CN108424995A - 一种超低磷钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低磷钢的生产方法，包括：钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷；采用铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子；在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整；浇注。本发明还公开了一种采用上述生产方法制备而成的超低磷钢。应用本发明提供的超低磷钢的生产方法，利用钢厂现有的脱硫装置进行钢水深脱磷处理，对设备较老旧的厂家生产高纯净度、低磷含量的钢种提供了解决方案。有效节约了投资，效率高，成本低。

Description

一种超低磷钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种超低磷钢，还涉及一种超低磷钢的生产方法。
背景技术
超纯净钢生产是钢铁工业发展的重要方向之一，纯净钢生产技术正在成为钢铁企业的核心竞争技术。随着科学技术的不断进步，材料工业对优质钢的需求日益增加，大部分优质钢材均特别要求钢中磷、硫质量分数均在0.01％以下。磷是钢中的有害元素，容易在晶界偏析，引起钢的低温脆性和回火脆性，降低钢的可焊性、抗裂纹性、抗腐蚀性。高级优质钢对钢中磷含量的要求越来越严格，特别是对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢甚至要求有更低的磷含量。传统的超低磷钢只能用真空感应炉熔炼。为了生产一些特殊用钢和为一些特殊钢，近年来很多冶金工作者在钢水深脱磷方面开展了大量的研究和探索，解决钢水深脱磷问题是冶炼纯净钢的一个重要课题，具有十分重要的意义。
某些军用钢、高温用钢和特殊结构用钢，低温用汽车结构用钢、管线钢等部分钢种要求钢的成品P<0.002％以下，现有的转炉-LF工艺水平很难生产出磷含量如此低的钢种。目前国内外转炉出钢P含量水平基本控制在0.006～0.025％，加上转炉出钢回磷、合金增磷，钢种的成品磷基本在0.09～0.025％左右，想生产P<0.002％需要依托于炉外精炼工艺和设备，或使用真空感应炉冶炼，产量极低，成本高昂，不利于超低磷钢的生产。
综上所述，如何有效地解决低磷钢冶炼难度大、产量低且成本高等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种超低磷钢的生产方法，该超低磷钢的生产方法可以有效地解决低磷钢冶炼难度大、产量低且成本高的问题，本发明的第二个目的是提供一种采用上述生产方法制备而成的超低磷钢。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种超低磷钢的生产方法，包括：
钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷；
采用铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子；
在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整；
浇注。
优选地，上述超低磷钢的生产方法中，所述钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷，具体包括：
转炉钢水出钢后，向钢包加入石灰500-1000kg盖罐；
钢水在炉后氩站或精炼工序加入石灰500-1000kg、萤石200-500kg进行搅拌脱磷。
优选地，上述超低磷钢的生产方法中，所述搅拌脱磷之后，还包括：
当钢水中石灰完全溶化时，测定钢水的磷含量。
优选地，上述超低磷钢的生产方法中，所述采用铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子，具体包括：
钢水调运至铁水脱硫装置进行头渣扒除，扒渣后进行喷吹钝化石灰深脱磷或者喷吹钝化石灰的同时进行旋转搅拌深脱磷，喷吹石灰速率控制在40-80kg/min，当喷吹石灰量达到预定的要求后，将钢水中的脱磷渣拔出。
优选地，上述超低磷钢的生产方法中，所述头渣扒除的扒渣亮面率大于80％，所述预定的要求为800～1000kg。
优选地，上述超低磷钢的生产方法中，所述精炼工序为RH或LF精炼工序。
优选地，上述超低磷钢的生产方法中，所述在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整，具体包括：
将钢水吊运至RH或LF工序进行精练，钢水走RH工序精炼时，进站加入钢包顶渣进行盖罐处理，RH工序完成脱氧和合金化；钢水走LF工序精炼时，进站加入钢包顶渣进行盖罐处理，随后使用铝线对钢水脱氧，处理过程中加入铝丸调整炉渣氧化性，造还原渣和成分调整。
优选地，上述超低磷钢的生产方法中，所述浇注，具体包括：
当成分调整合格后，上铸机浇注。
应用本发明提供的超低磷钢的生产方法，钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷，再进入现有的铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子，再在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整，最后经过浇注获得超低磷钢产品。该方案利用钢厂现有的脱硫装置进行钢水深脱磷处理，对设备较老旧的厂家生产高纯净度、低磷含量的钢种提供了解决方案。有效节约了投资，效率高，成本低。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种超低磷钢，该超低磷钢采用上述任一种超低磷钢的生产方法制备而成。由于上述的生产方法具有上述技术效果，超低磷钢也应具有相应的技术效果。
