CN107604120B

CN107604120B - 极低磷极低硫炼钢方法

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Publication number: CN107604120B
Application number: CN201710817709.4A
Authority: CN
Inventors: 梁新腾; 曾建华; 陈永; 陈均
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-02-19
Anticipated expiration: 2037-09-12
Also published as: CN107604120A

Abstract

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种极低磷极低硫炼钢方法。针对现有技术冶炼的钢中有害的磷、硫含量高的等问题，本发明提供一种极低磷极低硫炼钢方法，炼钢所用铁水为钒钛铁水，该方法包括依次进行的脱硫扒渣、提钒转炉同时脱磷提钒、半钢转炉拉碳双渣炼钢、LF炉搅拌脱磷、喷吹石灰并扒渣和LF炉脱氧脱硫步骤，通过对每个步骤中的参数进行限定，可以将终点钢水成分中的磷含量降到0.001％以下，同时终点钢水成分中的硫含量降到0.0005％以下。

Description

极低磷极低硫炼钢方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种极低磷极低硫炼钢方法。

背景技术

随着经济建设的迅猛发展，市场对钢的使用性能的要求越来越高，促进了纯净钢生产技术的开发。钢的纯净度在上世纪90年代后出现了质的飞跃，日本新日铁和韩国浦项深冲钢中[P]、[S]、[O]、[N]、[H]五大元素总含量的最佳水平也已达到60×10^-6。尽管近二十年来国内钢铁冶金工业得到长足发展，新设备、新技术得到广泛地使用和推广，但目前国产钢材与国外优质钢材相比仍存在较大的性能差距，其中钢的纯净度不高、有害元素含量多是主要原因之一，其中磷、硫是其中主要有害元素。

(1)钢中极低硫的冶炼工艺

对大多数钢种而言，硫是有害元素。硫的最大危害是在热加工时，发生热脆。此外，硫化物夹杂还影响钢的力学性能。钢中的硫含量增加，硫化物夹杂的含量随之增高，钢的韧性降低。极低硫钢冶炼工艺和技术的主要内容包括：

1)铁水脱硫预处理；

2)转炉炼钢脱硫；

3)炉外精炼深脱硫；

4)防止回硫技术。

在铁水预处理脱硫方面，国内宝钢、武钢的铁水预处理后的硫含量也可达到0.001～0.002％，日本、欧美等先进企业采用铁水罐或混铁车中喷粉可将硫降至90×10^-6左右，或者在炼钢厂铁水包中喷镁粉进行深脱硫，将硫脱至50×10^-6以下，我国与国外先进水平的差距主要体现在脱硫预处理后脱硫炉渣的带渣量、钢水的炉外深脱硫技术。

在深脱硫技术方面，国内的宝钢能将w[S]控制在10×10^-6左右，武钢的低硫钢产品钢中w[S]＝20×10^-6，而鞍钢的低硫钢产品中w[S]＝45×10^-6，本钢目前也能稳定生产w[S]<40×10^-6的低硫钢，但与日本、欧美的钢铁企业相比，如高强度管线钢、[S]<10×10^-6等钢种还存在很大差距。日本已具备钢中S<3×10^-6的技术水平。例如，新口铁大分厂RH喷吹CaO-CaF₂脱硫剂，将硫脱至5×10^-6以下；新口铁名古屋厂RH-PB添加CaO-CaF₂脱硫剂，终点硫含量小于10×10^-6。欧美国家同样具备深脱硫的技术水平，精炼处理后钢液中的硫含量也可以达到10×10^-6以下。

(2)极低磷钢冶炼工艺

磷对钢材的延性、低温韧性、调质钢的回火脆性有很大影响，优质钢对磷的要求已由过去的0.02％～0.04％降低到目前的0.015％以下。少数钢种，例如含Ni9％左右的低温储罐用钢，要求磷含量在0.003％以下。国内先进企业如宝钢、武钢均具备大批量生产[P]≤0.015％、[P]≤0.010％钢种能力，如管线X70、X80等、电工硅钢等，其转炉终点[P]≤0.005％、钢包内回磷量P]≤0.003％。

日本钢铁企业生产低磷和超低磷钢技术世界先进，可根据生产钢种的磷含量要求采用不同的冶炼工艺。国内钢厂大多采用传统“双渣”工艺生产低磷管线钢，成本高，脱磷效率低。

本发明针对如何降低钢中有害的磷、硫而提出一种极低磷极低硫的炼钢方法，目的是将终点钢水成分中的磷含量降到0.001％以下，同时终点钢水成分中的硫含量降到0.0005％以下。

