CN106544467B - 一种高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法 - Google Patents
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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
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 (5)
1.一种高铁水比例电炉冶炼中高合金低磷钢方法,包括:
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℃,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。
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