CN109022664B - 一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种使用含钒钛铁水冶炼Ti‑IF钢的方法，以含钒钛铁水为原料，经提钒转炉预脱磷、脱钒、脱硅，复合喷吹脱硫，炼钢转炉脱碳、脱磷，RH精炼工序得到Ti‑IF钢。本发明解决了两个方面的问题，一是含钒钛铁水P含量较高，单一采用转炉冶炼脱磷困难，导致钢水终点磷含量偏高；二是含钒钛铁水热量不足，采用补热的方法，取消LF升温工序，避免LF升温的过程钢中氮含量升高和工序能耗。本发明在提高Ti‑IF钢质量的同时，控制钢中T[O]含量降低至0.0020%以下，缩短工艺流程，提高生产效率，降低生产工序能耗。

Description

一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法。
背景技术
IF钢广泛应用于汽车和高档家电面板，评价IF钢质量的高低，取决于C、P、S、N及T[O]含量的控制水平，要求其具有良好的洁净度、较低的残余元素，良好的延展性和表面质量，而上述成分指标直接决定其延展性和表面质量。因此，采用普通铁水冶炼此钢种具有一定的难度，对于使用含钒钛铁水冶炼此钢种难度更高。
CN104060045A公开了一种钒钛铁水冶炼低氧低碳IF钢的方法，该方法包括以下步骤：1）将含钒钛铁水兑入1号转炉内，进行提钒冶炼；2）将提钒后得到的半钢进行脱硫处理；3）将脱硫后得到的半钢进行吹氧造渣，然后进行挡渣出钢，得到第一钢水；4）将所述第一钢水进行LF炉精炼，得到第二钢水；5）使所述第二钢水进入RH处理工位，真空条件下进行脱碳脱氧处理；6）向经过脱氧处理后得到的钢水中加入第二含铝调渣剂，得到第三钢水，然后将所述第三钢水进行连铸。该方法在有效提取钒资源的同时，结合应用调渣剂能够生产低氧低碳的IF钢。但是上述方案存在工序流程较长，耗能较高。本发明中取消了LF升温精炼工序同时，避免LF工艺造成钢水增氮，减轻RH精炼脱气任务，缩短RH处理时间。
CN102978505A本发明公开了一种高强IF钢的冶炼方法，包含：将脱硫铁水加入脱磷转炉和脱碳转炉进行双联冶炼，然后进行RH精炼；控制所述脱碳转炉吹炼的终点目标为O：800-1000ppm，C：0.025～0.04%，终点温度1715-1730℃；在所述脱碳转炉吹炼结束后直接出钢，在所述出钢过程，加入中碳锰铁合金，同时加入渣料对炉渣改质，所述渣料包含小粒白灰和缓释脱氧剂；所述RH精炼采用深脱碳模式，在脱碳结束和破真空后分别加入所述缓释脱氧剂对炉渣进行改质，所述缓释脱氧剂含金属铝40%-50%。该方法为公布铁水预脱磷的工艺参数，且所用的铁水为普通铁水。无钒钛元素，且磷含量仅为0.07-0.09%，冶炼难度较小。
针对含钒钛铁水冶炼难度大，开发一种短工艺流程，提高生产效率高，降低生产能耗，获得高纯净度的钢，实现综合炼钢成本低的Ti-IF钢冶炼方法具有重要意义。
T[O]含量是表征钢水洁净度的关键指标，T[O]越低表明钢水的洁净度越高。《钢铁研究》期刊公开了“超深冲Ti-IF钢的冶炼工艺控制”一文，文中介绍采用KR-BOF-RH-CC生产Ti-IF钢的方法，采用此工艺其所得Ti-IF钢的T[O]含量为0.0026-0.0032%之间。而采用本发明的方法，可使Ti-IF钢中的洁净度控制在0.0020%以下。
发明内容
本发明的目的是提供了一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，本发明在提高Ti-IF钢质量的同时，缩短工艺流程，提高生产效率，降低生产工序能耗，实现综合炼钢成本的降低。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，含钒钛铁水经提钒转炉预脱磷、脱钒、脱硅，复合喷吹脱硫，炼钢转炉脱碳、脱磷，RH精炼工序得到Ti-IF钢，具体工序如下：
（1）预脱磷、脱钒、脱硅工序：将含钒钛铁水装入提钒转炉，经本工序处理后,出钢过程加入铝块、高碳锰铁、碳粉中的任意一种或几种进行补热得到半钢Ⅰ，所述半钢Ⅰ主要成分及质量百分比如下：C：3.30-3.90%，Si≤0.010%，Mn≤0.280%，P≤0.055%，S≤0.048%，Als≤0.260%，V≤0.030%，Ti≤0.009%；所述半钢Ⅰ温度1350-1420℃；