发明内容

本发明提供了一种极低磷极低硫炼钢方法，旨在解决终点钢水成分中的磷含量和硫含量较高的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：提供一种极低磷极低硫炼钢方法，炼钢所用铁水为钒钛铁水，所述钒钛铁水的主要成分为

C：3.5％～4.8％、Si：0.1％～1.0％、Mn：0.1％～1.0％、V：0.05～0.4％、Ti：0.05～0.5％、S：0.060～0.10％、P：0.060～0.080％，余量为TFe，温度为1250℃～1390℃；

该方法包括依次进行的脱硫扒渣、提钒转炉同时脱磷提钒、半钢转炉拉碳双渣炼钢、LF炉搅拌脱磷、喷吹石灰并扒渣和LF炉脱氧脱硫步骤；

所述脱硫扒渣步骤中，喷吹镁粉用量为0.9～1.2kg/t铁，钝化石灰用量为3.5～4.5kg/铁；

所述提钒转炉同时脱磷提钒步骤中，石灰加入量为10～20kg/t钢，冷固球团用量为30～50kg/t钢，耗氧量控制在10～15m³/t钢之间，半钢温度控制在1350～1450℃之间；

所述半钢转炉拉碳双渣炼钢步骤中，采用石英砂造渣，石英砂用量为10～15kg/t钢；当终点钢水碳含量为0.3～0.6％时，倒炉放渣，放渣量为当时渣量的1/2～2/3；冶炼结束钢水氧活度＞600ppm；出钢前采用高镁石灰进行调渣，高镁石灰用量为4～6kg/t钢；转炉出钢过程加入活性石灰4～6kg/t钢和萤石0.8～1.2kg/t钢；

所述LF炉搅拌脱磷步骤中，半钢转炉拉碳双渣炼钢步骤生产的钢水LF炉不脱氧，处理过程加入萤石0.8～1.2kg/t钢，活性石灰10～20kg/t钢；搅拌处理时间不小于20分钟，吹氩搅拌程度以钢水裸露直径不超过20cm为准；

所述喷吹石灰并扒渣步骤中，石灰喷吹速度控制在45～50kg/min之间，喷吹时间控制在12min；喷吹结束后，对钢水进行扒渣，亮面率＞85％；处理结束加入钢包顶渣0.3～0.5kg/t钢；

所述LF炉脱氧脱硫步骤中，首先采用高碳锰铁、硅铁进行合金化；然后进行定氧喂入铝线+钢包顶渣脱氧，Als控制在0.04～0.06％之间，活性石灰加入量为15～25kg/t钢，萤石加入量为3～5kg/t钢；吹氩搅拌处理程度以钢水裸露直径不超过20cm为准，吹氩搅拌处理时间不小于8分钟；

