CN107354361A - 一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法 - Google Patents

一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，所述方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序；所述铁水提钒工序中铁水温度为1312～1396℃。本发明含钒铁水经提钒后温度升高，硅、钛、锰等元素被氧化为痕迹，为半钢脱磷创造了良好条件；通过折热态铝系浇余渣，减少了浇余中钢水的流失，从而有效的降低了钢铁料消耗；转炉冶炼采用双渣操作，在冶炼前期倒出部分炉渣，再重新造渣，控制合适的终点温度和碳含量，得到极低磷含量的钢水。本发明有效的解决了极低磷钢的生产技术问题，为开发高级别低磷钢打下坚实基础。

Description

一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法。
背景技术
除易切削钢和炮弹钢外，磷是绝大多数钢种的有害元素，它显著降低钢的低温冲击性，增加钢的强度和硬度。随着现代工业发展和科技进步对钢的质量和使用性能要求越来越高，要求钢中[P]控制在较窄的范围内。例如，对于低温钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢，要求磷含量≤0.010%，甚至≤0.005%。由于承钢含钒铁水的特殊性，经提钒处理回收宝贵的钒资源，铁水中硅加钛被氧化为痕迹，部分碳被氧化，吹炼时炉渣组元减少，化渣困难，冶炼低磷钢仅能将磷含量控制在≤0.025%的水平，随着产品质量的提档升级，超低磷钢种的开发，控制[P]≤0.025%远远不够，极低磷含量的控制技术成为产品开发的瓶颈，针对中高磷含钒铁水，研究一种冶炼极低磷钢的方法具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，所述方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序；所述铁水提钒工序中铁水温度为1312～1396℃。
本发明所述铁水提钒工序，含钒铁水主要化学成分组成及质量百分含量为：C：3.85～4.86%、Si：0.10～0.29%、Ti：0.08～0.25%、Mn：0.23～0.45%、P：0.121～0.204%、S：0.025～0.079%、V：0.190～0.278%。
本发明所述铁水提钒工序，提钒转炉装入铁水132～138t，铁水提钒后控制半钢温度为1350～1400℃，[Si]+[Ti]≤0.05%。
本发明所述半钢脱磷预处理工序，采用混合喷吹，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉占48～52%，铁矿石粉占48～52%，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉按10:1～5:1比例混合；总混合喷吹速度为100～140kg/min。
本发明所述半钢脱磷预处理工序，脱磷剂钝化石灰与萤石粉混合料消耗为9～11kg/t钢，铁矿石粉消耗为10～12kg/t钢。
本发明所述半钢脱磷预处理工序，喷粉枪以氮气为载体，枪头距离包底200～400mm，脱磷氧枪流量控制18～22m3/min，喷吹枪位为1200～1500mm。
本发明所述半钢脱磷预处理工序，半钢脱磷完毕，扒渣保证液面裸露面积≥90%，取样分析，控制半钢中[P]在0.020～0.050%之间，将半钢包开出，往包里折入热态铝系浇余渣12～20kg/t钢，为转炉冶炼前期快速化渣脱磷创造条件；所述热态铝系浇余渣成分要求满足CaO≥50%，Al2O3≥25%，P≤0.050%。
本发明所述转炉冶炼工序，采用恒压变枪操作，前期加入造渣料总量的1/2，枪位控制在1500～1800mm，吹炼3～5min时将前期渣倒出2/3，再分批次加入剩余渣料重新造渣，枪位控制在1200～1800mm；造渣料石灰消耗35～40kg/t钢，轻烧白云石消耗10～15kg/t钢。
本发明所述转炉冶炼工序，冶炼结束再次倒出炉渣的2/3，利用副枪TSO测温、取样，化验钢水成分，冶炼终点控制[C]含量在0.04～0.08%，温度≤1640℃，控制[P]含量≤0.005%。
