CN108396093A - 一种提高转炉终点钢水残锰含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高转炉终点钢水残锰含量的方法，转炉废钢装入量按废钢比不大于15％进行控制；冶炼前期向转炉放入白灰渣料的同时加入铁碳球渣料，第一批造渣料加入量为总加入量的50～70％，氧枪开吹枪位在0.8～1.2m，吹炼1～2min后将枪位提高到2.2～2.6m；吹炼3～6min后加入剩余渣料量的25～40％。冶炼中期先将氧枪提升到2.5～3.0m，吹炼10～30s，然后将氧枪降到基本枪位。冶炼后期枪位控制在1.0～1.2m，出钢前2～5min，向炉内加入剩余的渣料。本发明能够提高终点钢液中的残锰含量，减少合金化时合金加入量，降低炼钢成本，降低终渣中FeO含量，减少转炉吹损，并有效防止回磷和出钢下渣。
Description
技术领域
本发明属于炼钢工艺领域，特别是涉及一种提高转炉终点钢水残锰含量的方法。
背景技术
锰可以改善钢的抗拉强度、可加工性、韧性、硬度和耐磨性，另外也能够降低钢中硫的不利影响，因此锰被视为钢中的主要元素之一。转炉在完成对铁水的冶炼任务后，原有铁水中的锰大部分被氧化了，根据钢种的不同需要额外向钢液中配加锰铁合金以达到钢种的成分要求。在实际生产过程中，钢液中的残锰含量对锰铁的加入量有重要影响，残锰含量越高，加入的合金锰铁量就越少，冶炼成本就越低。
在当前钢铁行业不景气的情况下，如何提高转炉终点钢水残锰含量减少出钢合金化锰铁用量，对于降低炼钢生产成本来说至关重要。研究表明，转炉钢水终点残锰含量的提高，会使钢水氧化性下降，还有利于钢液的洁净化。因此，提高钢液中残锰含量不仅有利于降低生产成本，同时也能提高钢液的质量。但是在常规的冶炼方法中，钢液中的残锰含量很低，尤其在冶炼低碳钢时，钢的碳含量由铁水的4.1％脱到0.05％时，其钢液中锰含量已由铁水中0.18％的锰含量降低到了0.06％，大部分都氧化进入到了炉渣当中。
对于转炉终点钢液中残锰含量控制方法的相关文献与专利报道比较少，为了提高钢液中残锰的含量，2015年第3期《中国冶金》发表的“提高转炉终点残锰效果的探讨”一文中，提到在转炉开始吹炼时，向转炉内加入含锰渣料来提高钢液中残锰含量的方法，此方法虽然能够提高钢液中残锰的含量，但是从成本角度上看，加入的含锰渣料较普通的造渣料要贵，起不到降低成本作用。2010年第1期《炼钢》发表的“转炉炼钢加锰矿提高终点锰含量的试验研究”一文中，介绍一种提高钢液中残锰含量的冶炼方案，即在转炉吹炼800s后倒炉，向转炉内加入锰矿，从而提高终点钢液的残锰含量。该方法虽然能够起到提高终点钢液中残锰含量的作用，但是由于锰矿的加入是在转炉吹炼的后期进行的，锰矿的加入会降低炉内钢液的温度，容易造成出钢温度达不到出钢的要求，同时锰矿中的杂质也容易对钢液造成污染，不利于钢液洁净度的提高。
综上所述，目前提高钢液中残锰含量的方法主要是借助于向转炉内加入含锰造渣料或锰矿来实现的，而根据铁水中锰的氧化特点，通过冶炼方法的调整来提高钢液中残锰含量的方法还没有相关的报道。
发明内容
本发明提供一种能够提高钢液中残锰含量的冶炼方法，目的在于提高钢液中的残锰含量，减少炉后合金化时锰铁的加入量，从而降低冶炼成本。
根据铁水中锰在转炉内吹炼不同阶段的氧化特点，对冶炼工艺进行控制，从而提高钢液中残锰含量，其具体方法为：将转炉整个冶炼过程中铁水中锰变化过程分为冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期，铁水中的锰进入炉渣当中为冶炼前期；锰进入炉渣当中以后到进入钢液当中为冶炼中期；锰进入钢液当中以后到进入炉渣当中为冶炼后期。三个时期铁水中的锰发生的化学反应如下：
冶炼前期：
△Go＝-405250+125.41T
为放热反应；
冶炼中期：
(MnO)+[C]＝[Mn]+CO (2)
△Go＝287440-170.08T
为吸热反应；
冶炼后期：
[Mn]+[O]＝(MnO) (3)
△Go＝-288100+128.3T
为放热反应；
[Mn]+(FeO)＝(MnO)+[Fe] (4)
△Go＝-174314+77.49T
为放热反应；
△Go为反应标准吉布斯自由能；T为钢液反应温度。