其中，上述各化学成分的含量以重量百分比计。

进一步的是，所述半钢转炉拉碳双渣炼钢步骤中，高镁石灰成分为

CaO：40～50％，MgO：30～40％，余量为CaCO₃及MgCO₃；

活性石灰成分为

CaO：≥90％，余量为CaCO₃；

其中，上述各化学成分的含量以重量百分比计。

进一步的是，所述喷吹石灰并扒渣步骤中，钢包顶渣成分为

Al₂O₃:35～45％，CaO：30～40％，Al：25～35％，

其中，上述各化学成分的含量以重量百分比计。

本发明的有益效果为：通过本发明公开的极低磷极低硫炼钢方法可以将终点钢水成分中的磷含量降到0.001％以下，同时终点钢水成分中的硫含量降到0.0005％以下。

具体实施方式

本发明提供一种极低磷极低硫炼钢方法，该方法炼钢所用铁水为钒钛铁水，所述钒钛铁水的主要成分为

其中，各化学成分的含量以重量百分比计，下同；“以下”、“以上”均应理解为包括本数。

具体的，所述半钢转炉拉碳双渣炼钢步骤中，高镁石灰成分为

CaO：40～50％，MgO：30～40％，余量为CaCO₃及MgCO₃；

活性石灰成分为

CaO：≥90％，余量为CaCO₃。

具体的，所述喷吹石灰并扒渣步骤中，钢包顶渣成分为

Al₂O₃:35～45％，CaO：30～40％，Al：25～35％。

通过本发明公开的极低磷极低硫炼钢方法可以将终点钢水成分中的磷含量降到0.001％以下，同时终点钢水成分中的硫含量降到0.0005％以下。

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1采用本发明方法炼钢

原料：含钒钛铁水，主要成分为

C：4.4％、Si：0.22％、Mn：0.20％、V：0.17％、Ti：0.25％、S：0.080％、P：0.075％，余量为TFe，温度为1270℃。

第一步工序，进行脱硫扒渣：这步工序中，喷吹镁粉用量为1.1kg/t铁，钝化石灰用量为4.0kg/铁。处理后铁水硫含量为0.0075％。

第二步工序，提钒转炉同时脱磷提钒：这步工序中，石灰加入量为15kg/t钢，冷固球团用量为40kg/t钢，耗氧量为12.5m3/t钢，半钢温度为1390℃。得到的半钢成分包含：C：3.4％、Si：0.01％、Mn：0.01％、V：0.02％、Ti：0.02％、S：0.0075％、P：0.04％、余量为TFe。

第三步工序，半钢转炉拉碳双渣炼钢：这步工序中，采用石英砂造渣，石英砂用量为12.5kg/t钢；当终点钢水的碳含量为0.45％时，倒炉放渣，放渣量为当时渣量的1/2；冶炼结束钢水氧活度为800ppm；出钢前采用高镁石灰进行调渣，高镁石灰用量为5kg/t钢；转炉出钢过程加入活性石灰5kg/t钢和萤石1.0kg/t钢。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.005％、P：0.0055％。

第四步工序，LF炉搅拌脱磷：这步工序中，钢水在LF炉先不脱氧，处理过程中加入萤石1.0kg/t钢，活性石灰15kg/t钢，搅拌处理时间为24分钟，吹氩搅拌程度以钢水裸露直径不超过18cm为准。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.0035％、P：0.0015％。

第五步工序，喷吹石灰并扒渣，这步工序中：钢水采用喷枪进行石灰喷吹工艺，石灰喷吹速度按照47.5kg/min控制，喷吹时间12min；喷吹结束后，对钢水进行扒渣，亮面率88％；处理结束后加入0.4kg/t钢钢包顶渣。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.002％、P：0.00075％。

第六步工序，LF炉脱氧脱硫工艺，这步工序中：首先采用高碳锰铁、硅铁进行合金化，如Q235钢种，高碳锰铁合金加入量2.5kg/炉，硅铁合金3kg/炉；然后定氧喂入铝线+钢包顶渣脱氧，Als含量控制为0.05％，活性石灰加入量为20kg/t钢，萤石加入量为4kg/t钢；吹氩搅拌处理程度以钢水裸露直径不超过20cm为准，吹氩搅拌处理时间8分钟。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.00025％、P：0.00075％，达到目标要求。

后续工艺，如RH、连铸，按照炼钢一般工艺即可。

实施例2采用本发明方法炼钢

原料：含钒钛铁水，主要成分为

C：3.5％、Si：0.1％、Mn：0.1％、V：0.05％、Ti：0.05％、S：0.060％、P：0.06％，余量为TFe，温度为1250℃。

第一步工序，进行脱硫扒渣：这步工序中，喷吹镁粉用量为0.9kg/t铁，钝化石灰用量为3.5kg/铁。处理后铁水硫含量为0.007％。

第二步工序，提钒转炉同时脱磷提钒：这步工序中，石灰加入量为10kg/t钢，冷固球团用量为30kg/t钢，耗氧量为10m³/t钢，半钢温度为1350℃。得到的半钢成分包含：C：3％、Si：0.01％、Mn：0.01％、V：0.02％、Ti：0.001％、S：0.0055％、P：0.01％、余量为TFe。

第三步工序，半钢转炉拉碳双渣炼钢：这步工序中，采用石英砂造渣，石英砂用量为10kg/t钢；当终点钢水的碳含量为0.3％时，倒炉放渣，放渣量为当时渣量的1/2；冶炼结束钢水氧活度为900ppm；出钢前采用高镁石灰进行调渣，高镁石灰用量为4kg/t钢；转炉出钢过程加入活性石灰4kg/t钢和萤石0.8kg/t钢。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.004％、P：0.005％。

第四步工序，LF炉搅拌脱磷：这步工序中，钢水在LF炉先不脱氧，处理过程中加入萤石0.8kg/t钢，活性石灰10kg/t钢，搅拌处理时间为22分钟，吹氩搅拌程度以钢水裸露直径不超过16cm为准。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.003％、P：0.001％。

第五步工序，喷吹石灰并扒渣，这步工序中：钢水采用喷枪进行石灰喷吹工艺，石灰喷吹速度按照45kg/min控制，喷吹时间12min；喷吹结束后，对钢水进行扒渣，亮面率87％；处理结束后加入0.3kg/t钢钢包顶渣。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.0015％、P：0.00065％。