本发明所述出钢脱氧合金化工序，出钢过程随脱氧合金物料加入3～4kg/t钢粒度为5～20mm的小颗粒石灰，全程吹氩搅拌熔化小粒石灰使其对钢水进行渣洗，使用挡渣标与滑板进行双重挡渣，避免下渣回磷。
本发明所述铁水提钒工序，将半钢装入异形脱磷半钢包内，保证净空≥1500mm(净空为半钢液面距包沿距离) 。
本发明所述铁水提钒工序，将半钢装入异形脱磷半钢包内，异形脱磷半钢包是在现有铁水包基础上，保持铁水包高度与两耳轴间距不变，以耳轴为分界线沿半钢包大小包嘴方向增加包身连接件直段宽度，增大包内容积，结构图见图1，其中铁水包上、下包身一体。保证净空≥1500mm，防止在脱磷处理时发生喷溅，造成较大铁损和污染环境；与炉内脱磷相比，半钢温度较低，从热力学条件分析，脱磷条件比钢水脱磷更优越。
本发明设计思路：
首先，含钒铁水经提钒处理得到半钢，较低的温度、较低硅加钛含量为半钢脱磷预处理创造了良好的条件；其次，经半钢脱磷预处理，得到磷含量较低的半钢，在半钢包里折入热态钢包铝系浇余渣，为冶炼半钢快速化渣创造条件；再次，转炉通过双渣操作，在冶炼前期倒出部分炉渣，再重新造渣，控制合适的终点温度和碳含量，得到极低磷含量的钢水；最后，在出钢脱氧合金化中使用低磷物料，并加入适量粒度为5～20mm小颗粒石灰对钢水进行渣洗，使用挡渣标和滑板双重挡渣技术措施，完成含钒铁水冶炼极低磷钢的目的。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明含钒铁水经提钒后温度升高，硅、钛、锰等元素被氧化为痕迹，为半钢脱磷创造了良好条件。2、本发明通过折热态铝系浇余渣，减少了浇余中钢水的流失，从而有效的降低了钢铁料消耗。3、本发明转炉冶炼采用双渣操作，在冶炼前期倒出部分炉渣，再重新造渣，控制合适的终点温度和碳含量，得到极低磷含量的钢水。4、本发明出钢脱氧合金化过程采取双重挡渣技术，避免下渣回磷，达到含钒铁水冶炼极低磷钢的效果。5、本发明有效的解决了极低磷钢的生产技术问题，随着科学技术的发展和产品质量的提档升级，为开发高级别低磷钢打下坚实基础。
附图说明
图1为异形脱磷半钢包结构图；
其中，1-铁水包下包身， 2-包身直段连接件，3-包底，4-包嘴，5-吊轴，6-耳轴，7-铁水包上包身。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例含钒铁水冶炼极低磷钢，含钒铁水主要化学成分组成及质量百分含量为：C：4.42%、Si：0.18%、Ti：0.15%、Mn：0.32%、P：0.172%、S：0.031%、V：0.242%；生产方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水提钒工序：
提钒转炉装入铁水134t，铁水提钒温度：1332℃，铁水提钒后控制半钢温度为1366℃，[Si]+[Ti]=0.03%，将半钢装入异形脱磷半钢包内，净空1550mm；
（2）半钢脱磷预处理工序：采用混合喷吹，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉占48%，铁矿石粉占52%，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉按6:1比例混合；总混合喷吹速度为120kg/min；脱磷剂钝化石灰与萤石粉混合料消耗为9.7kg/t钢，铁矿石粉消耗为10.8kg/t钢；喷粉枪以氮气为载体，枪头距离包底200mm，脱磷氧枪流量控制19.8m3/min，喷吹枪位为1450mm；半钢脱磷完毕，扒渣保证液面裸露面积90%，取样送化验室分析，控制半钢中[P]为0.046%，将异形半钢包开出，往包里折入16kg/t钢的热态铝系浇余渣，成分质量分数为：CaO：53%，Al2O3：27%，P：0.040%；
（3）转炉冶炼工序：采用恒压变枪操作，前期加入造渣料总量的1/2，枪位控制在1600mm，吹炼4min时将前期渣倒出2/3，再分批次加入剩余渣料重新造渣，枪位控制在1200mm；造渣料石灰消耗40kg/t钢，轻烧白云石消耗12kg/t钢；吹炼结束再次倒出炉渣的2/3，利用副枪TSO测温、取样，冶炼终点控制[C]含量为0.06%，温度1632℃，控制[P]含量为0.004%；
