CN109207672A - 一种超低磷钢生产过程中的排渣方法以及超低磷钢的生产方法 - Google Patents

一种超低磷钢生产过程中的排渣方法以及超低磷钢的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，涉及钢铁冶炼技术领域，其先将钢水与石灰混合，碱性渣；再用氧气吹炼，增加碱性渣的氧化性；最后加入含碳还原剂，在碳被氧化，释放出大量的一氧化碳气体过程中，磷酸盐被捕捉，使碱性渣被迅速泡沫化，并由钢包口溢出，使磷不再具备向钢水中回磷的条件。该排渣方法的操作简单方便，对设备要求不高，并且具有较好的脱磷效果，可用于制备含磷<0.003％超低磷钢。一种超低磷钢的生产方法，其包括上述超低磷钢生产过程中的排渣方法，以及排渣后的精炼和铸锭。该生产方法的脱磷效果好，生产成本低，可以高效生产含磷<0.003％的超低磷钢。

Description

一种超低磷钢生产过程中的排渣方法以及超低磷钢的生产 方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体而言，涉及一种超低磷钢生产过程中的排渣方法以及超低磷钢的生产方法。
背景技术
磷在钢中是溶于铁素体中，磷在钢液中的稳定存在形式是Fe2P、Fe3P，结晶过程易偏析；磷能显著降低钢的韧性，尤其是回火韧性和低温冲击韧性，即提高钢的冷脆性。所以，有些钢种对磷含量有较高要求，如深冲钢、汽车用表面硬化钢、超低碳钢、高级别管线钢等。
脱磷的方法通常有三种：1、铁水预处理脱磷；2、转炉双联脱磷；3、钢水炉外脱磷。脱磷效果通常是：1、铁水预处理脱磷的脱磷水平为0.01-0.02％；2、转炉双联脱磷的脱磷水平为小于0.01％；3、钢水炉外脱磷的水平为小于0.01％。低磷钢的生产工艺通常也是铁水预处理脱磷、转炉双联脱磷、钢水炉外脱磷。然而现有技术中生产工艺，其脱磷效果普遍偏低，脱磷后钢水中磷含量W(P)&gt;0.005％，难以达到W(P)≦0.003％的效果，达不到高级钢对脱磷的要求水平，若要达到高级脱磷用钢，则需增加巨大金额的设备投资，增加吨钢铁耗，或吨钢电耗，增加较大的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，其操作简单方便，对设备要求不高，并且具有较好的脱磷效果。
本发明的另一目的在于提供一种超低磷钢的生产方法，其生产成本低，脱磷效果好，可以高效生产W(P)≦0.003％的超低磷钢。
本发明的实施例是这样实现的：
一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，其包括：
将钢水倒入钢包的同时，随钢水加入石灰，以提前化渣并形成碱性渣；
在钢包顶部吹氧，底部吹氩以进行吹炼；
将钢包倾斜，使钢水面接近钢包口；
加入含碳还原剂，使碱性渣泡沫化，并由钢包口溢出。
一种超低磷钢的生产方法，其包括上述超低磷钢生产过程中的排渣方法，以及排渣后的精炼和铸锭。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，其先将钢水与石灰混合，碱性渣；再用氧气吹炼，增加碱性渣的氧化性；最后加入含碳还原剂，在碳被氧化，释放出大量的一氧化碳气体过程中，磷酸盐被捕捉，使碱性渣被迅速泡沫化，并由钢包口溢出，使磷不再具备向钢水中回磷的条件。该排渣方法的操作简单方便，对设备要求不高，并且具有较好的脱磷效果，可用于制备含磷&lt;0.003％超低磷钢。
本发明实施例还提供了一种超低磷钢的生产方法，其包括上述超低磷钢生产过程中的排渣方法，以及排渣后的精炼和铸锭。该生产方法的脱磷效果好，生产成本低，可以高效生产含磷&lt;0.003％的超低磷钢。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种超低磷钢生产过程中的排渣方法以及超低磷钢的生产方法进行具体说明。
本发明实施例提供了一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，其包括：
S1.将钢水倒入钢包的同时，随钢水加入石灰，以提前化渣并形成碱性渣。
