CN107828937A - 一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法 - Google Patents

一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢铁冶金技术领域，涉及一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法。在高硫钢的冶炼过程中，将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中；高炉渣的加入量为5～8kg/吨钢。能降低生产成本，且能提高资源利用率。

Description

一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法。
背景技术
在纯净钢冶炼工艺中，硫是一种有害元素，钢中硫含量过高时，会导致热脆性，对钢的热加工造成困难，恶化钢的力学性能。但在一些需要精密切削加工的钢种中，硫却能提高该类钢种的切削性能，硫在钢中与锰形成硫化锰夹杂，这类夹杂物能中断基体金属的连续性，在切削时促使断屑形成小而短的卷曲半径，而易于排除，减少刀具磨损，降低加工表面粗糙度，提高刀具寿命。通常钢的被切削性随钢中硫含量的增多而增高。
目前国际上大部分硫系易切削钢中的硫含量为0.1～0.4％，是正常纯净钢中硫含量的10～100倍，因此，含硫易切削钢的冶炼工艺与纯净钢冶炼工艺有明显的不同，精炼过程中需造低碱度渣，精炼渣的碱度WCaO/WSiO2的值控制在1.0～1.5为宜，其中WCaO为炉渣中CaO的质量百分含量，WSiO2为炉渣中SiO2的质量百分含量，目前钢厂均是利用调整造渣料中的石灰(主要成分为CaO)和硅灰石(主要成分为CaSiO3)的加入量来达到造低碱度渣的效果，但由于硅灰石是造中性渣或酸性渣时才使用的造渣料，而钢厂内的其余钢种均是采用造碱性渣的精炼工艺，每次生产易切削钢时都需要重新采购造渣料，给生产的安排造成了诸多不便。而且石灰和硅灰石熔点较高，精炼过程中成渣速度慢，精炼效果不理想。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，该方法是利用高炉渣来代替石灰(主要成分为CaO)和硅灰石(主要成分为CaSiO3)等传统的造渣料，在高硫钢冶炼过程中的精炼环节中利用高炉渣来造低碱度渣，高炉渣是钢铁生产过程中的副产品，价格低廉，且钢铁厂可以随时调运高炉渣来使用，生产组织方便。
本发明提供一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，其特征在于，在高硫钢的冶炼过程中，将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中。
优选的，高炉渣的加入量为5～8kg/吨钢。
优选的，在高硫钢的冶炼过程中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中。
优选的，本发明提供一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，包括下列步骤：
1)在高硫钢的冶炼过程中，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中，高炉渣的加入量为5～8kg/吨钢；
2)初炼炉出钢结束后，将钢包运入LF精炼炉区域，LF炉进站后，从钢包底部的透气砖吹入大流量氩气搅拌；
3)将钢液成份搅拌均匀后，取一次钢样进行成份分析，精炼过程中加入高炉渣2～4kg/吨钢进行造渣，加入硅铁粉0.3～0.7kg/吨钢适度脱炉渣中的氧，控制精炼炉渣碱度1.2～1.5，精炼渣渣厚150～200mm，炉渣中FeO含量保持在2～4％；
4)精炼进行10～15分钟后，根据一次样分析结果，按钢种成份的内控要求，喂入硫磺包芯线调整钢水中S的成分含量。
根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量的方法采用现有技术。
更优选的，还包括下列步骤：5)精炼结束后，通过钢包底部的透气砖软吹氩气10～15分钟后，将精炼钢包运至连铸区域进行钢水的浇注。
所述硫铁合金的牌号为FeS40,FeS40为含硫35～45％，余量为铁的合金。
高炉渣的主要成份的质量百分数为：
CaO:40～42％,SiO2:34～36％,Al2O3:13～15％,MgO:5～7％,S:0.8～2％。
高炉渣的碱度WCaO/WSiO2的值为：1.1～1.3，处于含硫易切削钢精炼过程中所需的精炼渣碱度区间范围内，且高炉渣中含有0.8～2％的S,高炉渣中的S接近饱和状态，如此高的含硫量有利于抑制钢水中的S向高炉渣中转移，能提高硫质合金的收得率。
精炼过程中，钢水中的S向炉渣中的转移反应为：
[S]+(CaO)→(CaS)+[O] ①
反应①式中[S]为钢水中的S，(CaO)为精炼渣中的CaO，(CaS)为精炼渣中的CaS，[O]为钢水中的O。
从反应①式中来开，降低精炼渣中的CaO的浓度、提高精炼渣中的CaS的浓度都有利于抑制这个反应的发生，而高炉渣中0.8～2％的S均是以CaS的形式存在，且高炉渣碱度低，所以高炉渣来造低碱度渣有利于抑制钢水中的S向精炼炉炉渣中转移，能提高硫合金的收得率。
高炉渣是各种炼铁原料中的氧化物在高温过程中相互作用、反应而成，在高炉冶炼过程中各组分间已经进行了充分反应，形成了大量低熔点复杂物相，因此高炉渣的这种“熟料”特点，使其具有很好的熔化特性，有利于精炼过程中快速成渣。
本发明的有益效果是：
通过加入高炉渣来控制精炼钢包中的顶渣成份，高炉渣的碱度WCaO/WSiO2值为：1.1～1.3，高炉渣成份稳定且处于含硫易切削钢精炼过程中所需的精炼渣碱度区间范围内，所以精炼过程中可以非常稳定且方便的造出适宜含硫易切削钢的精炼渣。