（2）预脱硫工序：将所述半钢Ⅰ转运至脱硫站，采用复合喷吹脱硫法对半钢进行脱硫处理，得到S含量≤0.0030%的半钢Ⅱ,所述半钢Ⅱ温度1330- 1400℃；
（3）转炉炼钢脱碳、脱磷工序：将所述半钢Ⅱ装入炼钢转炉进行脱碳和再次脱磷处理；吹炼过程中转炉底吹全程吹氩，出钢过程根据终点氧含量进行脱氧合金化操作，在出钢过程中依次均匀加入合金，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀；转炉实施挡渣出钢，挡渣锥与滑板挡渣配合使用，控制挡渣锥加入时机，在挡渣锥挡渣成功时，关闭滑板，防止散流增氮，得到初始钢水Ⅰ，其化学成分组成及质量百分比如下：C：0.03-0.05%，Si≤0.01%，Mn：0.10-0.20%，P≤0.013%，S≤0.010%，N≤0.0030%，V≤0.003%，Cu≤0.05%，Cr≤0.05%，Ni≤0.05%，Mo≤0.020%，Nb≤0.005%，Asn≤0.010%，B≤0.0005%，氧活度为600-800ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素；所述初始钢水Ⅰ温度为1610- 1650℃；
（4）RH精炼工序：将所述初始钢水Ⅰ，转运至RH工序，经RH精炼得到目标成分Ti-IF钢水。
本发明所述步骤（4）中，目标成分Ti-IF钢水化学组成及质量百分比如下：C≤0.0050%，Si≤0.01%，Mn：0.10-0.20%，P≤0.013%，S≤0.010%，Als：0.020-0.050%，Ti：0.055-0.070%，N≤0.0030%，V≤0.003%，Cu≤0.05%，Cr≤0.05%，Ni≤0.05%，Mo≤0.020%，Nb≤0.005%，Asn≤0.010%，B≤0.0005%，T[O]≤0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
本发明所述步骤（4）中，目标成分Ti-IF钢水RH出站温度为1580-1600℃。
本发明所述步骤（1）中，含钒钛铁水的化学成分组成及质量百分比如下：C：4.05-4.95%，P：0.160-0.200%，Si：0.05-0.20%，Mn：0.23-0.32%，S：0.030-0.050%，V：0.160-0.210%，Ti：0.040-0.120%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，含钒钛铁水温度为1245-1295℃。
本发明所述步骤（1）中，预脱磷物料加入量：石灰20.0-30.0kg/t钢、氧化铁皮40.0-65.0kg/t钢；供氧量15-23Nm3/t钢；半钢出钢过程中加入补热物质：铝块2.0-4.0kg/t钢，高碳锰铁2.0-7.0kg/t钢，碳粉3.0-5.0kg/t钢，可一种或几种补热物质配合使用。
本发明所述步骤（2）中，喷吹氮气流量为750-1250Nm3/h，喷吹时间6.0-15.0min，颗粒镁喷入量0.5-2.0kg/t钢，钝化石灰喷入量4.0-7.0kg/t钢。
本发明所述步骤（3）中，废钢加入量为72.0-85.0kg/t钢，底吹氩强度1.0-3.0Nm3/h·t钢；石灰加入量32.0-45.0kg/t钢，轻烧白云石加入量15.0-22.0kg/t钢，氧气消耗36.0-51.0Nm3/t钢。
本发明所述步骤（3）中，出钢过程加入低碳锰铁0.5-1.15kg/t钢进行合金化，可选加入铝块0-0.5kg/t钢用于浅脱氧，防止钢水中氧活度过高。
本发明所述步骤（4）中，控制真空度50-70Pa，浸渍管插入深度500-600mm，环流量90-120Nm3/h，处理时间35-40min，RH精炼结束后镇静15-20min；脱氧合金化所用铝块和70Ti-Fe合金的加入量分别在0.5-1.5kg/t钢和0.8-1.2kg/t钢。
