CN108950361A - 一种炼钢方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种炼钢方法，将海绵钛直接用于炼钢过程中的合金化。本发明采用海绵钛进行合金化，海绵钛氮含量低而且稳定，本发明采用海绵钛进行合金化，制备得到产品中钛元素的收得率较高而且氮元素含量稳定，使产品的成分稳定进而具有稳定的性能。

Description

一种炼钢方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种炼钢方法。

背景技术

海绵钛是制取工业钛合金的主要原料，可用于加工钛材、钛粉以及其他钛构件。现有技术采用海绵钛制备钛合金采用的工艺为钛矿物制备海绵钛，再以海绵钛制备钛合金。冶金过程中通常会用到钛铁等合金进行合金化，但是常规的40钛铁、70钛铁中含有较高的氮含量，而且氮含量的波动较大，在500～7000ppm范围内进行波动，采用这种钛铁进行合金化的过程中极易造成产品成分或性能的失控。

因此，如何优化炼钢过程中的合金化使获得的产品成分稳定，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种炼钢方法，本发明提供的炼钢方法获得的产品成分稳定。

一种炼钢方法，其特征在于，将海绵钛直接用于炼钢过程中的合金化。

在本发明中，所述炼钢方法优选冶炼对钛成分具有要求的钢种，在本发明中，所述炼钢的钢种中Ti的质量含量优选为0.010～0.070％，更优选为0.020～0.050％，最优选为0.030～0.040％。在本发明中，所述炼钢的钢种中N的质量含量优选≤0.005％，更优选≤0.0035％，最优选≤0.003％。

在本发明中，所述炼钢方法优选冶炼M3A35、M3A30、X80等钢种。在本发明中，所述M3A35钢种中Ti的质量含量优选为0.020～0.050％，更优选为0.030～0.040％，最优选为0.035％；N的质量含量优选≤0.003％。在本发明中，所述M3A30钢种中Ti的质量含量优选为0.050～0.070％，更优选为0.055～0.065％，最优选为0.060％；N的质量含量优选≤0.0035％。在本发明中，所述X80钢种中Ti的质量含量优选为0.010～0.020％，更优选为0.012～0.18％，最优选为0.014～0.016％；N质量含量优选≤0.005％。

在本发明中，优选将海绵钛直接用于炼钢过程中的钛合金化。在本发明中，所述炼钢的方法优选包括转炉工序、LF炉精炼和RH精炼。

在本发明中，所述转炉工序优选为：

在冶炼前、中期，向转炉中加入冷却剂；

转炉冶炼终点向炉内加入高镁石灰和改质剂稠渣处理，出钢；

出钢后向钢包中加入活性石灰和调渣剂。

在本发明中，所述冷却剂优选为含铁渣钢，即废钢等含铁物料，可根据转炉入炉温度来定，加入量优选为0～80kg/t_钢，更优选为5～60kg/t_钢，更优选为10～50kg/t_钢，更优选为20～40kg/t_钢，最优选为25～35kg/t_钢。

在本发明中，所述高镁石灰的主要化学成分优选为MgCO₃，一般在转炉出钢稠渣时使用，可用部分碳酸钙代替。在本发明中，所述高镁石灰的加入量优选为4～6kg/t_钢，更优选为4.5～5.5kg/t_钢，最优选为5kg/t_钢。

在本发明中，所述改质剂的成分优选为：

40～70wt％的CaO；

20～40wt％的Al₂O₃；

P≤0.1wt％；

S≤0.1wt％。

在本发明中，所述改质剂的加入量优选为1～3kg/t_钢，更优选为1.5～2.5kg/t_钢，最优选为2kg/t_钢。

在本发明中，所述稠渣处理的时间优选为2～4min，更优选为2.5～3.5min，最优选为3min。

在本发明中，所述出钢过程中钢包净空优选为400～600mm，更优选为450～550mm，最优选为480～520mm。

在本发明中，所述出钢过程中优选吹炼结束至出钢进行底吹氩气1～3min，更优选为1.5～2.5min，最优选为1.8～2.2min；所述出钢过程中的单砖流量优选为60～80Nm³/h，更优选为65～75Nm³/h，最优选为68～72Nm³/h；所述单砖流量是指每块透气砖通过底吹气体的流量。在本发明中，所述出钢过程中转炉终点控制碳优选为0.06～0.08wt％，更优选为0.065～0.075wt％，最优选为0.068～0.072wt％；终点钢渣中TFe优选为10～18wt％，更优选为12～16wt％，最优选为13～15wt％。