第六步工序，LF炉脱氧脱硫工艺，这步工序中：首先采用高碳锰铁、硅铁进行合金化，如Q235钢种，高碳锰铁合金加入量2.4kg/炉，硅铁合金3.5kg/炉；然后定氧喂入铝线+钢包顶渣脱氧，Als含量控制为0.04％，活性石灰加入量为15kg/t钢，萤石加入量为3kg/t钢；吹氩搅拌处理程度以钢水裸露直径不超过18cm为准，吹氩搅拌处理时间7分钟。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.00024％、P：0.00055％，达到目标要求。

后续工艺，如RH、连铸，按照炼钢一般工艺即可。

实施例3采用本发明方法炼钢

原料：含钒钛铁水，主要成分为

C：4.8％、Si：1.0％、Mn：1.0％、V：0.4％、Ti：0.5％、S：0.10％、P：0.08％，余量为TFe，温度为1390℃。

第一步工序，进行脱硫扒渣：这步工序中，喷吹镁粉用量为1.2kg/t铁，钝化石灰用量为4.5kg/铁。处理后铁水硫含量为0.009％。

第二步工序，提钒转炉同时脱磷提钒：这步工序中，石灰加入量为20kg/t钢，冷固球团用量为50kg/t钢，耗氧量为15m³/t钢，半钢温度为1450℃。得到的半钢成分包含：C：4％、Si：0.02％、Mn：0.02％、V：0.04％、Ti：0.03％、S：0.005％、P：0.05％、余量为TFe。

第三步工序，半钢转炉拉碳双渣炼钢：这步工序中，采用石英砂造渣，石英砂用量为15kg/t钢；当终点钢水的碳含量为0.6％时，倒炉放渣，放渣量为当时渣量的2/3；冶炼结束钢水氧活度为700ppm；出钢前采用高镁石灰进行调渣，高镁石灰用量为6kg/t钢；转炉出钢过程加入活性石灰6kg/t钢和萤石1.2kg/t钢。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.0065％、P：0.0075％。

第四步工序，LF炉搅拌脱磷，：这步工序中，钢水在LF炉先不脱氧，处理过程中加入萤石1.2kg/t钢，活性石灰20kg/t钢，搅拌处理时间为26分钟，吹氩搅拌程度以钢水裸露直径不超过19cm为准。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.004％、P：0.002％。

第五步工序，喷吹石灰并扒渣，这步工序中：钢水采用喷枪进行石灰喷吹工艺，石灰喷吹速度按照50g/min控制，喷吹时间12min；喷吹结束后，对钢水进行扒渣，亮面率89％；处理结束后加入0.5kg/t钢钢包顶渣。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.0025％、P：0.00095％。

第六步工序，LF炉脱氧脱硫工艺，这步工序中：首先采用高碳锰铁、硅铁进行合金化，如Q235钢种，高碳锰铁合金加入量2.6kg/炉，硅铁合金4kg/炉；然后定氧喂入铝线+钢包顶渣脱氧，Als含量控制为0.06％，活性石灰加入量为25kg/t钢，萤石加入量为5kg/t钢；吹氩搅拌处理程度以钢水裸露直径不超过19cm为准，吹氩搅拌处理时间7分钟。处理后钢水中硫和磷的含量分别为S：0.0003％、P：0.0008％，达到目标要求。

后续工艺，如RH、连铸，按照炼钢一般工艺即可。

对比例

在某钢厂200吨转炉，按照一般的工艺路径“脱硫扒渣+提钒转炉提钒+半钢转炉炼钢+LF炉脱氧脱硫工艺”及辅料加入量不可能得到基于含钒钛铁水条件下磷含量≤0.001％，同时硫含量≤0.0005％的钢水。

Claims

1.极低磷极低硫炼钢方法，其特征在于：炼钢所用铁水为钒钛铁水，所述钒钛铁水的主要成分为

其中，上述各化学成分的含量以重量百分比计。

2.根据权利要求1所述的极低磷极低硫炼钢方法，其特征在于：所述半钢转炉拉碳双渣炼钢步骤中，高镁石灰成分为

CaO：40～50％，MgO：30～40％，余量为CaCO₃及MgCO₃；

活性石灰成分为

CaO：≥90％，余量为CaCO₃；

其中，上述各化学成分的含量以重量百分比计。

3.根据权利要求1所述的极低磷极低硫炼钢方法，其特征在于：所述喷吹石灰并扒渣步骤中，钢包顶渣成分为

Al₂O₃:35～45％，CaO：30～40％，Al：25～35％，

其中，上述各化学成分的含量以重量百分比计。