CN109355461A - 一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序；所述LF精炼工序，精炼渣系成分控制为：CaO：53～57%、Al2O3：28～33%、SiO2≤7%、MgO≤6%、TFe+MnO≤0.6%，MI控制为0.25～0.30，R控制为8.0～9.5，C/A控制为1.6～1.9，连浇炉LF精炼时间≤70min。本发明LF精炼过程不用二次造渣，精炼时间短，可匹配连铸生产节奏，生产成本低；LF精炼渣系不使用CaF2，环境污染小，对工人健康危害小，对钢包耐材侵蚀小，脱硫效果稳定；渣系脱硫效果好，化渣快，满足生产S≤15ppm的超低硫钢要求。

Description

一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法。
背景技术
随着钢铁冶金技术的发展，以优质抗硫管线钢为代表的超低硫钢对成品S含量的要求越来越严格，逐步发展为成品S含量要求≤20ppm甚至≤15ppm，原有的LF脱硫工艺或难以满足成品S含量的要求，或难以匹配连铸的生产节奏，或存在成本高、环境污染大、脱硫效果不稳定等问题，因此BOF-LF-VD-CC流程深脱硫工艺亟待完善成熟。
深脱硫工艺的制约环节在于合适的精炼深脱硫方法，目前常用的LF精炼深脱硫方法如下：
1.LF双渣法深脱硫工艺
此工艺LF精炼到位化渣后，加入白灰、精炼渣进行造渣，LF精炼30～40min后，将精炼前期炉渣倒出，再次加入白灰、精炼渣进行二次造渣，因LF二次炉渣中硫容量较低，有利于脱硫反应进行，可实现深脱硫操作，将钢水S含量控制在≤20ppm，但此方法精炼时间较长，LF两次造渣精炼总时间普遍＞90min/炉，无法匹配连铸生产节奏。
2.CaO-CaF2精炼渣系脱硫工艺
此工艺造渣简单方便、成渣快，具有一定的脱硫能力。但此渣系生产超低硫钢时需使用大量的CaF2，造成环境污染，危害工人健康，加快钢包耐材侵蚀，且脱硫效果不稳定，同时CaF2价格相对较高，增加生产成本。
因此，通过优化渣系，控制原料S含量，降低LF精炼时间，匹配连铸生产节奏，开发一种连续稳定生产成品S≤15ppm超低硫钢的方法，同时降低生产成本，降低环境污染，具有重要的社会效益和经济效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法。该发明通过优化渣系，控制铁水S含量≤0.030%的条件下，可实现仅使用优质白灰和精炼渣造渣，即可降低LF精炼时间，匹配连铸生产节奏，连续稳定生产成品S≤15ppm的超低硫钢，同时可降低生产成本，降低环境污染。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序；所述LF精炼工序，精炼渣系成分控制为：CaO：53～57%、Al2O3：28～33%、SiO2≤7%、MgO≤6%、TFe+MnO≤0.6%，曼内斯曼指数MI控制为0.25～0.30，二元碱度R控制为8.0～9.5，C/A控制为1.6～1.9，连浇炉LF精炼时间≤70min。其中，曼内斯曼指数MI=CaO/Al2O3·SiO2，二元碱度R=CaO/SiO2，C/A=CaO/Al2O3。
本发明所述转炉冶炼工序，入炉铁水S≤0.030%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4～5kg/t钢、白灰5～6kg/t钢、精炼渣6～7kg/t钢及合金调整成份，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.5～0.7kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.020～0.040%。
本发明所述LF精炼工序，LF精炼到位补加优质精炼白灰11～15kg/t钢及精炼渣13～17kg/t钢，精炼过程总渣量为28～32kg/t钢，白渣保持时间≥25min。
本发明所述LF精炼工序，LF精炼过程加入碳化硅2.0～4.0kg/t钢、加入铝粒0.3～1.0kg/t钢进行扩散脱氧，保证良好的脱氧效果。
本发明所述LF精炼工序，优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO≥90%、MgO≤5.0%、SiO2≤2.0%、S≤0.030%，灼烧减量≤4%，活性度≥320，粒度10～50mm≥90%。
本发明所述LF精炼工序，LF到位钢水S≤0.010%，LF脱硫率可达到≥80%。
本发明所述生产方法得到的超低硫钢S≤15ppm。
本发明所述生产方法得到的超低硫钢仅存在1.0级以下的B类、D类夹杂物，无A类、C类夹杂物，及DS类大尺寸夹杂物。
本发明超低硫钢检测方法标准参考GB/T 9711-2017；高倍非金属夹杂物评价标准参考GB/T 10561-2005标准。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明LF精炼过程不用二次造渣，精炼时间短，连浇炉LF精炼时间≤70min，可匹配连铸生产节奏。2、本发明LF精炼渣系不使用CaF2，环境污染小，对工人健康危害小，对钢包耐材侵蚀小，脱硫效果稳定，生产成本相对低。3.本发明LF精炼渣系成分控制为：CaO：53～57%、Al2O3：28～33%、SiO2≤7%、MgO≤6%、TFe+MnO≤0.6%，曼内斯曼指数MI控制为0.25～0.30，二元碱度R控制为8.0～9.5，C/A控制为1.6～1.9；渣系脱硫效果好，化渣快，满足生产S≤15ppm的超低硫钢要求。
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地说明。
实施例1
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.023%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4.1kg/t钢、白灰5.2kg/t钢、精炼渣6.3kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.52kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.025%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰13kg/t钢及精炼渣16kg/t钢，精炼过程总渣量为29kg/t钢，白渣保持时间27min；LF精炼过程加入碳化硅2.2kg/t钢、加入铝粒0.4kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间65min，LF脱硫率86.73%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：92%、MgO：4.5%、SiO2：1.6%、S：0.025%、灼减3.2%、活性度320、粒度10～50mm：95%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序后得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：13ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例2