高炉渣中含有0.8～2％的S,高炉渣中的S接近饱和状态，如此高的含硫量有利于抑制钢水中的S向高炉渣中转移，能提高硫质合金的收得率，极适合用于高硫钢的生产。
高炉渣是各种炼铁原料中的氧化物在高温过程中相互作用、反应而成，在高炉冶炼过程中各组分间已经进行了充分反应，形成了大量低熔点复杂物相，因此高炉渣的这种“熟料”特点，使其具有很好的熔化特性，能在精炼过程中快速成渣，提高精炼效果。
高炉渣是钢铁冶金流程中的副产品，价格低廉，获得方便，高炉渣的价格约为石灰和硅灰石价格的1/2，采用高炉渣作为造渣料来生产高硫钢，能降低生产成本，且能提高资源利用率。
具体实施方式：
在高硫钢的冶炼过程中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中，高炉渣的加入量为5～8kg/吨钢。高炉渣的主要成份的质量百分数为：CaO:40～42％,SiO2:33～36％,Al2O3:13～15％,MgO:5～7％,S:0.8～2％。
出钢结束后，将钢包运入LF精炼炉区域，LF炉进站后，从钢包底部的透气砖吹入大流量氩气搅拌，钢液成份均匀后，取一次钢样进行成份分析，精炼过程中加入高炉渣2～4kg/吨钢进行造渣，加入硅铁粉0.3～0.7kg/吨钢适度脱炉渣中的氧，控制精炼炉渣碱度1.2～1.5，精炼渣渣厚150～200mm,炉渣中FeO含量保持在2～4％。精炼进行10～15分钟后，根据一次样分析结果，按钢种成份的内控要求，喂入硫磺包芯线调整钢水中S的成分含量，精炼结束后，通过钢包底部的透气砖软吹氩气10～15分钟后，将精炼钢包运至连铸区域进行钢水的浇注。
以下举例对一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法进一步说明。但本发明并不局限于此。
实施例1：
在高硫钢的冶炼过程中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中，高炉渣的加入量为5kg/吨钢。高炉渣的主要成份的质量百分数为：CaO:40～42％,SiO2:34～36％,Al2O3:13～15％,MgO:5～7％,S:0.8～2％。
出钢结束后，将钢包运入LF精炼炉区域，LF炉进站后，从钢包底部的透气砖吹入大流量氩气进行搅拌，将钢液成份搅拌均匀后，取一次钢样进行成份分析，精炼过程中加入高炉渣4kg/吨钢进行造渣，加入硅铁粉0.5kg/吨钢适度脱炉渣中的氧，采用高炉渣造渣，控制采用硅铁粉适度脱炉渣中的氧，控制精炼炉渣碱度1.3，精炼渣渣厚175mm,炉渣中FeO含量保持在3％。精炼进行13分钟后，根据一次样分析结果，按钢种成份的内控要求，喂入硫磺包芯线调整钢水中S的成分含量，精炼结束后，通过钢包底部的透气砖软吹氩气12分钟后，将精炼钢包运至连铸区域进行钢水的浇注。
实施例2
一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，包括下列步骤：
1)在高硫钢的冶炼过程中，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中，高炉渣的加入量为8kg/吨钢；高炉渣的主要成份的质量百分数为：CaO:40～42％,SiO2:34～36％,Al2O3:13～15％,MgO:5～7％,S:0.8～2％；高炉渣的碱度WCaO/WSiO2的值为：1.1～1.3。
2)初炼炉出钢结束后，将钢包运入LF精炼炉区域，LF炉进站后，从钢包底部的透气砖吹入大流量氩气搅拌。
3)将钢液成份搅拌均匀后，取一次钢样进行成份分析，精炼过程中加入高炉渣2kg/吨钢进行造渣，加入硅铁粉0.7kg/吨钢适度脱炉渣中的氧，控制精炼炉渣碱度1.5，精炼渣渣厚150mm，炉渣中FeO含量保持在2％；
4)精炼进行15分钟后，根据一次样分析结果，按钢种成份的内控要求，喂入硫磺包芯线调整钢水中S的成分含量。
5)精炼结束后，通过钢包底部的透气砖软吹氩气10分钟后，将精炼钢包运至连铸区域进行钢水的浇注。
所述硫铁合金的牌号为FeS40,FeS40为含硫35～45％，余量为铁的合金。
实施例3
一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，包括下列步骤：
1)在高硫钢的冶炼过程中，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中，高炉渣的加入量为6kg/吨钢；高炉渣的主要成份的质量百分数为：CaO:40～42％,SiO2:34～36％,Al2O3:13～15％,MgO:5～7％,S:0.8～2％，高炉渣的碱度WCaO/WSiO2的值为：1.1～1.3。
2)初炼炉出钢结束后，将钢包运入LF精炼炉区域，LF炉进站后，从钢包底部的透气砖吹入大流量氩气搅拌。
3)将钢液成份搅拌均匀后，取一次钢样进行成份分析，精炼过程中加入高炉渣3kg/吨钢进行造渣，加入硅铁粉0.3kg/吨钢适度脱炉渣中的氧，控制精炼炉渣碱度1.2，精炼渣渣厚200mm，炉渣中FeO含量保持在4％；
4)精炼进行10分钟后，根据一次样分析结果，按钢种成份的内控要求，喂入硫磺包芯线调整钢水中S的成分含量。
5)精炼结束后，通过钢包底部的透气砖软吹氩气15分钟后，将精炼钢包运至连铸区域进行钢水的浇注。
所述硫铁合金的牌号为FeS40,FeS40为含硫35～45％，余量为铁的合金。
采用高炉渣作为精炼炉的主要造渣料后，精炼渣的碱度稳定性提高，控制精炼炉渣碱度1.2～1.5的炉次达到100％，硫质合金回收率的稳定性提高，硫质合金的回收率在80～90％的炉次达到100％。同时由于高炉渣价格低廉、溶化性好，能降低精炼成本2～5元/吨钢，降低精炼成渣时间2～3分钟，起到了良好的精炼效果。