本发明解决了两个方面的问题，一是含钒钛铁水P含量较高，单一采用转炉冶炼脱磷困难，导致钢水磷含量偏高的问题；二是含钒钛铁水热量不足，导致LF升温的过程中能耗和钢中氮含量升高的问题。较原工艺“含钒铁水预脱磷→铁水预脱硫→BOF→LF→RH”相比，采用本发明可缩减全工艺生产周期35-42min,降低工序能耗35.5-45.0kwh/t。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明解决了含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢水中P含量超标问题，为高磷铁水冶炼IF钢或其它低磷钢种提供技术指导。2、采用本发明缩短了含钒钛铁水的冶炼IF流程，取消了LF处理工序，避免了LF升温过程导致的钢水增氮及大颗粒夹杂物的生成，为后续RH工序减轻脱气和去夹杂物的任务，较易获得高纯净度的钢水。3、本发明在提高Ti-IF钢质量的同时，控制钢中T[O]含量降低至0.0020%以下，缩短工艺流程，提高生产效率，降低生产工序能耗，实现综合炼钢成本的降低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，采用含钒钛铁水经提钒转炉预脱磷、脱钒、脱硅，复合喷吹脱硫，炼钢转炉脱碳、脱磷，RH精炼工序得到Ti-IF钢，具体工艺过程如下：
（1）预脱磷、脱钒、脱硅工序：将含钒钛铁水装入提钒转炉，本工序工艺参数：石灰加入量20.0-30.0kg/t钢、氧化铁皮加入量40.0-65.0kg/t钢，供氧量15-23Nm3/t钢，半钢出钢过程中加入补热物质：铝块2.0-4.0kg/t钢，或高碳锰铁2.0-7.0kg/t钢，或碳粉3.0-5.0kg/t钢，补热物质可以添加一种或几种配合使用，得到半钢Ⅰ，所述含钒钛铁水温度为1245-1295℃，所述半钢Ⅰ温度1350-1420℃；
（2）复合预脱硫工序：将步骤（1）中所述半钢Ⅰ转运至复合喷吹脱硫站。本工序工艺参数：喷吹氮气流量为750-1250Nm3/h，喷吹时间6.0-15.0min，颗粒镁喷入量0.5-2.0kg/t钢，钝化石灰喷入量4.0-7.0kg/t钢，得到S含量≤0.0030%的半钢Ⅱ，所述半钢Ⅱ温度1330- 1400℃；
（3）转炉炼钢脱碳、脱磷工序：将步骤（2）中所述半钢Ⅱ装入炼钢转炉。本工序工艺参数：废钢加入量为72.0-85.0kg/t钢，底吹氩流量1.0-3.0Nm3/h·t钢；石灰加入量32.0-45.0kg/t钢，轻烧白云石加入量15.0-22.0kg/t钢，氧气消耗36.0-51.0Nm3/t钢；出钢过程加入低碳锰铁0.5-1.15kg/t钢进行合金化，可选加入铝块0-0.5kg/t钢用于浅脱氧，防止钢水中氧活度过高；出钢临近结束时采用滑板挡渣和挡渣锥双重挡渣；得到氧活度为600-800ppm、温度为1610-1650℃的初始钢水Ⅰ；
（4）RH精炼工序：将步骤（3）所述初始钢水Ⅰ转运至RH精炼；本工序工艺参数：控制真空度50-70Pa，浸渍管插入深度500-600mm，环流量90-120Nm3/h，脱碳结束后分别采用铝块和70Ti-Fe合金进行脱氧合金化，铝块和70Ti-Fe合金的加入量分别在0.5-1.5kg/t钢和0.8-1.2kg/t钢，处理时间35-40min，RH精炼结束后镇静时间15-20min；出站温度为1580-1600℃，得到满足目标成分要求的TI-IF钢水。
本发明实施例以冶炼含钒钛铁水为原料，经提钒转炉预脱磷、脱钒、脱硅，复合喷吹脱硫，炼钢转炉脱碳、脱磷，RH精炼工序得到Ti-IF钢。实施例在150吨冶炼和连铸车间系统进行，冶炼车间设有三座转炉，其中一座用于预脱磷、脱钒、脱硅，另外两座用于炼钢，两座复合喷吹脱硫装置，两座RH精炼炉。具体实施生产Ti-IF的工艺步骤如下。
实施例1-9
本发明提供一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，采用含钒钛铁水经提钒转炉预脱磷、脱钒、脱硅，复合喷吹脱硫，炼钢转炉脱碳、脱磷，RH精炼工序得到Ti-IF钢，具体工艺过程如下：
（1）预脱磷、脱钒、脱硅工序：将含钒钛铁水装入提钒转炉，进行预脱磷、脱钒、脱硅工序处理，得到半钢Ⅰ；
此工序实施例1-9的含钒钛铁水初始成分及温度见表1；
此工序实施例1-9的铁水装入量、石灰加入量、氧化铁皮加入量、供氧量，以及半钢出钢过程中加入补热物质种类及添加量见表2；
