CN109439837B - 冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法，包括：根据控制目标，确定废钢加入量；向转炉兑入预定配比的铁水和废钢量，第一次吹炼；分批向转炉加入第一次造渣料，当转炉的吹氧量氧步到达预定范围，停止吹炼；控制倒渣温度，第一次倒渣；再次供氧，开始第二次吹炼，待当前批渣料化好，分批向转炉加入第二次造渣料，实时监控渣料各成分含量的变化；调节终渣碳含量，达到出钢条件；出钢，炼成低磷钢或超低磷钢。本发明的冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法，易于操作人员掌握，易于实现转炉终点脱磷的目标，同时又能有效降低冶炼成本，解决铁水波动较大和铁水磷含量较高的问题。

Description

冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金炼钢冶炼控制领域，特别涉及冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法。
背景技术
伴随着科学技术和装备条件的提高，客户对钢质量条件的要求越来越苛刻，特别是对钢中磷含量的要求越来越低。各钢铁企业为了满足客户要求，不断对低磷或者超低磷等高质量的钢种进行开发。例如TYH(药性焊丝用钢)要求磷低于100ppm、9Ni钢要求磷含量低于30ppm。
目前转炉冶炼低磷、超低磷钢的方法主要有双联法和双渣法(双渣+留渣法)。双联法是一种单独采用脱磷炉和脱碳炉分别进行冶炼的方法，其中脱磷炉主要用来脱磷，然后在采用脱碳炉进行脱碳，由于冶炼整个冶炼过程需要两个转炉，对生产场地要求相对较大，设备成本也相对较高。目前国内主要在采用此方法的钢铁企业主要有宝钢、三明钢铁以及首钢京唐公司等少数钢厂，而其它绝大多数钢厂都采用双渣+留渣法进行低磷、超低磷钢的冶炼。
由于转炉脱磷受冶炼过程温度、炉渣条件、铁水条件及造渣原料质量等多因素影响，虽然国内为众多钢铁企业和研究所针对不同的钢厂在采用双渣法脱磷都进行了一定的研究，但针对不同的原料质量、铁水条件，如何控制好整过双渣法脱磷过程，特别是一次倒渣条件和终渣条件，从而实现稳定冶炼低磷、超低磷钢依然是一个难点。
发明内容
本发明的目的是为解决以上问题，本发明提供一种采用双渣法加留渣法冶炼低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法，从而得到钢铁磷含量≤70ppm的工艺控制措施。
冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法，包括以下步骤：a.根据入炉铁水成分、温度以及终点钢液控制目标，确定废钢加入量；b.向转炉兑入预定配比的铁水和废钢量，降枪供氧，开始第一次吹炼；c.按造渣料种类分批向转炉加入第一次造渣料，继续吹炼，直至转炉的吹氧量氧步到达预定范围，停止吹炼；d.控制倒渣温度，进行第一次倒渣；e.再次供氧，开始第二次吹炼，待当前批渣料化好，按造渣料种类分批向转炉加入第二次造渣料，实时监控渣料各成分含量的变化；f.预估终渣碳含量，当终渣碳含量严重偏离预定范围时，对其进行调节，使得终点温度、终渣碱度、终渣氧化铁含量、终渣氧化镁含量、终渣氧化锰含量和终渣五氧化二磷含量位于特定范围时，碳含量位于预定范围，从而达到出钢条件；g.出钢，炼成低磷钢或超低磷钢。
其中，出钢条件为，碳含量范围为0.034～0.06％，终点温度范围为1608℃～1630℃，终渣碱度为2.81～3.99，终渣氧化铁含量为21.26％～34.71％，终渣氧化镁含量为5.64～6.89％，终渣氧化锰含量为1.53～1.95％，终渣五氧化二磷含量为1.90～2.30％。
其中，吹氧量氧步的预定范围为29～35％。
其中，低磷钢或超低磷钢的终点钢液磷含量在50～70ppm之间。
其中，步骤c包括：吹炼开始时，向转炉加入轻烧白云石和白云石块的一种或两种；
当吹氧量氧步达到2.75～4.93％时，向转炉加入南非矿和烧结矿的一种或两种。
其中，步骤c包括：当吹氧量氧步达到5.63～18.15％时，向转炉加入石灰石和石灰的一种或两种。
其中，第一次倒渣的步骤包括：第一次倒渣温度为1425～1451℃。
其中，加入分批进行第二次倒渣料的步骤包括：分三批依次加入南非矿和铁皮球混合物、轻烧白云石和白云石块混合物、石灰石和石灰混合物。
其中，第一次吹炼采用恒定高枪位或低-高-低枪位供氧，第二次吹炼采用高-低-高-低的枪位供氧。
其中，低磷钢或超低磷钢出钢时，碳含量范围为0.048％，终点温度范围为 1613℃，终渣碱度为3.8，终渣氧化铁含量为31.28％，终渣氧化镁含量为6.20％，终渣氧化锰含量为1.53％，终渣五氧化二磷含量为2.10％。
本发明的冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法，易于操作人员掌握，易于实现转炉终点脱磷的目标，同时又能有效降低冶炼成本，解决铁水波动较大和铁水磷含量较高的问题。
具体实施方式
