CN106148631A

CN106148631A - 一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法

Info

Publication number: CN106148631A
Application number: CN201510135451.0A
Authority: CN
Inventors: 虞大俊; 王多刚; 吴德润; 邓丽琴; 王海军
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: CN106148631B

Abstract

本发明公开了一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，主要解决现有技术中，转炉冶炼生产的转炉出钢钢水化学成分中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%难以实现的技术问题。本发明的技术方案为：一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，包括以下步骤：加废钢、兑铁水；转炉吹炼前期，转炉吹炼中期，转炉吹炼后期；转炉吹炼结束后立即出钢；倒渣。本发明通过限定转炉金属料和造渣辅料配比及硫含量，并通过转炉吹炼前期、中期、后期、出钢和倒渣的控制，实现了转炉出钢钢水化学成分中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%的冶炼。本发明方法的工艺稳定，钢水化学成分冶炼命中率高，降低了低硫超低氮钢水的生产成本。

Description

一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法

技术领域

本发明涉及一种转炉冶炼钢水的方法，特别涉及一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，属于转炉炼钢技术领域。

背景技术

目前，一些精品钢同时对元素硫和氮提出了很高的要求。如，无取向电工钢一般要求w[S]≤0.0040%、w[N]≤0.0020%。传统的脱硫方式需要采用铁水预脱硫、控制转炉硫含量、使用钢包精炼炉（LF炉，Ladle Furnace）脱硫、真空循环脱气法喷粉脱硫等多个联合工艺措施来控制硫含量。对于冶炼w[S]≤0.0040%的钢种，现有转炉炼钢工艺不能实现转炉出钢钢水中w[S]≤0.0040%的要求。因此，需要使用LF炉脱硫或真空循环脱气法喷粉脱硫等工艺来进一步脱除钢中的硫元素。然而对于LF炉脱硫工艺，脱硫先脱氧，先得对钢水和钢包渣进行脱氧，造还原性渣脱硫。脱氧的钢水吸氮能力增强，同时脱硫需要较强的搅拌，也增加了钢水吸氮的可能。LF炉脱硫过程中很难控制钢水的增氮，很难冶炼w[N]≤0.0030%的钢种。对于使用真空循环脱气法喷粉脱硫则需要添加喷粉系统，增加冶炼步骤，影响生产周期，同时喷吹的粉剂对真空循环系统耐火材料的寿命影响是很大的，其额外的投入费用是很高的。

中国专利CN 103898274 A、CN 103898269 A、CN 103215406 A、CN 102534120 A 各从不同层面公开了LF脱硫工艺生产低硫钢的冶炼方法，其钢水硫含量均可控制在0.0015%以下，但未对钢水中的氮含量进行控制（氮含量一般在0.0060%以上）；中国专利CN 102851442 A公开了一种LF脱硫工艺生产低氮超低硫钢的冶炼方法，其对钢水中的硫和氮控制能力未做说明；专利CN 102634642 A公开了一种无取向电工钢深脱硫的方法，通过真空循环脱气法喷粉脱硫，最终成品硫含量控制在0.0015％以下。中国专利CN 102787209 A公开了一种高真空下生产超低硫钢的方法，其钢水硫含量控制到0.005% 以下，成品氮含量控制在0.0025%以下。经过相关专利检索，未发现有关于转炉冶炼低硫超低氮钢水的技术。

LF炉可以将钢水中的硫脱除到很低的水平，但不利于钢水氮元素的控制。高真空条件下脱硫可以实现钢水的脱硫，同时控制住钢水氮元素含量，但工艺的运行成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，主要解决现有技术中转炉冶炼生产的转炉出钢钢水化学成分中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%难以实现的技术问题。

