CN106544467B

CN106544467B - 一种高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法

Info

Publication number: CN106544467B
Application number: CN201610930984.2A
Authority: CN
Inventors: 刘兵; 戈文英; 李金浩; 袁淑君; 吕安明; 谷岩
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2018-12-04
Anticipated expiration: 2036-10-31
Also published as: CN106544467A

Abstract

本发明公开了一种高铁水比例条件下电炉冶炼高合金低磷钢的方法，该方法通过严格地控制电炉冶炼过程中的吹氧、送电和加料过程，达到高效冶炼、节能降耗的目的。本发明的方法具体为控制入炉铁水比例在60～80％，废钢通过料篮一次性加入到炉内，铁水在送电过程中通过铁水兑加车从炉门口加入，通过合理的调整多功能集束氧枪的流量，动态的控制供电时间，配合自动化上料系统分批次的向炉内补加石灰等操作，使钢水快速达到钢种所需要的成分和温度。与一般的电炉工艺相比，本发明节约了铁水兑加的时间，提高了电炉的冶炼效率；电炉的供电时间很短，降低了炼钢的能耗；实现电炉冶炼过程中的高效脱磷、脱碳。

Description

一种高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种高铁水比例条件下电炉冶炼中高合金低磷钢(合金含量≥5wt％)的方法。

背景技术

电炉全废钢冶炼工艺需要全程通电熔化废钢、升温脱碳，需要消耗大量的电能，并且冶炼时间较长。由于国内废钢资源短缺，价格居高不下，同时废钢中的化学成分难以监控，有害元素难以去除，采用全废钢冶炼高附加值产品的难度很大。

随着国内外冶金行业竞争的加剧，为了降低生产消耗、提高生产效率，国内的电炉钢生产企业逐步向电炉兑加铁水的工艺发展。现有电炉热装铁水技术是利用部分高炉铁水代替部分废钢，该处理方式可大幅降低电耗，缩短冶炼周期，提高钢水的纯净度。

通常情况下铁水中的磷含量约为0.10％～0.20％，是废钢中磷含量的8～10倍。现阶段电炉生产普遍采用兑加铁水的工艺，随着兑入铁水的比例越来越高，铁水不可避免的向钢水中带入了大量的磷。另一方面，高纯净度是高技术质量钢种的必然要求，以H13热作模具钢为例，H13模具钢用于制造冲击载荷大的锻模，热挤压模，精锻模，日本大同特殊钢通过研究发现，在模具钢SKD61(H13)上，钢中S、P含量由0.03％降至0.01％以下时，钢的冲击韧性提高1倍以上，同时钢的等向性也显著提高。随着生产的低磷钢种、高合金钢种的比例越来越高，电炉脱磷的问题成为制约生产的限制性环节，特别是在生产高合金钢种时，钢水从初炼炉出钢后需要配加大量的合金使钢液合金化，这势必会向钢水中带入大量的磷，若使用低磷合金，又将极大的增加生产成本，这就促使电炉出钢前，必须将钢水中的磷含量脱至非常低的水平，以便配加普通合金来降低生产成本。

脱磷反应是界面反应，主要在熔渣-金属界面进行，从电炉脱磷的热力学条件来说，脱磷反应需要在较低的温度下才能顺利进行。但随着高比例铁水的兑入，带来的不仅有大量的磷还有大量的碳，电炉的脱碳速率直接影响生产效率，但脱碳反应需要在较高的温度下才能快速进行。因此控制好炼钢过程中的钢水升温速度，合理的分配钢水的脱磷、脱碳时间，是实现电炉快速脱磷、脱碳，高效冶炼的关键。

常规的电炉生产工艺要么生产周期较长，要么脱磷困难，难以实现快速脱磷的目的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高铁水兑入比例条件下，使用电炉高效生产中高合金低磷钢的冶炼方法。

本发明提供了一种高铁水比例电炉冶炼方法，所述的方法包括如下的步骤：

在加入钢铁料之前，先向电炉内加入石灰，加入量为12～15kg/t钢；

按照铁水占60～80wt％和废钢料占20～40wt％的比例组配电炉炉料，配碳量为3％～5％，配料方式为将废钢料一次性投入电炉中，送电同时兑入铁水；

依序使用集束氧枪进行精炼低氧模式和精炼高氧模式的精炼，实现全程熔化脱碳，在冶炼过程中分批次加入石灰至熔清；

取样分析，根据分析结果加入石灰，加入量为4～6kg/t钢；

升温至1570-1590℃，停电脱碳，取二次样分析，控制终点碳含量，并根据二次样P情况，小批次加入石灰2～4kg/t钢，确保炉渣碱度大于3.0，防止后期升温回P，钢水升温至1600～1620℃，迅速出钢；