其中，以钢水的质量计，石灰的添加量为0.5～3kg/t；优选地，石灰的添加量为0.7～1kg/t。石灰的加入一方面可以促进提前化渣，另一方面可以将炉渣变成碱性渣，增强对于磷的吸收。
优选地，在将转炉或中频炉中的钢水倒入钢包之前，可以先将已有的炉渣撇去或通过挡渣的方法将炉渣档在转炉或中频炉内，目的是将已经含磷的炉渣先行去除，减少后续排渣的工作量。
进一步地，本发明实施例所提供的一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，还包括：
S2.在钢包顶部吹氧，底部吹氩以进行吹炼。
为了方便后续的倾斜操作，可先将钢包吊至具有倾覆功能的钢包吹炼工位，再采取自耗式涂层吹氧管进行顶部吹氧操作。其中，对钢包的顶部进行吹氧的供氧强度为50～300NL/(min·t)，压力为0.5～2.0MPa；优选地，供氧强度为100～150NL/(min·t)，压力为0.8～1.2MPa。向钢包顶部吹氧可以将钢水环境变成氧化性环境，使磷被氧化而进入碱性渣中，生成4CaO*P2O5磷酸钙盐。
对钢包的底部进行吹氩的压力为0.3～0.8MPa；优选地，压力为0.4～0.6MPa。在钢包底部吹氩气可以增加钢水的搅拌，促使磷更快速的氧化并进入到碱性渣中。
可选地，在进行吹炼的过程中，可以通过加入萤石来调节碱性渣的粘稠度，让碱性渣更好的对磷进行吸附，更加利于后续处理。优选地，以钢水的质量计，萤石的添加量为0.5～3kg/t；优选地，萤石的添加量为1～1.5kg/t。优选地，萤石的添加在吹氧吹氩开始2min后进行，此时磷已经开始氧化并与碱性渣结合，添加萤石的效果更佳。
进一步地，吹炼的时长为10～30min，经过吹炼之后，碱性渣中的FeO含量为10％～30％；优选地，吹炼的时长为15～20min，经过吹炼之后，碱性渣中的FeO含量为15％～20％。当碱性渣中的FeO含量在上述范围内时，即达到了氧化除磷的先决条件，可以进行下一步的除渣操作。
进一步地，本发明实施例所提供的一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，还包括：
S3.将钢包倾斜，使钢水面接近钢包口。
S4.加入含碳还原剂，使碱性渣泡沫化，并由钢包口溢出。
对钢包的倾斜是为了利于后续泡沫化后的碱性渣能够顺利排出，钢水面与钢包口的距离适宜，距离太远会导致碱性渣的排放不彻底，会有碱性渣残余。而钢水面与钢包口的距离太近则会在排渣过程中造成钢水的流失，影响产量。优选地，将钢包倾斜，使钢水面低于钢包口50～200mm；更为优选地，钢水面低于钢包口80～120mm。
此外，钢包的倾斜角度为10～35度；优选地，钢包的倾斜角度为20～30度。钢包朝向钢包口倾斜，有利于泡沫渣剧烈产生时，渣子只有从钢包口溢流，而不至于四处溢流不受控制。值得注意的是，钢包的倾斜角度也不宜过大，避免钢水溢流引发安全事故。
进一步地，含碳还原剂包括碳化钙和增碳剂中的至少一种。当选择碳化钙作为含碳还原剂时，碳化钙的粒度为5～20mm，以钢水的质量计，碳化钙的加入量为0.3～0.7kg/t；优选地，碳化钙的加入量为0.5～0.6kg/t。当选择增碳剂作为含碳还原剂时，增碳剂的粒度为0.5～1mm，以钢水的质量计，增碳剂的加入量为0.2～0.5kg/t；优选地，增碳剂为活性炭，活性炭的加入量为0.3～0.4kg/t。含碳还原剂可以与碱性渣中的FeO反应，瞬时产生大量CO气体微泡，大量CO气体微泡使其炉渣瞬间产生剧烈泡沫化反应，并定向从钢包口快速溢出，从而达到排渣的目的。同时，如金属锌、铅、锡等对钢铁有危害作用的低熔点金属的蒸汽很容易被CO气体带出，净化了钢液，使高级钢强度及韧性有显著提高。此外，CO出液面后，进一步被氧化成CO2，避免了对空气的污染以及对操作人员的人身损害。
进一步地，本发明实施例还提供了一种超低磷钢的生产方法，其包括上述超低磷钢生产过程中的排渣方法，以及排渣后的精炼和铸锭。
在完成排渣后，将钢包由倾斜转向复位，并向钢水中加入铝，保持吹氩搅拌2～4min，以完成脱氧精炼，精炼完成后便可浇注成钢锭或连铸坯。优选地，铝的加入量为0.2～0.4kg/t。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种超低磷钢的生产方法，其具体制备步骤如下：
