CN105112599B - 一种超低磷钢冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低磷钢的冶炼方法。通过先进行脱磷预处理然后采用双渣法操作，包括脱磷期和吹炼期，脱磷期：以脱磷剂和上炉留下的前期渣作为造渣材料来进行脱磷冶炼，得到碱转炉炉渣；吹炼期：一次吹炼，一次吹炼期间氧气流量适当降低，转炉底吹强度≥0.045Nm3/(t·min),供氧吹炼时间6～7min，一次吹炼完毕放出炉渣，然后加入新的渣料进行重新造渣。二次吹炼终点炉渣碱度控制在3.5～4.5，FeO含量18～25％，MgO含量8～10％，终点温度1600～1630℃，终点C含量0.03～0.06％，出钢前采用专用挡渣塞，出钢3/4后加入挡渣锥，将第二次吹炼结束生成的40～60％的后期渣留下作为下炉钢的造渣材料。采用以上工艺，可稳定将转炉终点P控制在0.005％以下。
Description
技术领域
本发明属于金属材料冶炼领域，具体涉及一种超低磷钢冶炼方法。
背景技术
磷对多数钢种来讲是有害元素，需要在冶炼工艺过程中尽可能地去除。磷在钢的凝固过程中易产生偏析，当钢中磷含量大于0.015wt％时，磷的偏析急剧增加，显著降低钢的低温冲击韧性和回火韧性，提高钢的脆性转变温度，造成冷脆，还使钢的焊接性能恶化。管线钢、油井管钢、海洋平台用钢、低温容器用钢等均需要低磷含量，对于9Ni钢等要求小于0.003wt％的超低磷。目前，采用常规工艺冶炼无法满足超低磷钢脱磷要求。
工业上铁水脱磷采用氧化脱磷的方法，脱磷剂普遍采用的是石灰基渣系脱磷剂。石灰基渣系原料来源广，与磷的氧化物有很强的结合能力，在实际钢铁工业中应用广泛，因其熔点高，所以需要与助熔剂配合使用。常用的助熔剂主要有萤石，萤石可以降低炉渣的黏度、熔化温度，提高脱磷期炉渣的成渣速度，改善脱磷反应的动力学条件，但是萤石对转炉炉衬侵蚀严重，还会对环境造成污染，所以应尽量避免使用萤石。
发明内容
针对以上现状，为了克服现有技术的不足，提供一种使用脱磷冶炼加上双渣法来冶炼超低磷钢的方法。
本发明所述一种生产超低磷钢的生产方法具体实施步骤如下：
该超低磷钢冶炼方法包括脱磷期和吹炼期，其中，在脱磷期，以脱磷剂和上炉钢留下的后期渣作为造渣材料来对铁水和废钢进行脱磷冶炼，在脱磷期结束时倒掉脱磷渣料；脱磷剂包括石灰、轻烧白云石和云母矿。
一次吹炼：氧枪开吹前将转炉底吹强度调节到≥0.045Nm3/(t·min)，开吹后的前1min顶吹供氧强度为3.0Nm3/(t·min)，枪位1.4m，1min后将供氧强度降低至3.0Nm3/(t·min)的70～80％，枪位提升至1.6～1.8m。在开吹后4min内将渣料加入完毕，钢水温度控制在1300～1400℃，供氧吹炼6～7min提枪，提枪后底吹搅拌1min后放渣，放渣到见有少量铁水逸出时停止。
二次吹炼：转炉二次吹炼开吹前将底吹强度设定为0.037Nm3/(t·min)，氧枪开吹后供氧强度设定为3.0Nm3/(t·min)，吹炼过程枪位1.6～1.8m，开吹后加入渣料，吹炼过程均衡升温，副枪第一次定碳测温后将枪位降低至1.3m直至吹炼终点，终点温度为1600～1630℃，二次吹炼完毕后放出炉渣，将生产的40～60％的后期渣留下作为下炉钢的造渣材料，放出炉渣后进行出钢。
出钢控制：出钢至1/3左右加入合金，出钢至3/4后开始加入挡渣锥。将生产的40～60％的后期渣留下作为下炉钢的造渣材料。
其中脱磷期和第二次吹炼中所加渣料为石灰、轻烧白云石、萤石、烧结返粉、或铁皮中的至少一种。
第一次吹炼中所加料渣的量根据得到的炉渣碱度1.8～2.2，炉渣中成分FeO和MnO的总含量为12～20％，MgO含量为5～9％添加；第二次吹炼所加渣料的量根据终渣碱度3.5～4.5，MgO 8～10％，FeO 18～25％配加。
第一次吹炼得到炉渣的指标参数为：碱度1.8～2.2，炉渣中FeO和MnO的总含量为12～20％，MgO含量为5～9％。
第二次吹炼得到终点炉渣的指标参数为：碱度3.5～4.5，炉渣中FeO含量18～25％，MgO含量8～10％，C含量0.03～0.06％。
另外第一次吹炼或第二次吹炼中通过添加铁皮或烧结矿来控制温度范围和调节炉渣成分含量。
根据本发明的实施例，加入的脱磷剂可以包括每吨钢10～35kg的石灰、每吨钢2～10kg的轻烧白云石和每吨钢2～8kg的云母矿。