（4）出钢脱氧合金化工序：出钢过程随脱氧合金物料加入3.2kg/t钢，粒度为5mm的小颗粒石灰，全程吹氩搅拌熔化小颗粒石灰使其对钢水进行渣洗，使用挡渣标与滑板进行双重挡渣，避免下渣回磷；吹氩站取样再次分析钢中[P]含量为0.004%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。
实施例2
本实施例含钒铁水冶炼极低磷钢，含钒铁水主要化学成分组成及质量百分含量为：C：4.31%、Si：0.16%、Ti：0.14%、Mn：0.32%、P：0.144%、S：0.032%、V：0.226%；生产方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水提钒工序：
提钒转炉装入铁水132t，铁水提钒温度：1336℃，铁水提钒后控制半钢温度为1376℃，[Si]+[Ti]=0.02%，将半钢装入异形脱磷半钢包内，净空1520mm；
（2）半钢脱磷预处理工序：采用混合喷吹，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉占52%，铁矿石粉占48%，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉按5:1比例混合；总混合喷吹速度为130kg/min；脱磷剂钝化石灰与萤石粉混合料消耗为9kg/t钢，铁矿石粉消耗为10kg/t钢；喷粉枪以氮气为载体，枪头距离包底300mm，脱磷氧枪流量控制18m3/min，喷吹枪位为1500mm；半钢脱磷完毕，扒渣保证液面裸露面积92%，取样送化验室分析，控制半钢中[P]为0.037%，将异形半钢包开出，往包里折入15kg/t钢的热态铝系浇余渣，成分质量分数为：CaO：54%，Al2O3：26%，P：0.044%；
（3）转炉冶炼工序：采用恒压变枪操作，前期加入造渣料总量的1/2，枪位控制在1500mm，吹炼5min时将前期渣倒出2/3，再分批次加入剩余渣料重新造渣，枪位控制在1500mm；造渣料石灰消耗35kg/t钢，轻烧白云石消耗15kg/t钢；吹炼结束再次倒出炉渣的2/3，利用副枪TSO测温、取样，冶炼终点控制[C]含量为0.05%，温度1628℃，控制[P]含量为0.005%；
（4）出钢脱氧合金化工序：出钢过程随脱氧合金物料加入3.6kg/t钢，粒度为20mm的小颗粒石灰，全程吹氩搅拌熔化小颗粒石灰使其对钢水进行渣洗，使用挡渣标与滑板进行双重挡渣，避免下渣回磷；吹氩站取样再次分析钢中[P]含量为0.004%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。
实施例3
本实施例含钒铁水冶炼极低磷钢，含钒铁水主要化学成分组成及质量百分含量为：C：4.39%、Si：0.15%、Ti：0.14%、Mn：0.24%、P：0.148%、S：0.025%、V：0.222%；生产方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水提钒工序：
提钒转炉装入铁水138t，铁水提钒温度：1328℃，铁水提钒后控制半钢温度为1375℃，[Si]+[Ti]=0.03%，将半钢装入异形脱磷半钢包内，净空1540mm；
（2）半钢脱磷预处理工序：采用混合喷吹，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉占50%，铁矿石粉占50%，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉按5:1比例混合；总混合喷吹速度为140kg/min；脱磷剂钝化石灰与萤石粉混合料消耗为11kg/t钢，铁矿石粉消耗为12kg/t钢；喷粉枪以氮气为载体，枪头距离包底400mm，脱磷氧枪流量控制22m3/min，喷吹枪位为1500mm；半钢脱磷完毕，扒渣保证液面裸露面积94%，取样送化验室分析，控制半钢中[P]为0.023%，将异形半钢包开出，往包里折入14kg/t钢的热态铝系浇余渣，成分质量分数为：CaO：58%，Al2O3：26%，P：0.043%；
（3）转炉冶炼工序：采用恒压变枪操作，前期加入造渣料总量的1/2，枪位控制在1800mm，吹炼3min时将前期渣倒出2/3，再分批次加入剩余渣料重新造渣，枪位控制在1800mm；造渣料石灰消耗38kg/t钢，轻烧白云石消耗10kg/t钢；吹炼结束再次倒出炉渣的2/3，利用副枪TSO测温、取样，冶炼终点控制[C]含量为0.07%，温度1625℃，控制[P]含量为0.003%；