S1.经转炉或中频炉冶炼后的钢水经撇渣后倒入钢水包内，在钢水倒入钢包的同时，随钢流加入0.8kg/t石灰，以提前化渣，并造碱性渣。
S2.将钢包吊至具有倾覆功能的钢包吹炼工位，采取自耗式涂层吹氧管进行顶部吹氧操作，供氧强度120NL/(min·t)，压力0.9MPa。同时，钢包底部吹氩进行搅拌，氩气压力0.45MPa。
S3.吹氧吹氩2min后，一次性加入1.2kg/t萤石球，作为化渣剂调节渣粘稠度，整体吹炼时间控制在18min，以钢包顶渣中FeO含量18％为宜。
S4.将钢包进行倾覆，视装钢量倾覆角度为20°，钢水面低于钢包口100mm，调氩气压力0.5MPa和氧气量130NL/(min·t)，加大钢渣搅拌强度。
S5.向钢包内加入CaC，加入量为0.56kg/t，使CaC与FeO迅速反应，瞬时产生大量CO气体微泡，大量CO气体微泡使其炉渣瞬间产生剧烈泡沫化反应，并定向从钢包口快速溢出，排渣率大于95％。
S6.磷排出后，停止钢包顶吹氧，将钢包由倾斜恢复到正位，然后再向钢液中加铝粒0.3kg/t，吹氩再持续3分钟，完成脱氧精炼。
S7.精炼完成后浇注钢锭或连铸坯。
经检测，本实施例制备得到的钢锭或连铸坯中，含磷量为0.0015％～0.0018％。
实施例2
本实施例提供了一种超低磷钢的生产方法，其具体制备步骤如下：
S1.经转炉或中频炉冶炼后的钢水经撇渣后倒入钢水包内，在钢水倒入钢包的同时，随钢流加入1.0kg/t石灰，以提前化渣，并造碱性渣。
S2.将钢包吊至具有倾覆功能的钢包吹炼工位，采取自耗式涂层吹氧管进行顶部吹氧操作，供氧强度140NL/(min·t)，压力1.1MPa，钢包底部通氩进行吹氩操作，氩气压力0.5MPa。
S3.吹氧吹氩3min后，一次性加入1.4kg/t萤石球，作为化渣剂调节渣粘稠度，整体吹炼时间控制在20min，以钢包顶渣中FeO含量20％为宜。
S4.将钢包进行倾覆，视装钢量倾覆角度为25°，钢水面低于钢包口120mm。
S5.向钢包内加入0.4kg/t的活性炭，瞬时产生大量CO气体微泡，大量CO气体微泡使其炉渣瞬间产生剧烈泡沫化反应，并定向从钢包口快速溢出，排渣率大于95％。
S6.磷排出后，停止钢包顶吹氧，将钢包由倾斜恢复到正位，然后再向钢液中加铝粒0.3kg/t，吹氩再持续2.5min，完成脱氧精炼。
S7.精炼完成后浇注钢锭或连铸坯。
经检测，本实施例制备得到的钢锭或连铸坯中，含磷量为0.0017％～0.0020％。
实施例3
本实施例提供了一种超低磷钢的生产方法，其具体制备步骤如下：
S1.经转炉或中频炉冶炼后的钢水经撇渣后倒入钢水包内，在钢水倒入钢包的同时，随钢流加入3.0kg/t石灰，以提前化渣，并造碱性渣。
S2.将钢包吊至具有倾覆功能的钢包吹炼工位，采取自耗式涂层吹氧管进行顶部吹氧操作，供氧强度300NL/(min·t)，压力2.0MPa，钢包底部通氩进行吹氩操作，氩气压力0.8MPa。
S3.吹氧吹氩3min后，一次性加入0.5kg/t萤石球，作为化渣剂调节渣粘稠度，整体吹炼时间控制在30min，以钢包顶渣中FeO含量28％为宜。
S4.将钢包进行倾覆，视装钢量倾覆角度为10°，钢水面低于钢包口200mm。
S5.向钢包内加入0.7kg/t的活性炭，瞬时产生大量CO气体微泡，大量CO气体微泡使其炉渣瞬间产生剧烈泡沫化反应，并定向从钢包口快速溢出，排渣率大于95％。
S6.磷排出后，停止钢包顶吹氧，将钢包由倾斜恢复到正位，然后再向钢液中加铝粒0.4kg/t，吹氩再持续4min，完成脱氧精炼。
S7.精炼完成后浇注钢锭或连铸坯。
经检测，本实施例制备得到的钢锭或连铸坯中，含磷量为0.0023％～0.0026％。
实施例4
本实施例提供了一种超低磷钢的生产方法，其具体制备步骤如下：
S1.经转炉或中频炉冶炼后的钢水经撇渣后倒入钢水包内，在钢水倒入钢包的同时，随钢流加入0.5kg/t石灰，以提前化渣，并造碱性渣。
S2.将钢包吊至具有倾覆功能的钢包吹炼工位，采取自耗式涂层吹氧管进行顶部吹氧操作，供氧强度50NL/(min·t)，压力0.5MPa，钢包底部通氩进行吹氩操作，氩气压力0.3MPa。