电炉出钢过程中，随钢流向钢包内加入80～90％的合金；该加入过程可以通过自动化上料系统加入；

所述中高合金低磷钢中合金含量不低于5％所述的合金元素可以包括Mn、Cr、Mo和V中的一种或多种。

优选的，所述废钢熔清前，不放渣；熔清后利用脱碳时的液面上升保持炉门口的自动流渣操作。

优选的，所述精炼模式具体包括：

送电同时兑入铁水后，使用集束氧枪(RCB)执行烧嘴模式，送电1分钟，停电并将多功能集束氧枪执行精炼低氧模式，2分钟后多功能集束氧枪转换为精炼高氧模式，以全程熔化脱碳为主，供氧量达到1500Nm³时，加入第二批次石灰10kg/t钢，供氧量达到3000Nm³时，继续送电并加入第三批石灰5kg/t钢，熔清后，温度达到1530℃时取一次样分析.。

更优选的，所述烧嘴模式为废钢加热模式，单支集束氧枪的氧气流量为300～400Nm³/h，氧气和煤气的输入比例为1.2∶1，单支多功能集束氧枪的精炼低氧模式氧气流量为1500～2000Nm³/h，单支多功能集束氧枪的精炼高氧模式氧气流量为2000～2700Nm³/h。优选的，所述电炉的电炉出钢量为110～120t/炉，电炉的炉壁氧枪数量≥4支。

优选的，单个废钢最大尺寸：300×300×300mm，最大单重：210kg，入炉铁水温度大于1250℃，具有良好的流动性，表面不允许有严重的结壳现象，所述废钢内C含量为4.0～4.8wt％，P含量≤0.100wt％，炼钢用石灰中CaO的含量≥88％，块度为20～70mm。

优选的，单个试样分析时间不大于5min。

优选的，铁水的兑加方式为使用铁水兑加车从炉门口加入。

本发明具有如下的有益效果：

(1)通过合理的控制钢水的升温速度，合理的分配电炉脱磷、脱碳时间，实现了钢水的快速脱磷、脱碳，电炉的整个冶炼周期≤58min。

(2)整个冶炼过程中实时、动态的向炉内补加石灰，合理的控制吹氧、供电，结合熔清后的炉门口全程流渣操作，实现电炉冶炼过程中的高效脱磷，电炉出钢前，钢水终点磷含量≤0.004％；

(3)本发明的工艺与常规电炉炼钢工艺相比，在降低炼钢成本的同时实现了高效的脱磷、脱碳。

具体实施方式

如下为本发明的具体实施例，其仅用作对本申请的解释而并非限制。

在如下的实施例中，铁水中的磷含量如前所述为0.10-0.20％。所使用的单个废钢最大尺寸：300×300×300mm，最大单重：210kg，入炉铁水温度大于1250℃，具有良好的流动性，表面不允许有严重的结壳现象，所述铁水内C含量为4.0～4.8wt％，P含量≤0.100wt％，炼钢用石灰中CaO的含量≥88％，块度为20～70mm。

实施例1

本发明使用如下的炼钢设备及冶炼钢种：

使用公称容量120吨的西门子奥钢联超高功率电弧炉，拥有4支炉壁氧枪，冶炼钢种为H13，其主要成分为C:0.32～0.45％，Si：0.80～1.20％，Mn：0.20～0.60％，Cr：4.75～5.50％，P：≤0.013％，Mo：1.10～1.75％，V：0.80～1.20％。

加料前向炉内加入石灰1.5t，旋出炉盖开始加入废钢35t，然后旋入炉盖，开始送电，同时将兑铁水车开入炉门口，开始向炉内兑入铁水85.3t，并将多功能集束氧枪调整为烧嘴模式，此时，氧气流量为360Nm³/h，煤气流量为300Nm³/h，送电1min后停电，调整多功能集束氧枪执行精炼低氧模式，此时氧气流量为1600Nm³/h，2min后，调整多功能集束氧枪执行精炼高氧模式，此时氧气流量为2500Nm³/h，约9min后，总供氧量达到1500Nm³，通过自动加料系统向炉内加入石灰1.2t，继续吹氧9min后，总供氧量达到3000Nm3时，向炉内加入第三批石灰0.6t，并开始送电，2min后测温1530℃，停电，取一次样分析成分，继续吹氧，约5min后，一次样分析结果为C：1.190％，P：0.012％，向炉内加入石灰0.5t，并继续送电，4min后测温达到1580℃，停电，取二次样分析成分，继续吹氧，5min后，二次样分析结果为C：0.669％，P：0.007％，向炉内加入石灰0.5t，继续供电6min，测温，钢水温度达到1625℃，取样后迅速出钢。出钢过程中，随钢流向钢包内加入合金和渣料，其中合金包括硅铁500kg，中碳铬铁8000kg，钼铁1500kg，钒铁1500kg，出钢完毕后从钢包内取样分析。电炉终点样分析结果为C：0.131％，P：0.004％，钢包样分析结果为C：0.263％，P：0.0084％。从加第一批石灰到出钢完毕共计用时56min，共计供电时间13min。

