CN109355452A - 一种高磷铁水的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高磷铁水的冶炼方法,其包括铁水预脱硫、铁水初炼和转炉冶炼工序,其工艺如下所述:(1)铁水预脱硫工序:铁水进行脱硫,硫含量控制在0.010wt%及以下;(2)铁水初炼工序:铁水进行初炼,开吹后加石灰20~30kg/t,萤石1.5~3.5kg/t进行脱磷;吹炼过程中加入造渣料,转炉渣碱度控制在2.0~4.0;半钢出钢温度≤1400℃;(3)转炉冶炼工序:半钢兑入转炉进行冶炼,控制钢水P≤0.015wt%。本方法通过转炉冶炼半钢工艺,有效地脱除铁水中的磷,从而有效地控制高磷铁水的磷含量,稳定钢水内部质量,稳定控制转炉终点P≤0.015wt%,提升高磷铁水冶炼高端钢种产品的质量。
Description
技术领域
本发明属于冶炼技术领域,尤其是一种高磷铁水的冶炼方法。
背景技术
由于帘线钢、轴承钢、弹簧钢等高端钢种对磷、硫、钛等残余元素均有严格的要求,因此对原辅材料、合金等均有严格的要求,一般炼铁要求采用低磷铁矿石,为了降低炼钢成本,保证经济效益,现在国内多数钢厂采用多渠道、多元化铁矿石进行冶炼,不可避免会出现铁水磷高现象,在铁水磷高的情况下,一种控制钢水磷含量的冶炼工艺方法成为保证钢种内部质量又降低成本的关键技术。
由于高炉铁矿石资源的多元化,高炉铁水中磷的波动较大,在0.056wt%~0.130wt%之间,这对转炉冶炼脱磷的稳定控制带来了较大的影响。从生产数据分析,铁水w([P])≥0.085%时,生产低磷钢种时磷的可控性变差,因此将w([P])≥0.085%的铁水定义为高磷铁水。磷是帘线钢、轴承钢等高端钢种中的有害元素,它能显著地降低钢的低温冲击性能,增加钢的强度和硬度;同时磷在钢中的偏析比较严重,会造成局部组织异常,引起后续拉拔断裂,因此需严格控制钢水的磷含量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能有效地控制磷含量的高磷铁水的冶炼方法。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:其包括铁水预脱硫、铁水初炼和转炉冶炼工序,(1)铁水预脱硫工序:铁水进行脱硫,硫含量控制在0.010wt%及以下;
(2)铁水初炼工序:铁水进行初炼,开吹后加石灰20~30kg/t,萤石1.5~3.5kg/t进行脱磷;吹炼过程中加入造渣料,转炉渣碱度控制在2.0~4.0;半钢出钢温度≤1400℃;
(3)转炉冶炼工序:半钢兑入转炉进行冶炼,控制钢水P≤0.015wt%。
本发明所述步骤(2)中,造渣料为石灰、镁球和轻烧白云石,石灰的加入量为15~25kg/t。
本发明所述步骤(2)中,转炉渣中TFe含量为15wt%~30wt%。
本发明所述步骤(1)中,铁水的温度为1200℃~1400℃,脱硫剂为石灰粉和镁粉。所述石灰粉加入量5~8kg/t,镁粉1.5~2kg/t。
本发明所述步骤(3)中,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石8~12.5kg/t,吹炼过程中加入石灰20~40kg/t、轻烧白云石6~10kg/t、氧化铁皮球8~17kg/t,冶炼终点C含量0.05wt%~0.15wt%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明通过转炉冶炼半钢工艺,有效地脱除铁水中的磷,从而有效地控制高磷铁水的磷含量,稳定钢水内部质量,稳定控制转炉终点P≤0.015wt%,提升高磷铁水冶炼高端钢种产品的质量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本高磷铁水的冶炼方法其包括铁水预脱硫、铁水初炼和转炉冶炼工序,各工序的工艺如下所述:(1)铁水预脱硫工序:高磷铁水中P≥0.085wt%;铁水到达脱硫站后先扒渣,然后取样分析成分,再进行深脱硫操作。铁水的温度为1200℃~1400℃,加入的脱硫剂为石灰粉和镁粉,石灰粉加入量5~8kg/t铁水,镁粉1.5~2kg/t铁水;脱硫剂加入后进行搅拌,搅拌10min~15min进行深脱硫;深脱硫后再进行扒渣处理,铁水硫含量控制在0.010wt%及以下。