在本发明中，出钢后向钢包中加入活性石灰石的用量优选为1～4kg/t_钢，更优选为1～3kg/t_钢，最优选为1.5～2.5kg/t_钢。

在本发明中，所述调渣剂的用量优选为1～4kg/t_钢，更优选为1～3kg/t_钢，最优选为1.5～2.5kg/t_钢。

在本发明中，所述出钢后的转炉下渣量优选控制在钢包渣后≤60mm，更优选≤55mm，最优选≤50mm。

在本发明中，所述LF炉精炼优选为：

钢水到达处理位，加入活性石灰和调渣剂。

在本发明中，所述活性石灰石的加入量优选为1～3kg/t_钢，更优选为1.5～2.5kg/t_钢，最优选为1.8～2.2kg/t_钢。在本发明中，所述调渣剂的加入量优选为1～3kg/t_钢，更优选为1.5～2.5kg/t_钢，最优选为1.8～2.2kg/t_钢。

在本发明中，所述LF炉精炼过程中优选钢包底吹氩气，氩气的流量优选为400～800NL/min，更优选为500～700NL/min，最优选为550～650NL/min；所述LF炉精炼过程中优选加热过程中防止钢水裸露。

在本发明中，所述RH精炼优选为：

加入钢水深脱碳剂后加入调渣剂，再进行钛合金化处理。

在本发明中，所述钢水深脱碳剂的成分优选为：

10～30wt％的CaO；

10～30wt％的Al₂O₃；

10～30wt％的FeO；

0～6wt％的CaF₂；

SiO₂≤5wt％；

MgO≤5wt％；

P＜0.10wt％；

S＜0.15wt％；

余量为不可避免的杂质。

在本发明中，所述钢水深脱碳剂中CaO/Al₂O₃的质量比优选为12:7～3:1。在本发明中，所述钢水深脱碳剂优选为球状，其直径优选为20～30mm，更优选为22～28mm，最优选为24～26mm。在本发明中，所述钢水深脱碳剂的制备方法优选为：

将刚玉渣、生石灰、氧化铁皮、萤石和无碳粘结剂混合均匀后压制成球状。

在本发明中，所述氧化铁皮和无碳粘结剂的粒度优选为100～600nm，更优选为200～500nm，最优选为300～400nm；所述刚玉渣、生石灰和萤石的粒度优选为1～3mm，更优选为1.5～2.5mm，最优选为1.8～2.2mm。

在本发明中，所述加入钢水深脱碳剂进行脱碳的时间优选为4～8min，更优选为5～7min，最优选为5.5～6.5min。在本发明中，所述钢水深脱碳剂的加入量优选为0.5～2.5kg/t_钢，更优选为1～2kg/t_钢，更优选为1.2～1.8kg/t_钢，最优选为1.4～1.6kg/t_钢。

在本发明中，所述RH精炼过程中优选全程钢包底吹氩气；RH精炼结束后优选向钢包表面加入调渣剂；所述调渣剂的加入量优选为1～2kg/t_钢，更优选为1.2～1.8kg/t_钢，最优选为1.4～1.6kg/t_钢。在本发明中，加入调渣剂调渣后钢包渣中氧化铁优选≤2wt％，更优选≤1.5wt％，最优选≤1.5wt％；CaO和Al₂O₃的质量比优选为(1～2):1，更优选为(1.2～1.8):1，最优选为(1.4～1.6):1；Al₂O₃的质量含量优选为20～40％，更优选为25～35％，最优选为28～32％；SiO₂的质量含量优选≤10％，更优选≤8％，最优选≤6％。

本发明通过控制转炉工艺参数，制定转炉出钢与LF精炼分别调渣的钢包顶渣改质工艺，并控制精炼结束钢包顶渣成分，能够使钢中具有良好的钛收得率，从而稳定钢中的钛含量以及产品的性能。

在本发明中，所述RH精炼过程中优选调渣剂加入2～4min后加入海绵钛进行钛的合金化，更优选为2.5～3.5min，最优选为3min。在本发明中，所述钛的合金化过程中加入海绵钛的用量优选按照下述公式进行计算：

(钢水量×钢种钛含量)/(海绵钛钛含量×收得率)。

在本发明中，所述钛的合金化过程中加入海绵钛的用量优选为0.3～1.3kg/t_钢，更优选为0.5～1kg/t_钢，最优选为0.6～0.8kg/t_钢。

在本发明中，加入海绵钛的粒度优选为10～50mm，更优选为20～40mm，最优选为25～35mm。

在本发明中，加入海绵钛的过程中钢包不吹氩，加入海绵钛结束后钢包底部吹氩气，所述吹氩气的时间优选为4～6min，更优选为4.5～5.5min，最优选为4.8～5.2min。