S3.吹氧吹氩3min后，一次性加入3kg/t萤石球，作为化渣剂调节渣粘稠度，整体吹炼时间控制在10min，以钢包顶渣中FeO含量12％为宜。
S4.将钢包进行倾覆，视装钢量倾覆角度为35°，钢水面低于钢包口50mm。
S5.向钢包内加入0.3kg/t的活性炭，瞬时产生大量CO气体微泡，大量CO气体微泡使其炉渣瞬间产生剧烈泡沫化反应，并定向从钢包口快速溢出，排渣率大于95％。
S6.磷排出后，停止钢包顶吹氧，将钢包由倾斜恢复到正位，然后再向钢液中加铝粒0.2kg/t，吹氩再持续2min，完成脱氧精炼。
S7.精炼完成后浇注钢锭或连铸坯。
经检测，本实施例制备得到的钢锭或连铸坯中，含磷量为0.0025％～0.0028％。
综上所述，本发明实施例提供了一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，其先将钢水与石灰混合，碱性渣；再用氧气吹炼，增加碱性渣的氧化性；最后加入含碳还原剂，在碳被氧化，释放出大量的一氧化碳气体过程中，磷酸盐被捕捉，使碱性渣被迅速泡沫化，并由钢包口溢出，使磷不再具备向钢水中回磷的条件。该排渣方法的操作简单方便，对设备要求不高，并且具有较好的脱磷效果，可用于制备含磷&lt;0.003％超低磷钢。
本发明实施例还提供了一种超低磷钢的生产方法，其包括上述超低磷钢生产过程中的排渣方法，以及排渣后的精炼和铸锭。该生产方法的脱磷效果好，生产成本低，可以高效生产含磷&lt;0.003％的超低磷钢。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超低磷钢生产过程中的排渣方法，其特征在于，包括：
将钢水倒入钢包的同时，随钢水加入石灰，以提前化渣并形成碱性渣；
在所述钢包顶部吹氧，底部吹氩以进行吹炼；
将所述钢包倾斜，使钢水面接近钢包口；
加入含碳还原剂，使所述碱性渣泡沫化，并由所述钢包口溢出。
2.根据权利要求1所述的排渣方法，其特征在于，以所述钢水的质量计，所述石灰的添加量为0.5～3kg/t；优选地，所述石灰的添加量为0.7～1kg/t。
3.根据权利要求1所述的排渣方法，其特征在于，对所述钢包的顶部进行吹氧的供氧强度为50～300NL/(min·t)，压力为0.5～2.0MPa；优选地，供氧强度为100～150NL/(min·t)，压力为0.8～1.2MPa。
4.根据权利要求1所述的排渣方法，其特征在于，对所述钢包的底部进行吹氩的压力为0.3～0.8MPa；优选地，压力为0.4～0.6MPa。
5.根据权利要求1所述的排渣方法，其特征在于，在进行吹炼的过程中，加入萤石来调节所述碱性渣的粘稠度；优选地，以所述钢水的质量计，所述萤石的添加量为0.5～3kg/t；优选地，所述萤石的添加量为1～1.5kg/t。
6.根据权利要求1所述的排渣方法，其特征在于，吹炼的时长为10～30min，经过吹炼之后，所述碱性渣中的FeO含量为10％～30％；优选地，吹炼的时长为15～20min，经过吹炼之后，所述碱性渣中的FeO含量为15％～20％。
7.根据权利要求1所述的排渣方法，其特征在于，将所述钢包倾斜，使所述钢水面低于所述钢包口50～200mm；优选地，所述钢水面低于所述钢包口80～120mm。
8.根据权利要求7所述的排渣方法，其特征在于，所述钢包的倾斜角度为10～35度；优选地，所述钢包的倾斜角度为20～30度。
9.根据权利要求8所述的排渣方法，其特征在于，所述含碳还原剂包括碳化钙和增碳剂中的至少一种；优选地，所述碳化钙的粒度为5～20mm，以所述钢水的质量计，所述碳化钙的加入量为0.3～0.7kg/t；优选地，所述增碳剂的粒度为0.5～1mm，以所述钢水的质量计，所述增碳剂的加入量为0.2～0.5kg/t。
10.一种超低磷钢的生产方法，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的超低磷钢生产过程中的排渣方法，以及排渣后的精炼和铸锭。
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