(2)铁水初炼工序:将脱硫后的铁水兑入60吨转炉进行初炼;脱硫后的铁水温度为1200℃~1350℃,铁水量为55±2t,对应加入的铁块量为3~5t,转炉先加入铁块;兑铁后进行脱磷处理,脱磷的冶炼温度控制在1300~1450℃,开吹后加石灰20~30kg/t,萤石1.5~3.5kg/t;吹炼2~3分钟后再补加石灰、镁球、轻烧白云石等造渣料,石灰加入量15~25kg/t,转炉渣碱度控制在2.0~4.0、TFe含量为15wt%~30wt%。吹炼5~6分钟出钢,脱磷后的钢水,称为半钢,半钢出钢温度控制在≤1400℃,磷含量控制在0.050wt%及以下。
一般高碱度、高氧化铁的炉渣能使磷呈现强烈的氧化趋势(P2O5),并与CaO结合成稳定的磷酸钙。因此增加渣中CaO含量可以增大CaO活度,降低五氧化二磷的活度系数,磷在渣铁间的分配比Lp(脱磷指数)提高。但在转炉脱磷段吹炼过程中,为了保证终点有较高的[C],温度一定不能超过1450℃,而在这样的温度下,液态渣的碱度不可能高。同时片面追求高碱度,则渣中固相比例上升,反而影响了脱磷的效果,所以对于脱磷过程的炉渣碱度要合理控制。本方法转炉渣碱度控制在2.0~4.0。
炉渣(氧化铁)影响:炉渣的氧化铁含量越高,磷在渣铁间的分配比Lp越大。渣中[O]的高低实际上是由熔渣中氧化铁的活度决定。因此,要提高磷在渣铁间的分配比Lp,必须提高熔渣氧化铁的活度。本方法转炉渣控制全铁15wt%~30wt%。
随着脱磷反应的进行,渣中P2O5的浓度不断升高,炉渣脱磷效果逐渐降低,在一定的条件下,增大渣量的必然会使渣中P2O5的浓度降低,破坏磷在钢、渣间分配的平衡性,促进脱磷反应的继续进行,使钢中的磷含量进一步降低。所以炉内渣量的多少,决定着钢液的脱磷程度。基本原理是在保证炉内渣成分合适的条件下,在不影响操作的情况下,适当增加炉渣的总量,提高炉渣的去磷率。
炉渣黏度的影响:因为炼钢溶池中的脱磷反应主要是在炉渣与金属液两相的界面上进行的,所以反应速度与炉渣黏度有关。通常情况下,炉渣黏度愈低,反应物FeO向钢、渣界面的扩散转移速度就愈快,反应产物P2O5离开界面溶入炉渣的速度也愈快。因此,在脱磷所要求的高碱度条件下,本方法及时加入了稀渣剂-莹石,以改善炉渣的流动性,以促进脱磷反应的顺利进行。
根据脱磷热力学条件,铁水脱磷的冶炼温度应控制在1300~1450℃最为合理。前期温度低,渣融化不好,为保证化渣效果,铁水初炼控制冷铁加入量,转炉炉渣碱度应控制在2.0~4.0,同时适当投加一定的CaF2,有助于快化渣,早化渣,当温度过程过高时再投入适当的铁矿石降温,同时提供氧化铁增加炉渣的脱磷能力。基于保护炉衬的因素,一般在渣料中在配加一定的轻烧白云石,配加量的多少取决于熔池温度的富裕程度。吹炼前期由于炉渣碱度较低,采用软吹模式,而入炉铁水Si≥0.30wt%及易发生喷溅,因此在吹炼过程中预见喷溅发生即可降低枪位和氧量,投加轻烧白云石压渣处理。转炉脱磷的底吹流量控制,直接影响到转炉脱磷的动力学条件,由于转炉脱磷过程是抑制C-O反应的过程,动力学条件明显不足,因此一定强度的底吹增加了熔池的搅拌保证了转炉脱磷的动力学要求。
(3)转炉冶炼工序:脱磷后的半钢温度≤1400℃,脱磷后半钢中[C]的重量百分比含量3.0%~3.9%;转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石8~12.5kg/t,吹炼过程中加入石灰20~40kg/t、轻烧白云石6~10kg/t、氧化铁皮球8~17kg/t,冶炼结束钢水中C含量0.05wt%~0.15wt%,出钢温度为1650℃~1700℃,钢水w([P])稳定控制在≤0.015%。
实施例1:本高磷铁水的冶炼方法采用下述具体工艺。
(1)采用高磷铁水冶炼HLX72A帘线钢。初始铁水磷含量为0.109wt%,铁水到达脱硫站后先扒渣,铁水的温度为1350℃,脱硫剂的加入量为石灰粉6.9kg/t铁水、镁粉1.8kg/t铁水;加入后进行搅拌,搅拌的时间为14min;深脱硫后再进行扒渣处理,铁水硫含量控制在0.006wt%。
(2)脱硫后的铁水温度为1270℃,铁水量为56t,对应加入的铁块量为3.3t;脱磷时冶炼温度为1350~1400℃,转炉开吹后加石灰25kg/t、萤石2.5kg/t,吹炼2.5分钟后再补加石灰、镁球、轻烧白云石等造渣料,石灰加入量16.7kg/t,转炉渣碱度控制在3.1,TFe含量为22wt%。吹炼5.8分钟出半钢,出钢温度1360℃,磷含量控制在0.036wt%。