本发明采用的技术方案是：

一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，包括以下步骤：

a、采用顶底复吹转炉冶炼，投入金属主料的原料组成的质量百分比为，铁水92%～100%，余量为轻型废钢，铁水化学成分中w[S]≤0.0015%、轻型废钢化学成分中w[S]≤0.0060%；冶炼全程底吹氩气，氩气流量为0.03～0.08Nm³/（min·t）；

b、转炉冶炼过程中造渣辅料的控制，转炉造渣辅料为生石灰、轻烧镁球和铁矿石；其中，生石灰中w[S]≤0.020%、轻烧镁球中w[S]≤0.035%、铁矿石中w[S]≤0.018%；在转炉氧枪通氧点火时，加入转炉造渣辅料进行造渣，生石灰的吨钢加入量为20～40kg，为生石灰总加入量的1/2～2/3，加入全部的轻烧镁球，为吨钢8～15kg，铁矿石的吨钢加入量为0～30kg，为铁矿石总加入量的60%～80%；前期吹炼过程中，生石灰的吨钢加入量为10～20kg，为生石灰总加入量的1/3～1/2；控制转炉终点渣二元碱度（w(CaO)/w(SiO₂)）为3.5～4.5；炉渣中MgO质量分数为9.0%～11.0%；

c、转炉冶炼过程中供氧量的控制，转炉吹炼前期，占冶炼炉次总供氧量质量百分比的27%～33%,供氧强度为2.7～3.3Nm³/（min·t），转炉吹炼前期的枪位控制为基准枪位；转炉吹炼中期，占冶炼炉次总供氧量质量百分比的48%～56%，供氧强度控制为3.2～3.6Nm³/（min·t），转炉吹炼中期的枪位控制为高枪位→基准枪位，先采用高枪位，加强化渣，并加入铁矿石，铁矿石的吨钢加入量为0～20kg，铁矿石加入量为总矿石用量的20%～40%，控制吹氧量为总供氧量质量百分比的42%～46%，再采用基准枪位，控制吹氧量为总供氧量质量百分比的6%～10%；转炉吹炼后期，占冶炼炉次总供氧量质量百分比的15%～21%，供氧强度控制为3.2～3.6Nm³/（min·t），转炉吹炼后期的枪位控制为基准枪位→低枪位，先采用基准枪位，控制吹氧量为总供氧量的10%～14%，再采用低枪位，加强搅拌，降低炉渣中FeO含量，控制吹氧量为总供氧量质量百分比的5%～7%；

d、转炉冶炼过程中钢水的碳氧积值的控制，转炉中钢水的碳氧积值控制为0.0024～0.0030，钢水的碳氧积水平能够有效反映转炉底吹的搅拌效果，钢水的碳氧积在0.0024～0.0030时转炉底吹效果最佳，有利于冶炼过程平稳减少喷溅，本发明中所述的碳氧积值是指转炉中钢水的碳的质量百分比含量与钢水中溶解氧的质量百分比含量的乘积值；

e、转炉冶炼终点的控制，取样检测转炉吹炼终点钢水中w[C]和钢水温度，检测到转炉吹炼终点钢水中w[C]≥0.060%、转炉吹炼终点钢水温度高于1680℃时转炉吹炼结束，转炉吹炼结束后立即出钢；

f、转炉出钢结束后，不进行溅渣护炉，将转炉渣全部倒出。

重复本发明步骤，开始下一炉钢水的冶炼。

进一步，本发明步骤b中，所述的轻烧镁球化学成分的重量百分比为MgO 58%～70%、CaO 20%～30%、SiO₂≤5%、烧损≤10%。

本发明步骤c中，转炉氧枪基准枪位为H₀+H₀*(0.12～0.18)，高枪位控制为H₀+H₀*(0.2～0.5)，低枪位控制为：H₀+H₀*(0.05～0.10)，H₀为转炉内钢液面高度。

本发明转炉造渣辅料中生石灰为转炉冶炼钢水用冶金生石灰。

本发明通过限定转炉金属料和造渣辅料配比及硫含量，控制了钢水硫含量的来源；通过转炉吹炼前期，加入全部的生石灰和轻烧镁球，铁矿石加入量为总铁矿石用量的60%～80%，形成大渣量和强氧化性的前期炉渣，利于转炉前期气化脱硫；通过转炉终点高温、高碱度炉渣和较低氧化性钢水的控制，提高转炉终点炉渣的脱硫能力，使得转炉终点硫的分配比（L_S=w(S)/w[S]）为4～10的方法实现了转炉冶炼生产的转炉出钢钢水化学成分中w[S]≤0.0035%。

