根据吹炼的实际情况，小批量多批次加入返回矿，防止脱碳期炉渣出现返干。
2.根据权利要求1所述的一种转炉高碳出钢磷含量小于70ppm的冶炼方法，其特征在于，所述石灰中氧化钙≥90％，轻烧白云石中氧化镁≥30％。
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