（4）出钢脱氧合金化工序：出钢过程随脱氧合金物料加入3.2kg/t钢，粒度为10mm的小颗粒石灰，全程吹氩搅拌熔化小颗粒石灰使其对钢水进行渣洗，使用挡渣标与滑板进行双重挡渣，避免下渣回磷；吹氩站取样再次分析钢中[P]含量为0.004%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。
实施例4
本实施例含钒铁水冶炼极低磷钢，含钒铁水主要化学成分组成及质量百分含量为：C：3.85%、Si：0.10%、Ti：0.08%、Mn：0.23%、P：0.121%、S：0.025%、V：0.190%；生产方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水提钒工序：
提钒转炉装入铁水135t，铁水提钒温度：1312℃，铁水提钒后控制半钢温度为1350℃，[Si]+[Ti]=0.05%，将半钢装入异形脱磷半钢包内，净空1560mm；
（2）半钢脱磷预处理工序：采用混合喷吹，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉占49%，铁矿石粉占51%，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉按10:1比例混合；总混合喷吹速度为100kg/min；脱磷剂钝化石灰与萤石粉混合料消耗为10kg/t钢，铁矿石粉消耗为11kg/t钢；喷粉枪以氮气为载体，枪头距离包底280mm，脱磷氧枪流量控制19m3/min，喷吹枪位为1500mm；半钢脱磷完毕，扒渣保证液面裸露面积91.5%，取样送化验室分析，控制半钢中[P]为0.020%，将异形半钢包开出，往包里折入12kg/t钢的热态铝系浇余渣，成分质量分数为：CaO：57%，Al2O3：29%，P：0.046%；
（3）转炉冶炼工序：采用恒压变枪操作，前期加入造渣料总量的1/2，枪位控制在1700mm，吹炼3.5min时将前期渣倒出2/3，再分批次加入剩余渣料重新造渣，枪位控制在1400mm；造渣料石灰消耗37kg/t钢，轻烧白云石消耗13kg/t钢；吹炼结束再次倒出炉渣的2/3，利用副枪TSO测温、取样，冶炼终点控制[C]含量为0.04%，温度1640℃，控制[P]含量为0.005%；
（4）出钢脱氧合金化工序：出钢过程随脱氧合金物料加入3kg/t钢，粒度为7mm的小颗粒石灰，全程吹氩搅拌熔化小颗粒石灰使其对钢水进行渣洗，使用挡渣标与滑板进行双重挡渣，避免下渣回磷；吹氩站取样再次分析钢中[P]含量为0.003%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。
实施例5
本实施例含钒铁水冶炼极低磷钢，含钒铁水主要化学成分组成及质量百分含量为：C：4.86%、Si：0.29%、Ti：0.25%、Mn：0.45%、P：0.204%、S：0.079%、V：0.278%；生产方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）铁水提钒工序：
提钒转炉装入铁水135t，铁水提钒温度：1396℃，铁水提钒后控制半钢温度为1400℃，[Si]+[Ti]=0.04%，将半钢装入异形脱磷半钢包内，净空1500mm；
（2）半钢脱磷预处理工序：采用混合喷吹，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉占51%，铁矿石粉占49%，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉按5:1比例混合；总混合喷吹速度为120kg/min；脱磷剂钝化石灰与萤石粉混合料消耗为10kg/t钢，铁矿石粉消耗为11kg/t钢；喷粉枪以氮气为载体，枪头距离包底350mm，脱磷氧枪流量控制21m3/min，喷吹枪位为1200mm；半钢脱磷完毕，扒渣保证液面裸露面积92%，取样送化验室分析，控制半钢中[P]为0.050%，将异形半钢包开出，往包里折入20kg/t钢的热态铝系浇余渣，成分质量分数为：CaO：50%，Al2O3：25%，P：0.050%；