在本发明中，所述海绵钛为海绵状金属钛，所述海绵钛的纯度优选为99.1～99.7％，更优选为99.3～99.5％，最优选为99.4～99.6％；所述海绵钛中杂质元素总的质量含量优选为0.3～0.9％，更优选为0.4～0.8％，最优选为0.5～0.7％；所述海绵钛中氧的质量含量优选为0.06～0.2％，更优选为0.1～0.18，最优选为0.14～0.16％。在本发明中，所述海绵钛中氮的质量含量优选为≤0.035％，更优选为≤0.025％，最优选为≤0.015。在本发明中，所述海绵钛的硬度优选为100～157，更优选为110～150，更优选为120～140，最优选为125～135。本发明对所述海绵钛的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的海绵钛即可，可由市场购买获得。在本发明中，所述海绵钛优选为钛质量含量≥50％的海绵状合金，所述钛的质量含量更优选为99.5～99.8％。

与现有技术相比，本发明利用海绵钛的氮含量低而且稳定，保证了炼钢后获得的产品中钛收得率高而且氮含量稳定，因此本发明提供的炼钢方法能够获得成分稳定的产品，这种产品具有良好的性能稳定性。

具体实施方式

下面将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经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。

本发明以下实施例所用到的海绵钛为锦州圣和金属材料有限公司提供的，钛质量含量为99.7％；氮的质量含量为0.01％。

所用的调渣剂为郑州东升冶金新材料有限公司提供的。

所用的改质剂的成分为：50wt％的CaO；30wt％的Al₂O₃；P≤0.1wt％；S≤0.1wt％。

所用的钢水深脱碳剂的成分为：20wt％的CaO；20wt％的Al₂O₃；20wt％的FeO；3wt％的CaF₂；SiO₂≤3wt％；MgO≤3wt％；P＜0.1wt％；S＜0.15wt％；余量为不可避免的杂质。

实施例1

转炉工艺：在冶炼前、中期，向转炉中加入含铁渣钢冷却剂，转炉冶炼终点向炉内加入5.0kg/t_钢的高镁石灰和2.0kg/t_钢改质剂进行稠渣处理3min后，出钢，确保钢包净空450mm；吹炼结束至出钢进行底吹氩气2min，单砖流量为60Nm³/h；转炉终点控制C为0.08wt％，终点钢渣中TFe为10wt％；转炉出钢后钢包中加入2.2kg/t钢活性石灰和3.5kg/t钢调渣剂；出钢后转炉下渣量控制在钢包渣厚55mm；

LF过程控制：钢水达到处理位，加入3.0kg/t_钢活性石灰石和1.5kg/t_钢的调渣剂；钢包底吹氩气，氩气流量为800NL/min；加热过程防止钢水裸露；

RH过程控制：RH脱碳处理4min时，向真空室内加入钢水深脱碳剂2.5kg/t_钢；RH真空处理结束后，向钢包表面加入1.0kg/t_钢的调渣剂，调渣后钢包中氧化铁为1.0wt％，CaO和Al₂O₃的质量比为1.0:1，Al₂O₃为25wt％；SiO₂为8wt％；调渣剂加入反应2min后，加入粒度为10～50mm海绵钛进行钛合金化，海绵钛的加入量为1.3kg/t_钢，处理结束，钢包底吹氩气精炼6min。

分别采用热导法和变色酸光度法测定氮、钛含量。未进行钛合金化处理前的钢水中Ti的质量含量为0.0015％，N的质量含量为0.0037％；钛合金化后钢水中Ti的质量含量为0.116％，N的质量含量为0.0037％，钛收得率为92％，N的成分稳定。

实施例2

转炉工艺：在冶炼前、中期，向转炉中加入含铁渣钢冷却剂，转炉冶炼终点向炉内加入3.0kg/t_钢的高镁石灰和2.3kg/t_钢改质剂进行稠渣处理3min后，出钢，确保钢包净空400mm；吹炼结束至出钢进行底吹氩气2min，单砖流量为72Nm³/h；转炉终点控制C为0.06wt％，终点钢渣中TFe为18wt％；转炉出钢后钢包中加入4.0kg/t钢活性石灰和2.0kg/t钢调渣剂；出钢后转炉下渣量控制在钢包渣厚54mm；

LF过程控制：钢水达到处理位，加入1.0kg/t_钢活性石灰石和1.5kg/t_钢的调渣剂；钢包底吹氩气，氩气流量为400NL/min；加热过程防止钢水裸露；

RH过程控制：RH脱碳处理6min时，向真空室内加入钢水深脱碳剂1.6kg/t_钢；RH真空处理结束后，向钢包表面加入1.0kg/t_钢的调渣剂，调渣后钢包中氧化铁为1.5wt％，CaO和Al₂O₃的质量比为1.5:1，Al₂O₃为30wt％；SiO₂为6wt％；调渣剂加入反应3min后，加入粒度为10～50mm海绵钛进行钛合金化，海绵钛的加入量为76Kg，处理结束，钢包底吹氩气精炼5min。