(3)将两炉脱磷后的半钢兑入120吨转炉进行冶炼;半钢中[C]含量3.3wt%,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石10kg/t,吹炼过程中加入石灰25kg/t、轻烧白云石6kg/t、氧化铁皮球10.8kg/t;冶炼结束钢水中[C]含量0.07wt%,出钢温度为1670℃,钢水w([P])稳定控制在0.009%。
实施例2:本高磷铁水的冶炼方法采用下述具体工艺。
(1)采用高磷铁水冶炼GCr15轴承钢。初始铁水磷含量为0.115wt%,铁水到达脱硫站后先扒渣,铁水的温度为1380℃,脱硫剂的加入量为石灰粉7.3kg/t,镁粉2.0kg/t;加入后进行搅拌,搅拌的时间为13min;深脱硫后再进行扒渣处理,铁水硫含量控制在0.005wt%。
(2)脱硫后的铁水温度为1309℃,铁水量为57t,对应加入的铁块量为3.2t;脱磷时冶炼温度为1330~1380℃,转炉开吹后加石灰25kg/t、萤石3.3kg/t,吹炼2.8分钟后再补加石灰、镁球、轻烧白云石等造渣料,石灰加入量21.7kg/t,转炉渣碱度控制在3.6,TFe含量为20wt%。吹炼5.6分钟出半钢,出钢温度1350℃,磷含量控制在0.043wt%。
(3)将两炉脱磷后的半钢兑入120吨转炉进行冶炼;半钢中[C]含量3.8wt%,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石12.5kg/t,吹炼过程中加入石灰27.5kg/t、轻烧白云石6.7kg/t、氧化铁皮球15.8kg/t;冶炼结束钢水中[C]的含量0.09wt%,出钢温度为1650℃,钢水ω([P])稳定控制在0.010%。
实施例3:本高磷铁水的冶炼方法采用下述具体工艺。
(1)采用高磷铁水冶炼60Si2Mn弹簧钢。初始铁水磷含量为0.095wt%,铁水到达脱硫站后先扒渣,铁水的温度为1320℃,脱硫剂的加入量为石灰粉5.3kg/t,镁粉1.7kg/t;加入后进行搅拌,搅拌的时间为15min;深脱硫后再进行扒渣处理,铁水硫含量控制在0.007wt%。
(2)脱硫后的铁水温度为1268℃,铁水量为55t,对应加入的铁块量为3.5t;脱磷时冶炼温度为1360~1410℃,转炉开吹后加石灰20kg/t、萤石3kg/t吹炼2.5分钟后再补加石灰、镁球、轻烧白云石等造渣料,石灰加入量15kg/t,转炉渣碱度控制在2.8,TFe含量为30wt%。吹炼5.5分钟出半钢,出钢温度1380℃,磷含量控制在0.026wt%。
(3)将两炉脱磷后的半钢兑入120吨转炉进行冶炼;脱磷后半钢中[C]含量3.0wt%,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石10.8kg/t,吹炼过程中加入石灰23.3kg/t、轻烧白云石6.2kg/t、氧化铁皮球12.5kg/t,冶炼结束钢水中[C]含量0.11wt%,出钢温度为1680℃,钢水w([P])稳定控制在0.007%。
实施例4:本高磷铁水的冶炼方法采用下述具体工艺。
(1)采用高磷铁水冶炼SCM435冷镦钢。初始铁水磷含量为0.087wt%,铁水到达脱硫站后先扒渣,铁水的温度为1200℃,脱硫剂的加入量为石灰粉6.5kg/t铁水、镁粉1.5kg/t铁水;加入后进行搅拌,搅拌的时间为12min;深脱硫后再进行扒渣处理,铁水硫含量控制在0.006wt%。
(2)脱硫后的铁水温度为1200℃,铁水量为54t,对应加入的铁块量为5t;脱磷时冶炼温度为1300~1350℃,转炉开吹后加石灰22kg/t、萤石3.5kg/t,吹炼3分钟后再补加石灰、镁球、轻烧白云石等造渣料,石灰加入量22kg/t,转炉渣碱度控制在4.0,TFe含量为17wt%。吹炼5分钟出半钢,出钢温度1350℃,磷含量控制在0.032wt%。
(3)将两炉脱磷后的半钢兑入120吨转炉进行冶炼;半钢中[C]含量3.9wt%,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石11kg/t,吹炼过程中加入石灰20kg/t、轻烧白云石8kg/t、氧化铁皮球17kg/t;冶炼结束钢水中[C]含量0.15wt%,出钢温度为1675℃,钢水w([P])稳定控制在0.007%。