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.016%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4.3kg/t钢、白灰5.4kg/t钢、精炼渣6.5kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.54kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.030%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰14kg/t钢及精炼渣16kg/t钢，精炼过程总渣量为30kg/t钢，白渣保持时间29min；LF精炼过程加入碳化硅2.4kg/t钢、加入铝粒0.5kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间67min，LF脱硫率84.04%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：91%、MgO：4.8%、SiO2：1.7%、S：0.028%、灼减4%、活性度330、粒度10～50mm：92%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：15ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例3
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.017%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4.6kg/t钢、白灰5.8kg/t钢、精炼渣6.7kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.58kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.035%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰15kg/t钢及精炼渣16kg/t钢，精炼过程总渣量为31kg/t钢，白渣保持时间30min；LF精炼过程加入碳化硅2.8kg/t钢、加入铝粒0.7kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间66min，LF脱硫率83.70%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：93%、MgO：4.7%、SiO2：1.9%、S：0.022%、灼减3.3%、活性度325、粒度10～50mm：90%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：15ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例4
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.021%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4.3kg/t钢、白灰5.6kg/t钢、精炼渣6.9kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.60kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.022%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰13.5kg/t钢及精炼渣15kg/t钢，精炼过程总渣量为28.5kg/t钢，白渣保持时间26min；LF精炼过程加入碳化硅3.0kg/t钢、加入铝粒0.8kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间67min，LF脱硫率87.10%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：92.5%、MgO：4.3%、SiO2：1.5%、S：0.030%、灼减3.7%、活性度332、粒度10～50mm：91%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：12ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例5
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.019%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4.5kg/t钢、白灰5.1kg/t钢、精炼渣6.9kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.62kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.033%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰14.5kg/t钢及精炼渣15kg/t钢，精炼过程总渣量为29.5kg/t钢，白渣保持时间29min；LF精炼过程加入碳化硅3.5kg/t钢、加入铝粒0.9kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间60min，LF脱硫率84.27%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：94%、MgO：4.0%、SiO2：2.0%、S：0.027%、灼减3.1%、活性度330、粒度10～50mm：92.5%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：14ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例6
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.0024%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4.8kg/t钢、白灰5.7kg/t钢、精炼渣6.6kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.64kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.027%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰15kg/t钢及精炼渣15.6kg/t钢，精炼过程总渣量为30.6kg/t钢，白渣保持时间32min；LF精炼过程加入碳化硅3.3kg/t钢、加入铝粒0.75kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间64min，LF脱硫率85.71%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：92.2%、MgO：4.85%、SiO2：1.9%、S：0.023%、灼减3.9%、活性度327、粒度10～50mm：92.4%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：13ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例7