半钢Ⅰ成分及温度见表3。
（2）复合预脱硫工序：将步骤（1）中所述半钢Ⅰ转运至复合喷吹脱硫站进行脱硫处理，得到半钢Ⅱ；
此工序实施例1-9的喷吹氮气流量、喷吹时间，脱硫剂颗粒镁以及钝化石灰添加量见表4；
半钢Ⅱ成分及温度见表5。
（3）转炉炼钢脱碳、脱磷工序：将步骤（2）中所述半钢Ⅱ装入炼钢转炉，出钢过程，加入低碳锰铁进行合金化，可选加入铝块用于浅脱氧，防止钢水中氧活度过高，出钢临近结束时采用滑板挡渣和挡渣锥双重挡渣，出钢后对初始钢水Ⅰ进行定氧、测温；
此工序实施例1-9底吹氩流量、石灰加入量，轻烧白云石加入量及氧气消耗参数见表6，出钢过程低碳锰铁加入量，铝块加入量见表6；
初始钢水Ⅰ化学成分、氧活度及温度见表7。
（4）RH精炼工序：将步骤（3）所述初始钢水Ⅰ转运至RH精炼，脱碳结束后分别采用铝块和70Ti-Fe合金进行脱氧合金化，得到满足目标成分要求的Ti-IF钢水；
实施例1-9控制真空度、浸渍管插入深度、环流量控制参数见表8，铝块和70Ti-Fe合金的加入量、处理时间、RH精炼结束后镇静时间控制参数见表8；
实施例1-9目标Ti-IF钢水成分、T[O]含量及温度见表9；
实施例1-9与原工艺“含钒铁水预脱磷→铁水预脱硫→BOF→LF→RH”相比，缩减全工艺生产周期、降低工序能耗数据见表10。
表1 含钒钛铁水初始成分及温度
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表2 预脱磷、脱钒、脱硅工序过程参数
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3 半钢Ⅰ成分及温度
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表4 复合喷吹脱硫工艺参数
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表5 半钢Ⅱ成分及温度
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表6 转炉炼钢脱碳、脱磷工序工艺参数
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表7 初始钢水Ⅰ成分、氧活度及温度
Figure DEST_PATH_IMAGE014
表8 RH精炼工艺参数及合金物料加入量
Figure DEST_PATH_IMAGE016
表9 目标Ti-IF钢水成分、T[O]含量及温度
Figure DEST_PATH_IMAGE018
表10 实施例1-9缩减全工艺生产周期及降低工序能耗
Figure DEST_PATH_IMAGE020
通过实施例1-9可以看出，本发明使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢，可以有效将Ti-IF钢中的C、P、S、N关键指标控制在成分要求范围之内，T[O]含量降低至0.0020%以下，解决了含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢水中P含量超标的问题，并且缩短了含钒钛铁水的冶炼Ti-IF钢的工艺流程，取消了LF处理工序，降低生产工序能耗，提高生产效率。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，其特征在于：含钒钛铁水经提钒转炉预脱磷、脱钒、脱硅，复合喷吹脱硫，炼钢转炉脱碳、脱磷，RH精炼工序得到Ti-IF钢，具体工序如下：
（1）预脱磷、脱钒、脱硅工序：将含钒钛铁水装入提钒转炉，含钒钛铁水的化学成分组成及质量百分比如下：C：4.05-4.95%，P：0.160-0.200%，Si：0.05-0.20%，Mn：0.23-0.32%，S：0.030-0.050%，V：0.160-0.210%，Ti：0.040-0.120%，其余为Fe和不可避免的杂质元素，含钒钛铁水温度为1245-1295℃；经本工序处理后,出钢过程加入铝块、高碳锰铁、碳粉中的任意一种或几种进行补热得到半钢Ⅰ，所述半钢Ⅰ主要成分及质量百分比如下：C：3.30-3.90%，Si≤0.010%，Mn≤0.280%，P≤0.055%，S≤0.048%，Als≤0.260%，V≤0.030%，Ti≤0.009%；所述半钢Ⅰ温度1350-1420℃；