实施例5:本高磷铁水的冶炼方法采用下述具体工艺。
(1)采用高磷铁水冶炼YL82B预应力钢绞线用钢。初始铁水磷含量为0.099wt%,铁水到达脱硫站后先扒渣,铁水的温度为1260℃,脱硫剂的加入量为石灰粉5.0kg/t铁水、镁粉1.9kg/t铁水;加入后进行搅拌,搅拌的时间为10min;深脱硫后再进行扒渣处理,铁水硫含量控制在0.010wt%。
(2)脱硫后的铁水温度为1240℃,铁水量为53t,对应加入的铁块量为4t;脱磷时冶炼温度为1370~1420℃,转炉开吹后加石灰30kg/t、萤石2.0kg/t,吹炼2分钟后再补加石灰、镁球、轻烧白云石等造渣料,石灰加入量18kg/t,转炉渣碱度控制在2.0,TFe含量为26wt%。吹炼6分钟出半钢,出钢温度1360℃,磷含量控制在0.043wt%。
(3)将两炉脱磷后的半钢兑入120吨转炉进行冶炼;半钢中[C]含量3.5wt%,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石9kg/t,吹炼过程中加入石灰40kg/t、轻烧白云石7kg/t、氧化铁皮球8kg/t;冶炼结束钢水中[C]含量0.07wt%,出钢温度为1690℃,钢水w([P])稳定控制在0.012%。
实施例6:本高磷铁水的冶炼方法采用下述具体工艺。
(1)采用高磷铁水冶炼60Si2Cr弹簧钢。初始铁水磷含量为0.121wt%,铁水到达脱硫站后先扒渣,铁水的温度为1400℃,脱硫剂的加入量为石灰粉8.0kg/t铁水、镁粉1.6kg/t铁水;加入后进行搅拌,搅拌的时间为12min;深脱硫后再进行扒渣处理,铁水硫含量控制在0.009wt%。
(2)脱硫后的铁水温度为1350℃,铁水量为56t,对应加入的铁块量为3t;脱磷时冶炼温度为1400~1450℃,转炉开吹后加石灰27kg/t、萤石1.5kg/t,吹炼2.5分钟后再补加石灰、镁球、轻烧白云石等造渣料,石灰加入量25kg/t,转炉渣碱度控制在2.5,TFe含量为15wt%。吹炼5.5分钟出半钢,出钢温度1400℃,磷含量控制在0.050wt%。
(3)将两炉脱磷后的半钢兑入120吨转炉进行冶炼;半钢中[C]含量3.6wt%,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石8kg/t,吹炼过程中加入石灰32kg/t、轻烧白云石10kg/t、氧化铁皮球17kg/t;冶炼结束钢水中[C]含量0.05wt%,出钢温度为1700℃,钢水w([P])稳定控制在0.013%。
Claims (6)
1.一种高磷铁水的冶炼方法,其包括铁水预脱硫、铁水初炼和转炉冶炼工序,其特征在于,其工艺如下所述:(1)铁水预脱硫工序:铁水进行脱硫,硫含量控制在0.010wt%及以下;
(2)铁水初炼工序:铁水进行初炼,开吹后加石灰20~30kg/t,萤石1.5~3.5kg/t进行脱磷;吹炼过程中加入造渣料,转炉渣碱度控制在2.0~4.0;半钢出钢温度≤1400℃;
(3)转炉冶炼工序:半钢兑入转炉进行冶炼,控制钢水P≤0.015wt%。
2.根据权利要求1所述的一种高磷铁水的冶炼方法,其特征在于:所述步骤(2)中,造渣料为石灰、镁球和轻烧白云石,石灰的加入量为15~25kg/t。
3.根据权利要求1所述的一种高磷铁水的冶炼方法,其特征在于:所述步骤(2)中,转炉渣中TFe含量为15wt%~30wt%。
4.根据权利要求1所述的一种高磷铁水的冶炼方法,其特征在于:所述步骤(1)中,铁水的温度为1200℃~1400℃,脱硫剂为石灰粉和镁粉。
5.根据权利要求4所述的一种高磷铁水的冶炼方法,其特征在于:所述石灰粉加入量5~8kg/t,镁粉1.5~2kg/t。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种高磷铁水的冶炼方法,其特征在于:所述步骤(3)中,转炉采用顶底复吹工艺冶炼,兑钢后向转炉加入硅灰石8~12.5kg/t,吹炼过程中加入石灰20~40kg/t、轻烧白云石6~10kg/t、氧化铁皮球8~17kg/t,冶炼终点C含量0.05wt%~0.15wt%。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190219 |
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