上述实例中所使用的石灰CaO含量为92％，铁水温度为1310℃。

上述实例中电炉供电时采用的电压为840伏，电流为61859安。

实施例2

本发明使用如下的炼钢设备及冶炼钢种：

使用公称容量120吨的西门子奥钢联超高功率电弧炉，拥有4支炉壁氧枪，冶炼钢种为70Cr3NiMo，其主要成分为C:0.58～0.70％，Si：0.40～0.70％，Mn：0.40～0.70％，Cr：3.0～3.40％，P：≤0.012％，Mo：0.60～0.80％，Ni：0.50～1.00，V：0.05～0.15％。

加料前向炉内加入石灰1.45t，旋出炉盖开始加入废钢41.2t，然后旋入炉盖，开始送电，同时将兑铁水车开入炉门口，开始向炉内兑入铁水79.6t，并将多功能集束氧枪调整为烧嘴模式，此时，氧气流量为380Nm³/h，煤气流量为320Nm³/h，送电1min后停电，调整多功能集束氧枪执行精炼低氧模式，此时氧气流量为1700Nm³/h，2min后，调整多功能集束氧枪执行精炼高氧模式，此时氧气流量为2600Nm³/h，约8min后，总供氧量达到1630Nm³，通过自动加料系统向炉内加入石灰1.1t，继续吹氧9min后，总供氧量达到3197Nm³时，向炉内加入第三批石灰0.55t，并开始送电，2.5min后测温1542℃，停电，取一次样分析成分，继续吹氧，约5min后，一次样分析结果为C：1.231％，P：0.014％，向炉内加入石灰0.65t，并继续送电，4min后测温达到1582℃，停电，取二次样分析成分，继续吹氧，5min后，二次样分析结果为C：0.586％，P：0.008％，向炉内加入石灰0.6t，继续供电7min，测温，钢水温度达到1632℃，取样后迅速出钢。出钢过程中，随钢流向钢包内加入合金和渣料，其中合金包括硅铁700kg，高碳铬铁6500kg，钼铁900kg，高碳锰铁800kg，出钢完毕后从钢包内取样分析。电炉终点样分析结果为C：0.089％，P：0.005％，钢包样分析结果为C：0.436％，P：0.0092％。从加第一批石灰到出钢完毕共计用时54min，共计供电时间14min。

上述实例中所使用的石灰CaO含量为90.8％，铁水温度为1302℃。

上述实例中电炉供电时采用的电压为840伏，电流为61859安。

需要说明的是，以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图据以对本发明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。

Claims

1.一种高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法，包括：

取样分析，根据分析结果加入石灰，加入量为4～6kg/t钢；

升温至1570-1590℃，停电脱碳，取二次样分析，控制终点碳含量，并根据二次样P情况，小批次加入石灰2～4kg/t钢，确保炉渣碱度大于3.0，防止后期升温回P，钢水升温至1600～1620℃，出钢；

电炉出钢过程中，随钢流向钢包内加入80～90％的合金；

所述中高合金低磷钢中合金含量不低于5％；

所述冶炼过程具体包括：

送电同时兑入铁水后，使用集束氧枪执行烧嘴模式，送电1分钟，停电并将多功能集束氧枪执行精炼低氧模式，2分钟后多功能集束氧枪转换为精炼高氧模式，供氧量达到1500～1600Nm³时，加入第二批次石灰10～12kg/t钢，供氧量达到3000～3200Nm³时，继续送电并加入第三批石灰5～6kg/t钢，熔清后，温度达到1530～1550℃时取一次样分析；

所述烧嘴模式为废钢加热模式，单支多功能集束氧枪的氧气流量为300～400Nm³/h，氧气和煤气的输入比例为1.2：1，单支多功能集束氧枪的精炼低氧模式氧气流量为1500～2000Nm³/h，单支多功能集束氧枪的精炼高氧模式氧气流量为2000～2700Nm³/h。

2.根据权利要求1所述的高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法，其特征在于，所述电炉的电炉出钢量为110～120t/炉，电炉的炉壁氧枪数量≥4支。

3.根据权利要求1所述的高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法，其特征在于，单个废钢最大尺寸：300×300×300mm，最大单重：210kg，入炉铁水温度大于1250℃，具有良好的流动性，表面无严重的结壳现象，所述废钢内C含量为4.0～4.8wt％，P含量≤0.100wt％，炼钢用石灰中CaO的含量≥88％，块度为20～70mm。

4.根据权利要求1所述的高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法，其特征在于，单个试样分析时间不大于5min。

5.根据权利要求1所述的高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法，其特征在于，铁水的兑加方式为使用铁水兑加车从炉门口加入。