优选地，上述超低磷钢的中，磷含量范围为0.001％～0.002％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个具体实施例的超低磷钢的生产方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种超低磷钢的生产方法，以降低低磷钢的冶炼难度，提高产量，降低成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明一个具体实施例的超低磷钢的生产方法的流程示意图。
在一个具体实施例中，本发明提供的超低磷钢的生产方法，包括：
S1：钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷；
传统钢铁冶炼工艺包括脱硫-转炉-精炼-连铸过程，具体各工序的基本工艺过程此处不再赘述，请参考现有技术。这里着重说明本发明在现有炼钢工艺基础上的改进。在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷，转炉工序出钢P含量控制在0.006％～0.010％之间以内。
具体的，步骤S1可以包括以下过程：
转炉钢水出钢后，向钢包加入石灰500-1000kg盖罐；
钢水在炉后氩站或精炼工序加入石灰500-1000kg、萤石200-500kg进行搅拌脱磷。经过上述预先脱磷过程，钢水的磷含量通常在0.002％～0.005％之间。具体石灰与萤石均可采用市售材料。
S2：采用铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子；
也就是利用钢厂现有的脱硫装置进行钢水深脱磷处理，该方法可广泛适用于国内未安装钢水扒渣装置的钢铁企业，在生产高纯净度度钢种时，降低转炉或钢包渣带来的钢水污染。具体喷吹技术及旋转技术等请参考现有技术，此处不再赘述。
具体的，步骤S2可以包括以下过程：
钢水调运至铁水脱硫装置进行头渣扒除，扒渣后进行喷吹钝化石灰深脱磷或者喷吹钝化石灰的同时进行旋转搅拌深脱磷，喷吹石灰速率控制在40-80kg/min，当喷吹石灰量达到预定的要求后，将钢水中的脱磷渣拔出。也就是将钢水调运至脱硫站进行头渣扒除，扒渣可避免磷过程中高温及高氧化性渣对喷枪的侵蚀。扒渣后进行喷吹钝化石灰深脱磷，喷吹石灰速率控制在40-80kg/min。喷吹时间按照12～18min控制。对于采用KR法的钢厂，类似控制，喷吹时进行旋转搅拌，增加脱磷的动力学条件。当喷吹石灰量达到预定的要求后，将钢水中的脱磷渣拔出。
进一步地，预定的要求具体可以为500～1000kg，优选的为800～1000kg，也就是当喷吹石灰量达到500～1000kg，优选达到800～1000kg时，将钢水中的脱磷渣拔出。
具体的，上述钢水调运至铁水脱硫装置进行头渣扒除，包括：钢水调运至铁水脱硫装置进行头渣扒除，且扒渣亮面率大于80％。
S3：在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整；
钢水采用脱硫装置深脱磷后，再吊运至精炼装置进行精炼，并在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整。优选的，当成分调整合格后，低磷钢的成分满足要求时，再执行后续操作。
S4：浇注。
钢水上铸机浇注，从而成型出产品。具体浇注工艺请参考现有技术，此处不再详述。
应用本发明提供的超低磷钢的生产方法，钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷，再进入现有的铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子，再在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整，最后经过浇注获得超低磷钢产品。该方案利用钢厂现有的脱硫装置进行钢水深脱磷处理，对设备较老旧的厂家生产高纯净度、低磷含量的钢种提供了解决方案。有效节约了投资，效率高，成本低。
进一步地，所述搅拌脱磷之后，还包括：
当钢水中石灰完全溶化时，测定钢水的磷含量。钢水的磷含量通常在0.002％～0.005％之间。通过磷含量测量，便于对磷含量进行全程监测，为后续工艺调整及优化提供依据。并在成品钢磷含量不符合要求时便于分析在哪个工序出现问题，也就是为后期数据分析提供依据。
具体的，步骤S3与步骤S4之间还可以包括：
取样分析磷含量。钢水磷通常在0.0005％～0.015％之间。通过磷含量测量，进一步便于对磷含量进行全程监测，为后续工艺调整及优化提供依据。并在成品钢磷含量不符合要求时便于分析在哪个工序出现问题，也就是为后期数据分析提供依据。
在上述各实施例中，精炼工序为RH或LF精炼工序。RH法即钢液真空循环脱气法，LF精炼即钢包精炼，二者的具体工艺过程与需要的设备等请参考现有技术，此处不再赘述。
进一步地，在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整，具体包括：