根据本发明的实施例，在脱磷期控制的工艺条件可以为：氧枪枪位为1.5～2.0m，吹氧强度为2.4～3.0Nm3/(t·min)，吹氧时间为250～500s，底吹强度为0.01～0.04Nm3/(t·min)，底吹气体为氮气或氩气，倒炉温度为1350～1450℃，倒炉铁水按重量百分比计包含2.8～3.5％的C、0.01～0.08％的Si、0.03～0.05％的P，倒炉脱磷渣的碱度为1.8～2.5，MgO在倒炉脱磷渣中的重量百分含量为3.5～8％，Fe在倒炉脱磷渣中的重量百分含量为10～20％。
本发明的有益技术效果为：该工艺解决了那些不能采用双联工艺的转炉炼钢车间，无法实现超低磷钢连续生产的问题，不需要对原来的装备进行改造，通过调整工艺方法，利用单转炉即可实施二次吹炼操作，省去了设备改造成本；并且转炉冶炼周期只需增加4min，就能实现连续稳定生产，最大限度的节约了改造投资，提高了生产效率；通过枪位和烧结矿或铁皮来调节炉渣温度，使其均匀升温，通过渣料来调节炉渣中碱度及各成分含量等，成本更低，操作更加简单、方便，具有较好的推广应用前景。
附图说明
图1为本发明实施的一种生产超低磷钢的冶炼方法流程图；
图2为本发明实施的一种生产超低磷钢的冶炼方法过程中各个阶段的磷含量图；
具体实施方式
冶炼钢种：9Ni
具体地讲，在脱磷期，将包含石灰、轻烧白云石和云母矿的脱磷剂加入转炉内并与上炉钢留下的后期渣一起作为造渣材料进行冶炼，并在脱磷期结束时进行倒渣处理。根据本发明的示例性实施例，加入的脱磷剂可包括每吨钢10～35kg的石灰、每吨钢2～10kg的轻烧白云石和每吨钢2～8kg的云母矿。
转炉一次吹炼：在专用挡渣塞放入出钢口。开吹前将转炉底吹流量调节到410Nm3/h，开吹时供氧流量27000Nm3/h，枪位1.4m。1min后将枪位提升至1.6～1.8m，流量降至21000Nm3/h。石灰加入量按照碱度2.2配加，轻烧白云石按照MgO 6％配加，分批加入烧结矿3.2吨，吹炼395秒提枪。
第一次吹炼终点熔池成分和温度见表1
表1一次吹炼终点半钢成分和温度
| C(％) | Si(％) | Mn(％) | P(％) | S(％) | 温度℃ | |
| 实施例1 | 2.20 | 0.102 | 0.15 | 0.021 | 0.010 | 1352 |
| 实施例2 | 2.22 | 0.103 | 0.10 | 0.025 | 0.010 | 1360 |
| 实施例3 | 2.35 | 0.105 | 0.12 | 0.023 | 0.011 | 1336 |
| 实施例4 | 2.43 | 0.106 | 0.13 | 0.024 | 0.012 | 1346 |
转炉放渣：提枪后将转炉置于“0”度位置，底吹搅拌1min后，实施转炉放渣。放渣到见有少量铁水逸出时停止。
转炉二次吹炼：吹炼前将底吹流量调节到330Nm3/h，顶吹氧气流量调节到27000Nm3/h。吹炼过程枪位1.6～1.8m，石灰加入量按照终点碱度4.5配加，轻烧白云石按照MgO 9％配加，根据炉渣状况和过程升温状况陆续加入烧结矿5.2吨。副枪第一次定碳测温后将枪位降低至1.3m，继续吹炼115秒拉碳，并实施出钢前的定碳、测温操作。
转炉终点成分温度见表2。
表2转炉二次吹炼终点成分和温度
| C(％) | Si(％) | Mn(％) | P(％) | S(％) | Ni(％) | 温度℃ | |
| 实施例1 | 0.030 | 0 | 0.13 | 0.0032 | 0.0055 | 8.41 | 1615 |
| 实施例2 | 0.031 | 0 | 0.10 | 0.0032 | 0.0063 | 8.39 | 1611 |
| 实施例3 | 0.034 | 0 | 0.11 | 0.0033 | 0.0061 | 8.36 | 1605 |
| 实施例4 | 0.034 | 0 | 0.11 | 0.0034 | 0.0061 | 8.33 | 1609 |
挡渣出钢：出钢时采取正常出钢模式，出钢1/3后加入合金(含金属锰750kg、铝锰铁125kg、铝块50kg)，出钢3/4时开始加入挡渣锥，并挡渣成功，并留下40～60％的后期渣作为下一炉的造渣材料。
出钢后对钢水进行LF和VD精炼处理，出钢后钢包成分和最终成品成分见表3。
表3出钢后钢包成分和最终成品成分