按照实施例1的方法测定氮、钛含量，未进行钛合金化处理前的钢水中Ti的质量含量为0.0017％，N的质量含量为0.0029％；钛合金化后钢水中Ti的质量含量为0.035％，N的质量含量为0.0029％，钛收得率为93％，N的成分稳定。

实施例3

转炉工艺：在冶炼前、中期，向转炉中加入含铁渣钢冷却剂，转炉冶炼终点向炉内加入4.5kg/t_钢的高镁石灰和1.5kg/t_钢改质剂进行稠渣处理3min后，出钢，确保钢包净空500mm；吹炼结束至出钢进行底吹氩气3min，单砖流量为65Nm³/h；转炉终点控制C为0.07wt％，终点钢渣中TFe为15wt％；转炉出钢后钢包中加入3.0kg/t_钢活性石灰和1.5kg/t钢调渣剂；出钢后转炉下渣量控制在钢包渣厚45mm；

LF过程控制：钢水达到处理位，加入2.0kg/t_钢活性石灰石和3.0kg/t_钢的调渣剂；钢包底吹氩气，氩气流量为600NL/min；加热过程防止钢水裸露；

RH过程控制：RH脱碳处理8min时，向真空室内加入钢水深脱碳剂0.8kg/t_钢；RH真空处理结束后，向钢包表面加入2.0kg/t_钢的调渣剂，调渣后钢包中氧化铁为1.8wt％，CaO和Al₂O₃的质量比为1.3:1，Al₂O₃为35wt％；SiO₂为7wt％；调渣剂加入反应3min后，加入粒度为10～50mm海绵钛进行钛合金化，海绵钛的加入量为84Kg，处理结束，钢包底吹氩气精炼4min。

按照实施例1的方法测定氮、钛含量，未进行钛合金化处理前的钢水中Ti的质量含量为0.0006％，N的质量含量为0.0020％；钛合金化后钢水中Ti的质量含量为0.037％，N的质量含量为0.0020％，钛收得率为92％，N的成分稳定。

比较例1

按照实施例3的方法进行炼钢，与实施例3的区别在于，钛合金化处理的方法为：

加入钛线进行钛的合金化，钛线的喂线速度为6m/s，钛线为复合包芯线，其芯粉成分为：TiFe 40wt％；Al粉30wt％；铁钙粉10wt％；芯粉的粒度为0.1～2mm；钛线外皮为低碳钢钢皮。

按照实施例1的方法测定氮、钛含量，未进行钛合金化处理前的钢水中Ti的质量含量为0.0006％，N的质量含量为0.0021％；钛合金化后钢水中Ti的质量含量为0.033％，N的质量含量为0.0025％，钛收得率为89％，增N较高。

由以上实施例可知，本发明提供了一种炼钢方法，将海绵钛直接用于炼钢过程中的合金化。本发明采用海绵钛进行合金化，海绵钛氮含量低而且稳定，本发明采用海绵钛进行合金化，制备得到产品中钛元素的收得率较高而且氮元素含量稳定，使产品的成分稳定进而具有稳定的性能。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种炼钢方法，其特征在于，将海绵钛直接用于炼钢过程中的合金化。

2.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述炼钢的钢种中Ti的质量含量为0.010～0.070％；

所述炼钢的钢种中N的质量含量≤0.005％。

3.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述炼钢的方法包括：

转炉工序、LF炉精炼和RH精炼。

4.根据权利要求3所述的炼钢方法，其特征在于，所述转炉工序包括：

在冶炼前、中期，向转炉中加入冷却剂；

转炉冶炼终点向炉内加入高镁石灰和改质剂稠渣处理，出钢；

出钢后向钢包中加入活性石灰和调渣剂。

5.根据权利要求3所述的炼钢方法，其特征在于，所述LF炉精炼包括：

钢水达到处理位，加入活性石灰和调渣剂。

6.根据权利要求3所述的炼钢方法，其特征在于，所述RH精炼包括：

加入钢水深脱碳剂后加入调渣剂，再加入海绵钛进行钛合金化处理。

7.根据权利要求6所述的炼钢方法，其特征在于，加入调渣剂2～4min后加入海绵钛进行钛合金化处理。

8.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述海绵钛中Ti的质量含量≥50％；

N的质量含量为≤0.035％。

9.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述海绵钛的粒度为10～50mm。

10.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，所述合金化的过程中海绵钛的加入量为0.3～1.3kg/t_钢。