（2）预脱硫工序：将所述半钢Ⅰ转运至脱硫站，采用复合喷吹脱硫法对半钢进行脱硫处理，得到S含量≤0.0030%的半钢Ⅱ,所述半钢Ⅱ温度1330- 1400℃；
（3）转炉炼钢脱碳、脱磷工序：将所述半钢Ⅱ装入炼钢转炉进行脱碳和再次脱磷处理；吹炼过程中转炉底吹全程吹氩，出钢过程根据终点氧含量进行脱氧合金化操作，在出钢过程中依次均匀加入合金，保证物料充分熔化并且钢水成分均匀；转炉实施挡渣出钢，挡渣锥与滑板挡渣配合使用，控制挡渣锥加入时机，在挡渣锥挡渣成功时，关闭滑板，防止散流增氮，得到初始钢水Ⅰ，其化学成分组成及质量百分比如下：C：0.03-0.05%，Si≤0.01%，Mn：0.10-0.20%，P≤0.013%，S≤0.010%，N≤0.0030%，V≤0.003%，Cu≤0.05%，Cr≤0.05%，Ni≤0.05%，Mo≤0.020%，Nb≤0.005%，Asn≤0.010%，B≤0.0005%，氧活度为600-800ppm,其余为Fe和不可避免的杂质元素；所述初始钢水Ⅰ温度为1610- 1650℃；
（4）RH精炼工序：将所述初始钢水Ⅰ，转运至RH工序，经RH精炼得到目标成分Ti-IF钢水，目标成分Ti-IF钢水化学组成及质量百分比如下：C≤0.0050%，Si≤0.01%，Mn：0.10-0.20%，P≤0.013%，S≤0.010%，Als：0.020-0.050%，Ti：0.055-0.070%，N≤0.0030%，V≤0.003%，Cu≤0.05%，Cr≤0.05%，Ni≤0.05%，Mo≤0.020%，Nb≤0.005%，Asn≤0.010%，B≤0.0005%，T[O]≤0.0020%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，目标成分Ti-IF钢水RH出站温度为1580-1600℃。
3.根据权利要求1或2所述的使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，预脱磷物料加入量：石灰20.0-30.0kg/t钢、氧化铁皮40.0-65.0kg/t钢；供氧量15-23Nm3/t钢；半钢出钢过程中加入补热物质：铝块2.0-4.0kg/t钢，高碳锰铁2.0-7.0kg/t钢，碳粉3.0-5.0kg/t钢，可一种或几种补热物质配合使用。
4.根据权利要求3所述的使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，喷吹氮气流量为750-1250Nm3/h，喷吹时间6.0-15.0min，颗粒镁喷入量0.5-2.0kg/t钢，钝化石灰喷入量4.0-7.0kg/t钢。
5.根据权利要求4所述的使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，废钢加入量为72.0-85.0kg/t钢，底吹氩强度1.0-3.0Nm3/h·t钢；石灰加入量32.0-45.0kg/t钢，轻烧白云石加入量15.0-22.0kg/t钢，氧气消耗36.0-51.0Nm3/t钢。
6.根据权利要求5所述的使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，出钢过程加入低碳锰铁0.5-1.15kg/t钢进行合金化，可选加入铝块0-0.5kg/t钢用于浅脱氧，防止钢水中氧活度过高。
7.根据权利要求6所述的使用含钒钛铁水冶炼Ti-IF钢的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，控制真空度50-70Pa，浸渍管插入深度500-600mm，环流量90-120Nm3/h，处理时间35-40min，RH精炼结束后镇静15-20min；脱氧合金化所用铝块和70Ti-Fe合金的加入量分别在0.5-1.5kg/t钢和0.8-1.2kg/t钢。
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