本发明通过顶底复吹转炉碳氧积控制为0.0024～0.0030和吹炼全程吹氩，控制转炉内惰性气体气氛，防止钢水吸氮；高铁水比和全部使用轻型废钢，为转炉终点钢水氮含量的控制提供了条件；同时转炉吹炼脱碳期采用强供氧强度，提高了转炉内的脱碳速度，利于钢水氮元素的去除；最后转炉吹炼结束，立即出钢、不允许再吹或补吹，减少了钢水在炉内等待吸氮的可能的方法实现了转炉冶炼生产的转炉出钢钢水化学成分中w[N]≤0.0012%。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：

1、本发明打破了现有转炉冶炼低硫超低氮钢水的技术瓶颈，实现了转炉出钢钢水化学成分中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%的钢水的冶炼。

2、本发明方法工艺稳定，钢水化学成分冶炼命中率高，降低了低硫超低氮钢水的生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如表1至表4所示的实施例，以150吨的顶底复吹转炉冶炼无取向电工钢800为例，转炉冶炼过程底吹气体为氩气，具体操作如下：

表1 转炉冶炼金属料配比与组成

表2 转炉造渣辅料配比与组成

表3 转炉冶炼过程中供氧强度

表4 本发明转炉冶炼终点指标

本发明实施例1～4，转炉终点钢水硫含量分别为0.0030%、0.0027%、0.0022%和0.0019%；转炉终点钢水氮含量分别为0.0008%、0.0007%、0.0009%和0.0007%，转炉出钢钢水中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%，转炉钢水炼成率为100%，实现转炉冶炼低硫超低氮钢水，降低了低硫超低氮钢水的生产成本。

Claims

1.一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：

b、转炉冶炼过程中造渣辅料的控制，转炉造渣辅料为生石灰、轻烧镁球和铁矿石；其中，生石灰中w[S]≤0.020%、轻烧镁球中w[S]≤0.035%、铁矿石中w[S]≤0.018%；在转炉氧枪通氧点火时，加入转炉造渣辅料进行造渣，生石灰的吨钢加入量为20～40kg，加入全部的轻烧镁球，为吨钢8～15kg，铁矿石的吨钢加入量为0～30kg，为铁矿石总加入量的60%～80%；前期吹炼过程中，生石灰的吨钢加入量为10～20kg；控制转炉终点渣二元碱度（w(CaO)/w(SiO₂)）为3.5～4.5；炉渣中MgO质量分数为9.0%～11.0%；

c、转炉冶炼过程中供氧量的控制，转炉吹炼前期，占冶炼炉次总供氧量质量百分比的27%～33%,供氧强度为2.7～3.3Nm³/（min·t），转炉吹炼前期的枪位控制为基准枪位；转炉吹炼中期，占冶炼炉次总供氧量质量百分比的48%～56%，供氧强度控制为3.2～3.6Nm³/（min·t），转炉吹炼中期的枪位控制为高枪位→基准枪位，先采用高枪位，加强化渣，铁矿石的吨钢加入量为0～20kg，控制吹氧量为总供氧量质量百分比的42%～46%，再采用基准枪位，控制吹氧量为总供氧量质量百分比的6%～10%；转炉吹炼后期，占冶炼炉次总供氧量质量百分比的15%～21%，供氧强度控制为3.2～3.6Nm³/（min·t），转炉吹炼后期的枪位控制为基准枪位→低枪位，先采用基准枪位，控制吹氧量为总供氧量的10%～14%，再采用低枪位，加强搅拌，控制吹氧量为总供氧量质量百分比的5%～7%；

d、转炉冶炼过程中钢水的碳氧积值控制为0.0024～0.0030；

f、转炉出钢结束后，不进行溅渣护炉，将转炉渣全部倒出。

2.如权利要求1所述的一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，其特征是，所述的轻烧镁球化学成分的重量百分比为MgO 58%～70%、CaO 20%～30%、SiO₂≤5%、烧损≤10%。

3.如权利要求1所述的一种转炉冶炼低硫超低氮钢水的方法，其特征是，所述的步骤c中转炉氧枪基准枪位为H₀+H₀*(0.12～0.18)，高枪位控制为H₀+H₀*(0.2～0.5)，低枪位控制为：H₀+H₀*(0.05～0.10)，H₀为转炉内钢液面高度。