从上述铁水中锰反应特点来看，在冶炼前期由于氧气的吹入铁水中锰的氧化是不可避免的，但中后期通过工艺调整对(2)、(3)、(4)式的化学反应控制是可以做到的。通过促进(2)式的化学反应进行，抑制(3)、(4)式的化学反应进行就能够提高钢液中残锰含量。为达到控制锰化学反应的进行，提高终点钢液残锰含量的目的，对转炉的装入制度及冶炼不同时期的工艺控制方法为：
根据铁水温度T铁和铁水硅含量不同对应确定废钢装入量，且废钢装入量按废钢比不大于15％进行控制
冶炼前期控制：
冶炼前期控制重点是将加入的渣料快速化成炉渣，为了快速将白灰渣化，在向转炉放入白灰渣料的同时加入一定量的铁碳球渣料，铁碳球渣料只在第一批渣料中加入，之后不再加入；白灰的加入总量与铁碳球的加入量之比控制在10:1～6:1，造渣料的白灰加入量按下式计算：
式中：λ为调整系数，取值范围为0.8～1.2；R为碱度，[％Si]为铁水硅含量，％CaO有效为白灰中有效CaO含量；白灰加入量单位为kg/t铁；
为了使炉渣具有良好的热力学条件和动力学条件，终渣碱度按3.0进行控制；
随着氧枪降枪加入第一批渣料，冶炼前期第一批造渣料的加入量按总加入量的50～70％进行控制，为了使加入的渣料得到充分的搅拌促进快速成渣，氧枪开吹枪位控制在0.8～1.2m，吹炼1～2min后，将氧枪枪位提高到2.2～2.6m；吹炼到3～6min，铁水中的磷、硅、锰被氧化与加入的造渣料形成初渣之后，转炉内的钢液温度开始大幅提升过程中加入第二批渣料，加入量为剩余渣料量的25～40％。枪位控制及渣料加入方式见附图1。
冶炼中期控制：
冶炼中期控制重点是减少喷溅跑渣和温度控制，防止氧化到渣中的锰流失和减少炉内热量损耗，冶炼中期基本枪位控制要较原有枪位1.6m低0.1～0.4m，为了防止过程炉渣“返干”，将氧枪提升到2.5～3.0m，吹炼10～30s；然后再将氧枪降到基本枪位1.2～1.5m；为了提温和防止“返干”，采取多次进行上下调整枪位的控制方式。枪位控制及渣料加入方式见附图1。
冶炼后期控制：
转炉冶炼后期，随着钢水碳含量下降，钢水和炉渣的氧化性大大增加，钢中的锰会按(3)式和(4)式重新氧化进入炉渣当中；为了抑制反应的进行，减少钢液中锰的氧化，将枪位控制在1.0～1.2m，以减少炉渣的氧化性，同时在出钢前2～5min向炉内加入剩余的渣料，将炉渣做粘，降低锰会按(3)式和(4)式进行化学反应的动力学条件，同时防止末期出钢卷渣和回磷。
根据铁水温度铁水温度T铁和铁水硅含量不同对应确定的废钢装入量为：
本发明的有益效果为：
1.能够提高终点钢液中的残锰含量，减少合金化时合金加入量，降低炼钢成本；
2.降低了终渣中FeO含量，减少了转炉吹损；
3.后期炉渣做粘，能够防止回磷和出钢下渣。
附图说明
图1是枪位控制及渣料加入方式示意图。
具体实施方式
实施例1：
吹炼出钢碳要求在0.05～0.10％的低碳钢，其兑入转炉的铁水及废钢情况如表1所示。
表1兑入转炉的铁水与废钢情况
| C％ | Si％ | Mn％ | P％ | S％ | T铁℃ | 铁水量t | 废钢量t |
| 4.02 | 0.46 | 0.12 | 0.075 | 0.005 | 1290 | 101 | 6 |
总加入白灰量按有效CaO含量为80％、调整系数λ取值1.1，终渣碱度为3.0进行折算，吨铁加入量为：
则，总共需要加入白灰的量为：40.59×101＝4099.59kg≈4.1t。
在降枪吹氧时，第一批渣料先加入2.5t白灰并配加0.5t铁碳球，吹炼4.5min后加入第二批白灰渣料，加入量为0.48t，出钢前3min将剩余的1.12t白灰渣料加入。吹炼过程枪位的控制方式如下，吹炼前期氧枪开吹枪位先控制在0.9m吹炼2.0min后，将氧枪枪位提高到2.3m吹炼5min；吹炼中期氧枪枪位控制在1.1m吹炼6min，为了防止“返干”期间可视炉渣情况可多次将氧枪提升到2.8m吹炼10s；吹炼后期将氧枪枪位控制在1.0m。出钢后，钢液成分含量与调整前后比较如表2所示。
表2实施例1钢液成分含量与调整前后比较
通过调整后，转炉的出钢残锰含量较原有工艺提高了0.03％，能够为炉后合金化减少锰铁合金加入量创造良好条件。