Claims (7)

1.一种高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，其特征在于，在高硫钢的冶炼过程中，将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中。
2.如权利要求1所述的高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，其特征在于，高炉渣的加入量为5～8kg/吨钢。
3.如权利要求1或2所述的高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，其特征在于，在高硫钢的冶炼过程中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中。
4.如权利要求1或2所述的高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，包括下列步骤：
1)在高硫钢的冶炼过程中，在初炼炉的出钢过程中将硫铁合金随钢流加入钢包中，根据钢水目标成份中硫含量的中限计算硫铁合金的加入量，并将高炉渣作为合成渣料随钢流加入钢包中，高炉渣的加入量为5～8kg/吨钢；
2)初炼炉出钢结束后，将钢包运入LF精炼炉区域，LF炉进站后，从钢包底部的透气砖吹入大流量氩气搅拌；
3)将钢液成份搅拌均匀后，取一次钢样进行成份分析，精炼过程中加入高炉渣2～4kg/吨钢进行造渣，加入硅铁粉0.3～0.7kg/吨钢适度脱炉渣中的氧，控制精炼炉渣碱度1.2～1.5，精炼渣渣厚150～200mm，炉渣中FeO含量保持在2～4％；
4)精炼进行10～15分钟后，根据一次样分析结果，按钢种成份的内控要求，喂入硫磺包芯线调整钢水中S的成分含量。
5.如权利要求4所述的高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，其特征在于，还包括下列步骤：5)精炼结束后，通过钢包底部的透气砖软吹氩气10～15分钟后，将精炼钢包运至连铸区域进行钢水的浇注。
6.如权利要求1-5任一项所述的高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，其特征在于，高炉渣的主要成份的质量百分数为：
CaO:40～42％,SiO2:34～36％,Al2O3:13～15％,MgO:5～7％,S:0.8～2％。
7.如权利要求1-5任一项所述的高硫钢冶炼过程中硫的控制方法，其特征在于，高炉渣的碱度WCaO/WSiO2的值为：1.1～1.3。
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