将钢水吊运至RH或LF工序进行精练，钢水走RH工序精炼时，进站加入钢包顶渣进行盖罐处理，RH工序完成脱氧和合金化；钢水走LF工序精炼时，进站加入钢包顶渣进行盖罐处理，随后使用铝线对钢水脱氧，处理过程中加入铝丸调整炉渣氧化性，造还原渣和成分调整。需要说明的是，钢包顶渣材料的主要成分为30％～60％CaO和20％～40％Al2O3。
以下以一个优选的实施方式为例说明。
在一个优选的实施例中，炼钢厂脱硫-转炉-LF/RH工艺生产高强度汽车结构用钢时，转炉出钢P含量水平基本控制在0.006％～0.025％，加上转炉出钢回磷、合金增磷，钢种的成品磷基本在0.09～0.025％左右，若生产P<0.002％钢种，几无可能。
而采用上述生产方法，转炉工序出钢P含量依旧按照通常水平控制在0.006％～0.010％之间，转炉出钢后，向钢包加入石灰500～1000kg盖罐，钢水在炉后氩站或LF工序加入石灰(500～1000kg)、萤石(200～500kg)进行搅拌脱磷，当钢水中石灰完全溶化时，测定钢水的磷含量，钢水的磷含量通常在0.002％～0.005％之间。此时将钢水调运至脱硫站进行头渣扒除，扒渣亮面率＞80％，扒渣可避免磷过程中高温及高氧化性渣对喷枪的侵蚀，扒渣后进行喷吹钝化石灰深脱磷，喷吹石灰速率控制在40-80kg/min。喷吹时间按照12～18min控制。当喷吹石灰量达到预定的要求后(800～1000kg)，将钢水中的脱磷渣拔出。取样送分析磷含量，钢水磷通常在0.0005％～0.015％之间，钢水可重新吊运至RH或LF工序进行精练。钢水走RH工序精炼时，进站加入钢包顶渣材料，主要成分CaO30％～60％，Al2O320％～40％进行盖罐处理，RH工序完成脱氧和合金化，当成分调整合格后，低磷钢的成分满足要求时可上铸机浇注；钢水走LF工序精炼时，进站加入钢包顶渣(主要成分CaO30％～60％，Al2O320％～40％)进行盖罐处理，随后使用铝线对钢水脱氧，处理过程中加入铝丸调整炉渣氧化性，造还原渣和成分调整，当成分调整合格后，低磷钢的成分满足要求时可上铸机浇注。钢种的成品磷可控制在0.001％～0.002％，部分钢种的P+S可控制在0.0015％以内，达到极高的纯净度。
基于上述实施例中提供的超低磷钢的生产方法，本发明还提供了一种超低磷钢，该超低磷钢采用上述实施例中任意一种生产方法加工而成。由于该超低磷钢由上述实施例中的方法制备而成，所以该超低磷钢的有益效果请参考上述实施例。
具体的，该超低磷钢的磷含量范围为0.001％～0.002％。
综上，本发明提供的超低磷钢的生产方法，使用铁水的脱硫装置进行钢水深脱磷，如喷吹系统、KR系统和扒渣机；使用喷吹钝化石灰的方法深脱磷；脱磷后拔出钢水的氧化性炉渣转炉出钢磷控制在0.010％以内，其后工序加入石灰和萤石深脱磷；脱磷后走LF/RH进行脱氧合金化。获得的成品磷可控制在0.001％～0.002％，部分钢种的P+S可控制在0.0015％以内，达到极高的纯净度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种超低磷钢的生产方法，其特征在于，包括：
钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷；
采用铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子；
在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整；
浇注。
2.根据权利要求1所述的超低磷钢的生产方法，其特征在于，所述钢水在转炉出钢过程或精炼过程进行预先脱磷，具体包括：
转炉钢水出钢后，向钢包加入石灰500-1000kg盖罐；
钢水在炉后氩站或精炼工序加入石灰500-1000kg、萤石200-500kg进行搅拌脱磷。
3.根据权利要求2所述的超低磷钢的生产方法，其特征在于，所述搅拌脱磷之后，还包括：
当钢水中石灰完全溶化时，测定钢水的磷含量。
4.根据权利要求1所述的超低磷钢的生产方法，其特征在于，所述采用铁水脱硫装置进行喷粉深脱磷，利用喷吹技术或旋转技术促进脱磷反应的进行，深脱磷结束后扒出钢水表面的氧化性渣子，具体包括：
钢水调运至铁水脱硫装置进行头渣扒除，扒渣后进行喷吹钝化石灰深脱磷或者喷吹钝化石灰的同时进行旋转搅拌深脱磷，喷吹石灰速率控制在40-80kg/min，当喷吹石灰量达到预定的要求后，将钢水中的脱磷渣拔出。
5.根据权利要求4所述的超低磷钢的生产方法，其特征在于，所述头渣扒除的扒渣亮面率大于80％，所述预定的要求为800～1000kg。
6.根据权利要求1-5任一项所述的超低磷钢的生产方法，其特征在于，所述精炼工序为RH或LF精炼工序。
7.根据权利要求6所述的超低磷钢的生产方法，其特征在于，所述在精炼工序进行钢水脱氧，造还原渣和成分调整，具体包括：
将钢水吊运至RH或LF工序进行精练，钢水走RH工序精炼时，进站加入钢包顶渣进行盖罐处理，RH工序完成脱氧和合金化；钢水走LF工序精炼时，进站加入钢包顶渣进行盖罐处理，随后使用铝线对钢水脱氧，处理过程中加入铝丸调整炉渣氧化性，造还原渣和成分调整。
8.根据权利要求1所述的超低磷钢的生产方法，其特征在于，所述浇注，具体包括：
当成分调整合格后，上铸机浇注。
9.一种超低磷钢，其特征在于，通过如权利要求1-8任一项所述的生产方法制备而成。
10.根据权利要求9所述的超低磷钢，其特征在于，磷含量范围为0.001％～0.002％。
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