合金化时，以钢种锰含量要求的中限为1.35％、合金中锰含量为68.5％、锰的回收率为85％进行计算，则吨钢可减少合金的加入量为：
转炉吹损率为12％，按上述公式计算，则可少加入的合金量为：
由计算可知，可减少合金加入量48.5kg。
实施例2：
吹炼出钢碳要求在0.35～0.60％的高碳钢，其兑入转炉的铁水及废钢情况如表3。
表3兑入转炉的铁水与废钢情况
| C％ | Si％ | Mn％ | P％ | S％ | T铁℃ | 铁水量t | 废钢量t |
| 4.14 | 0.52 | 0.13 | 0.070 | 0.005 | 1330 | 102 | 5 |
总加入白灰量按有效CaO含量为80％、调整系数λ取值1.0，终渣碱度为3.0进行折算，
可知吨铁加入量为：
则，总共需要加入白灰的量为：45.9×102＝4681.8kg≈4.7t。
在降枪吹氧时，第一批渣料先加入2.8t白灰，并配加0.6t铁碳球，吹炼5min后加入第二批白灰渣料，加入量为0.5t，出钢前4min将剩余的1.4t白灰渣料加入，吹炼过程枪位的控制方式如下，吹炼前期氧枪开吹枪位先控制在1.0m吹炼1.0min后，将氧枪枪位提高到2.5m吹炼3min；吹炼中期氧枪枪位控制在1.4m吹炼5min，为了防止“返干”期间可视炉渣情况可多次将氧枪提升到2.6m吹炼15s；吹炼后期将氧枪枪位控制在1.2m。出钢后，钢液成分含量与调整前后比较如表4所示。
表4实施例2钢液成分含量与调整前后比较
通过调整后，转炉的出钢残锰含量较原有工艺提高了0.04％，能够为炉后合金化减少锰铁合金加入量创造良好条件。
合金化时，以钢种锰含量要求的中限为1.25％、合金中锰含量为68.5％、锰的回收率为85％进行计算，则吨钢可减少合金的加入量为：
转炉吹损率为9％。
按上述公式计算，则可少加入的合金量为：
由计算可知，可减少合金加入量66.9kg。
Claims (2)
1.一种提高转炉终点钢水残锰含量的方法，其特征在于，根据铁水中锰反应变化的特点，将转炉整个冶炼过程划分为冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期，即铁水中的锰进入炉渣当中为冶炼前期；锰进入炉渣当中以后到进入钢液当中为冶炼中期；锰进入钢液当中以后到进入炉渣当中为冶炼后期；转炉装入制度及冶炼不同时期的工艺控制方法为：
根据铁水温度T铁和铁水硅含量不同对应确定废钢装入量，且废钢装入量按废钢比不大于15％进行控制；
冶炼前期控制：
控制重点是将加入的渣料快速化成炉渣，为此在向转炉放入白灰渣料的同时加入一定量的铁碳球渣料，铁碳球渣料只在第一批渣料中加入，之后不再加入；白灰加入总量与铁碳球加入量之比控制在10:1～6:1；造渣料的白灰加入量按下式计算：
式中：λ为调整系数，取值范围为0.8～1.2；R为碱度；[％Si]为铁水硅含量；％CaO有效为白灰中有效CaO含量；白灰加入量单位为kg/t铁；
为了使炉渣具有良好的热力学条件和动力学条件，终渣碱度按3.0进行控制；
随着氧枪降枪加入第一批渣料，冶炼前期第一批造渣料的加入量按总加入量的50～70％进行控制；氧枪开吹枪位控制在0.8～1.2m，吹炼1～2min后，将氧枪枪位提高到2.2～2.6m；吹炼3～6min，当铁水中的磷、硅、锰被氧化与加入的造渣料形成初渣后，在转炉内钢液温度开始大幅提升过程中加入第二批渣料，加入量为剩余渣料量的25～40％；
冶炼中期控制：
控制重点是减少喷溅跑渣和温度控制，防止氧化到渣中的锰流失和减少炉内热量损耗，冶炼中期基本枪位控制在1.2～1.5m，为防止炉渣“返干”，先将氧枪提升到2.5～3.0m，吹炼10～30s；然后再将氧枪降到基本枪位；并采取多次上下调整枪位的方式进行提温和防止“返干”；
冶炼后期控制：
转炉冶炼后期，为了抑制钢中的锰重新氧化进入炉渣当中，将枪位控制在1.0～1.2m，同时在出钢前2～5min，向炉内加入剩余的渣料，将炉渣做粘，降低锰进行化学反应的动力学条件，同时防止末期出钢卷渣和回磷。
2.根据权利要求1所述的提高转炉终点钢水残锰含量的方法，其特征在于，根据铁水温度T铁和铁水硅含量不同对应确定的废钢装入量为：
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