下面将更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然说明书中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明提供一种采用双渣加留渣法在150顶底复吹转炉上冶炼低磷钢或超低磷钢的脱磷的工艺控制方法。该方法具体包括以下步骤：
上炉钢出完钢后，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼。根据入炉铁水量142.2-152.6t、铁水温度1281～1360℃，铁水Si含量 0.35～0.60％，铁水C含量4.33～4.5％，铁水P含量0.10～0.1160％，铁水Mn含量0.16～0.20％，铁水S含量0.025～0.045％，确定废钢加入量9.7-18.0t，分别向转炉兑入铁水和废钢量，出钢量为138-160t，钢铁料加入量为154.2-162.55t，吨钢钢铁料消耗量为1018.69-1156.52kg/t。
根据铁水和废钢加入量以及温度等条件，废钢比例控制在4.00～13.00％。结合现场供氧强度大小和枪位控制高低，造渣料分两坯加入，在吹氧量氧步到达 29～35％之间前，即从开吹到前6min内加入第一次造渣料。加入第一批造渣料分别为冷料(南非矿+烧结矿)、白云石(轻烧白云石+白云石块)、(石灰石和石灰)。其加入第一次冷料(南非矿+烧结矿)：9.83～27.14kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)：1.08～5.18kg/t，石灰石+石灰：0～16.61kg/t。一次倒渣供氧量为2006-2715Nm3，每炉次一次造渣料吨钢加入量为22.01～31.74kg/t。
进行一次倒渣，一次倒渣温度为1412-1460℃。一次倒渣钢液成分：Si： 0.07～0.14％，C：3.15～3.42％，P：0.060～0.073％，Mn：0.06～0.09％，S：0.027～0.042％。一次倒渣成分为，FeO：18.67-28.52％，碱度(R)：1.89-2.16；P2O5：2.39-2.85％， MgO：5.87-7.0％；MnO：2.13-3.74％，Al2O3：1.19-2.05％,，一次倒渣量控制在 0.5-5.5t。
当吹氧量氧步到达大于35％的某值后，进行二次造渣。即开吹3-5min后，靠前批渣料化好，再加入第二次渣料。其加入第二次冷料(南非矿和铁皮球)： 5.04～50.29kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)：0～9.12kg/t，石灰石+石灰： 0～24.71kg/t。每炉次二次总造渣料吨钢加入量为85.46-～101.59kg/t。
一次拉碳合格进行出钢，不合格进行补吹，各炉次总造渣料为：(南非矿和铁皮球)：33.96～65.83kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)：13.4～21.01kg/t，石灰石+石灰：31.44～57.57kg/t，每炉次总造渣料吨钢加入量为 91.83-～133.29kg/t。
终点温度控制在在1608℃～1630℃，终渣FeO、碱度、MgO、MnO和P2O5含量分别控制在21.26％～34.71％、2.81～3.99、5.64～6.89％、1.53～1.95％和 1.90～2.30％。当控制在以上炉渣条件时，当终点钢液C含量在0.034～0.06％，可以实现终点钢液磷含量在50～70ppm，脱磷率为93.81～95.61％。
下面将通过具体实施例的方式，对本发明的控制工艺方法做进一步说明。
实施例1
一种采用双渣法在150t顶底复吹转炉冶炼低磷、超低磷钢的工艺控制方法，该方法包括：
实验炉号为6103330，根据入炉铁水量152.5t、铁水温度1282℃，铁水Si 含量0.50％，铁水C含量4.33％，铁水P含量0.113％，铁水Mn含量0.18％，铁水S含量0.044％，确定废钢加入量9.9t，分别向转炉兑入铁水和废钢量，出钢量158.2t，钢铁料加入量为162.4t，吨钢钢铁料消耗量1026.55kg/t。
根据铁水和废钢加入量以及温度等条件，废钢比例控制在6.49％，为了促进化渣，前期采用2.5m的恒定高枪位进行吹炼。在吹氧开始时加入5.18kg/t的白云石块，当吹氧量氧步为2.75％时加入13.26kg/t的南非矿，然后在吹氧量氧步为5.63％时加入石灰，此炉次一次造渣料吨钢总加入量为24.75kg/t。
当吹氧量氧步等于33.53％时，即第一次吹氧时间结束，总时间为5.11min，总供养量为2301Nm3时进行第一次倒渣，倒渣温度为一次倒渣温度为1425℃，一次倒渣钢液成分为，Si：0.11％，C：3.22％，P：0.065％，Mn：0.06％，S： 0.042％；一次倒渣成分为，FeO：28.17％，碱度：1.89；P2O5：2.43％，MgO： 6.01％；MnO：3.74％，Al2O3：1.19％，一次倒渣量控制在2.2t。
冶炼中后期采用低-高-低-高-低的枪位。首先降低2.4m，然后吹炼2min左右提高到2.5吹炼1min，接着降低到2.2mi吹炼30s然后升高到2.3m吹炼40s 后逐步降低到1.7m。其二次造渣加入第二次冷料(南非矿和铁皮球)：26.11kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)：15.83kg/t，石灰石+石灰：25.13kg/t。每炉二次总造渣料吨钢加入量为67.07kg/t，总供氧量为7060Nm3。