由表3可知，实施例1、2、3、4最终成品P含量≤0.006％。
以上对本发明所提供的一种超低磷钢的冶炼方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种生产超低磷钢的冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101、脱磷期：以脱磷剂和上炉留下的后期渣作为造渣材料来对铁水与废钢进行脱磷冶炼，放出转炉炉渣；
步骤S102、一次吹炼期：进行一次吹炼，氧枪开吹前将转炉底吹强度设定为≥0.045Nm3/(t·min)，开吹后4min内将渣料加入完毕，开吹后的前1min供氧强度设定为3.0Nm3/(t·min)，枪位1.4m；1min后将供氧强度降低至3.0Nm3/(t·min)的70～80％，枪位提升至1.6～1.8m，供氧吹炼共6～7min后提枪，提枪后底吹搅拌1min后放渣；
步骤S103、二次吹炼期：加入新的渣料进行二次吹炼：转炉二次吹炼开吹前将底吹强度设定为0.037Nm3/(t·min)，氧枪开吹后供氧强度设定为3.0Nm3/(t·min)，吹炼过程枪位1.6～1.8m，开吹后加入新的渣料，吹炼过程均衡升温，副枪第一次定碳测温后将枪位降低至1.3m直至吹炼终点，终点温度为1600～1630℃；
步骤S104、二次吹炼完毕后进行出钢，出钢至1/3左右加入合金，出钢至3/4后开始加入挡渣锥，将第二次吹炼生产的40～60％的后期渣留下作为下炉钢的造渣材料。
2.如权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S101中加入的脱磷剂包括每吨钢10～35kg的石灰、每吨钢2～10kg的轻烧白云石和每吨钢2～8kg的云母矿。
3.权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S101中加入的铁水按重量百分比计包含4.0～4.5％的C、0.25～0.60％的Si、0.20～0.40％的Mn、0.10～0.12％的P，铁水的温度为1250～1320℃，铁水与废钢的重量比为6:1～12：1。
4.如权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S101中倒炉脱磷渣的碱度为1.8～2.5，MgO在倒炉脱磷渣中的重量百分含量为3.5～8％，Fe在倒炉脱磷渣中的重量百分含量为10～20％。
5.如权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S102中一次吹炼时间为6～7min，吹炼1min后供氧强度降低至3.0Nm3/(t·min)的70～80％，一次吹炼终点温度1300～1400℃，一次吹炼后放渣到有铁水逸出时停止。
6.如权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S102中一次吹炼所加渣料的量根据一次吹炼终渣的碱度为1.8～2.2，MgO 5～9％配加。
7.如权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S103中二次吹炼得到炉渣的指标参数为：碱度1.8～2.2，炉渣中FeO和MnO的总含量为12～20％，MgO含量为5～9％，C含量0.03～0.06％。
8.根据权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S103中二次吹炼所加新的渣料的量根据终渣碱度3.5～4.5，MgO8～10％，FeO 18～25％配加。
9.如权利要求1所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：步骤S101的脱磷冶炼中：氧枪枪位为1.5～2.0m，吹氧强度为2.4～3.0Nm3/(t·min)，吹氧时间为250～500s，底吹强度为0.01～0.04Nm3/(t·min)，底吹气体为氮气或氩气，倒炉温度为1350～1450℃。
10.如权利要求1到9任一项所述的一种超低磷钢冶炼方法，其特征在于：所述的渣料为石灰、轻烧白云石、萤石、烧结返粉、或铁皮中的一种或几种的混合。
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