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.030%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4kg/t钢、白灰6kg/t钢、精炼渣6kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.7kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.020%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰13kg/t钢及精炼渣15kg/t钢，精炼过程总渣量为28kg/t钢，白渣保持时间25min；LF精炼过程加入碳化硅2.0kg/t钢、加入铝粒1.0kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间70min，LF脱硫率85.50%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：93.2%、MgO：5.0%、SiO2：1.65%、S：0.028%、灼减3.2%、活性度335、粒度10～50mm：92.8%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：14.5ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例8
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.020%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝5kg/t钢、白灰5kg/t钢、精炼渣7kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.5kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.040%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰15kg/t钢及精炼渣17kg/t钢，精炼过程总渣量为32kg/t钢，白渣保持时间31min；LF精炼过程加入碳化硅4.0kg/t钢、加入铝粒0.3kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间66min，LF脱硫率80.12%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：90%、MgO：4.4%、SiO2：1.75%、S：0.029%、灼减3.1%、活性度332、粒度10～50mm：93.5%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：15ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
实施例9
本实施例一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入炉铁水S：0.026%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4.7kg/t钢、白灰5.5kg/t钢、精炼渣6.9kg/t钢及合金调整成分，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.67kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.034%；
（2）LF精炼工序：LF精炼到位补加优质精炼白灰11kg/t钢及精炼渣13kg/t钢，精炼过程总渣量为31.5kg/t钢，白渣保持时间35min；LF精炼过程加入碳化硅3.7kg/t钢、加入铝粒0.45kg/t钢进行扩散脱氧，连浇炉LF精炼时间61min，LF脱硫率89.90%；
优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO：90.8%、MgO：4.3%、SiO2：1.84%、S：0.020%、灼减2.9%、活性度334、粒度10～50mm：90.3%；精炼渣系指标见表1；
（3）LF精炼钢水经VD真空处理、连铸、轧钢工序处理得到超低硫钢。
本实施例所得超低硫钢S：10ppm；LF脱硫情况见表2；高倍非金属夹杂物情况见表3。
表1 实施例1-9 精炼渣系情况
表2 实施例1-9 超低硫钢生产过程在中LF脱硫情况
表3 实施例1-9 超低硫钢高倍非金属夹杂物情况
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 (8)

1.一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸工序；所述LF精炼工序，精炼渣系成分控制为：CaO：53～57%、Al2O3：28～33%、SiO2≤7%、MgO≤6%、TFe+MnO≤0.6%，曼内斯曼指数MI控制为0.25～0.30，二元碱度R控制为8.0～9.5，C/A控制为1.6～1.9，连浇炉LF精炼时间≤70min。
2.根据权利要求1所述的一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，入炉铁水S≤0.030%，铁水经转炉冶炼，高拉碳出钢，出钢过程依次加入钢芯铝4～5kg/t钢、白灰5～6kg/t钢、精炼渣6～7kg/t钢及合金调整成份，出钢过程严禁下渣，出钢后按0.5～0.7kg/t钢喂入铝线、Al含量为0.020～0.040%。
3.根据权利要求1所述的一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，LF精炼到位补加优质精炼白灰11～15kg/t钢及精炼渣13～17kg/t钢，精炼过程总渣量为28～32kg/t钢，白渣保持时间≥25min。
4.根据权利要求1所述的一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，LF精炼过程加入碳化硅2.0～4.0kg/t钢、加入铝粒0.3～1.0kg/t钢进行扩散脱氧。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，优质精炼白灰成分组成及性能指标为：CaO≥90%、MgO≤5.0%、SiO2≤2.0%、S≤0.030%，灼烧减量≤4%，活性度≥320，粒度10～50mm≥90%。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述LF精炼工序，LF到位钢水S≤0.010%，LF脱硫率可达到≥80%。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法得到的超低硫钢S≤15ppm。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种无铁水预处理情况下超低硫钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法得到的超低硫钢仅存在1.0级以下的B类、D类夹杂物，无A类、C类夹杂物，及DS类大尺寸夹杂物。
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