（3）转炉冶炼工序：采用恒压变枪操作，前期加入造渣料总量的1/2，枪位控制在1600mm，吹炼4.5min时将前期渣倒出2/3，再分批次加入剩余渣料重新造渣，枪位控制在1700mm；造渣料石灰消耗36kg/t钢，轻烧白云石消耗13kg/t钢；吹炼结束再次倒出炉渣的2/3，利用副枪TSO测温、取样，冶炼终点控制[C]含量为0.08%，温度1635℃，控制[P]含量为0.0035%；
（4）出钢脱氧合金化工序：出钢过程随脱氧合金物料加入4kg/t钢，粒度为15mm的小颗粒石灰，全程吹氩搅拌熔化小颗粒石灰使其对钢水进行渣洗，使用挡渣标与滑板进行双重挡渣，避免下渣回磷；吹氩站取样再次分析钢中[P]含量为0.0045%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述方法包括铁水提钒、半钢脱磷预处理、转炉冶炼、出钢脱氧合金化工序；所述铁水提钒工序中铁水温度为1312～1396℃。
2.根据权利要求1所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述铁水提钒工序，含钒铁水主要化学成分组成及质量百分含量为：C：3.85～4.86%、Si：0.10～0.29%、Ti：0.08～0.25%、Mn：0.23～0.45%、P：0.121～0.204%、S：0.025～0.079%、V：0.190～0.278%。
3.根据权利要求1所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述铁水提钒工序，铁水提钒后控制半钢温度为1350～1400℃，[Si]+[Ti]≤0.05%。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述半钢脱磷预处理工序，采用混合喷吹，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉占48～52%，铁矿石粉占48～52%，脱磷剂钝化石灰粉与萤石粉按10:1～5:1混合；总混合喷吹速度为100～140kg/min。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述半钢脱磷预处理工序，脱磷剂钝化石灰与萤石粉混合料消耗为9～11kg/t钢，铁矿石粉消耗为10～12kg/t钢。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述半钢脱磷预处理工序，喷粉枪以氮气为载体，枪头距离包底200～400mm，脱磷氧枪流量控制18～22m3/min，喷吹枪位为1200～1500mm。
7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述半钢脱磷预处理工序，半钢脱磷完毕，扒渣保证液面裸露面积≥90%，取样分析，控制半钢中[P]在0.020～0.050%之间，将半钢包开出，往包里折入热态铝系浇余渣12～20kg/t钢，所述热态铝系浇余渣成分要求满足CaO≥50%，Al2O3≥25%，P≤0.050%。
8.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，采用恒压变枪操作，前期加入造渣料总量的1/2，枪位控制在1500～1800mm，吹炼3～5min时将前期渣倒出2/3，再分批次加入剩余渣料重新造渣，枪位控制在1200～1800mm；造渣料石灰消耗35～40kg/t钢，轻烧白云石消耗10～15kg/t钢。
9.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，冶炼结束再次倒出炉渣的2/3，利用副枪TSO测温、取样，化验钢水成分，冶炼终点控制[C]含量在0.04～0.08%，温度≤1640℃，控制[P]含量≤0.005%。
10.根据权利要求1-3任意一项所述的一种含钒铁水冶炼极低磷钢的方法，其特征在于，所述出钢脱氧合金化工序，出钢过程随脱氧合金物料加入3～4kg/t钢粒度为5～20mm的小颗粒石灰，全程吹氩搅拌熔化小颗粒石灰使其对钢水进行渣洗，使用挡渣标与滑板进行双重挡渣，避免下渣回磷；所述铁水提钒工序，将半钢装入异形脱磷半钢包内，保证净空≥1500mm。
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