在温度为1601℃时进行一次拉碳，由于碳含量为0.099较高，补吹后进行出钢，此炉次总造渣料为：冷料(南非矿和铁皮球)：39.37kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)：21.20kg/t，石灰石+石灰：31.44kg/t。此炉总造渣料吨钢加入量为91.83kg/t。终点温度控制在在1613℃，终渣FeO、碱度、MgO、MnO 和P2O5含量分别控制在31.82％、3.8、6.20％、1.53％和2.1％。当控制在以上炉渣条件时，当终点钢液C含量在0.048％，可以实现终点钢液磷含量在70ppm，脱磷率为93.81％。
实施例2
实验炉号为6103486，根据入炉铁水量148.9t、铁水温度1353℃，铁水Si 含量0.66％，铁水C含量4.47％，铁水P含量0.108％，铁水Mn含量0.19％，铁水S含量0.025％，确定废钢加入量9.7t，分别向转炉兑入铁水和废钢量，出钢量147.13t，钢铁料加入量为158.6t，吨钢钢铁料消耗量1077.7kg/t。
根据铁水和废钢加入量以及温度等条件，废钢比例控制在6.51％，为了促进化渣，前期采用低-高-低的枪位，降枪到2.35m吹炼2.5min后提高到3m吹炼30s然后降2min。在吹氧开始时加入1.21kg/t的白云石块，当吹氧量氧步为 4.16％时加入27.14kg/t的南非矿，然后在吹氧量氧步为18.15％时加入3.36kg/t 石灰，此炉次一次造渣料吨钢总加入量为31.71kg/t。
当吹氧量氧步等于31.12％时，即第一次吹氧时间结束，总时间为4.53min，总供养量为2118Nm3时进行第一次倒渣，倒渣温度为一次倒渣温度为1451℃，一次倒渣钢液成分为，Si：0.07％，C：3.15％，P：0.063％，Mn：0.05％，S： 0.040％；一次倒渣成分控制为，FeO：28.17％，碱度：1.89；P2O5：2.43％，MgO： 6.01％；MnO：3.74％，Al2O3：1.19％,，一次倒渣量控制在3t。
冶炼中后期采用高-低-低的枪位。首先降低2.0m，然后吹炼3min左右降枪到1.8吹炼5min，接着步降低到1.5m吹炼30s。其二次造渣加入第二次冷料(南非矿和铁皮球)：65.83kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)：18.18kg/t，石灰石+石灰：49.29kg/t。此炉二次总造渣料吨钢加入量为133.29kg/t，总供氧量为 8970Nm3。
此炉次总造渣料为：冷料(南非矿和铁皮球)65.83kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)18.18kg/t，石灰石+石灰49.29kg/t。此炉总造渣料吨钢加入量为133.29kg/t。终点温度控制在在1604℃，终渣FeO、碱度、MgO、MnO和P2O5含量分别控制在26.49％、2.81、6.8％、1.95％和2.11％。当控制在以上炉渣条件时，当终点钢液C含量在0.05％，可以实现终点钢液磷含量在60ppm，脱磷率为94.44％。
实施例3
实验炉号为6303487，根据入炉铁水量152t、铁水温度1350℃，铁水Si含量0.60％，铁水C含量4.47％，铁水P含量0.114％，铁水Mn含量0.19％，铁水S含量0.034％，确定废钢加入量10.55t，分别向转炉兑入铁水和废钢量，出钢量159.63t，钢铁料加入量为162.55t，吨钢钢铁料消耗量1020.6kg/t。
根据铁水和废钢加入量以及温度等条件，废钢比例控制在6.94％，为了促进化渣，前期采用2.35m恒定的高枪位。在吹氧开始时加入1.08kg/t的白云石块，当吹氧量氧步为4.93％时加入21.86kg/t的南非矿，此炉次一次造渣料吨钢总加入量为22.95kg/t，总供氧量为7060Nm3。
当吹氧量氧步等于34.81％时，即第一次吹氧时间结束，总时间为5.01min，总供养量为2163Nm3时进行第一次倒渣，倒渣温度为一次倒渣温度为1442℃，一次倒渣钢液成分为，Si：0.14％，C：3.29％，P：0.066％，Mn：0.08％，S： 0.031％；一次倒渣成分控制为，FeO：18.67％，碱度：2.11；P2O5：2.76％，MgO： 6.46％；MnO：2.56％，Al2O3：1.31％，一次倒渣量控制在3.5t。
冶炼中后期采用高-低-高-低的枪位。首先降枪到2.0m进行吹炼2.5min，然后降低1.8m吹炼3min，然后升高到3m吹炼30s，接着步降低到1.3m吹炼30s。其二次造渣加入冷料(南非矿和铁皮球)：47.22kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)：15.46kg/t，石灰石+石灰：22.78kg/t。此炉二次总造渣料吨钢加入量为85.46kg/t，总供氧量为7166Nm3。
此炉次总造渣料为：冷料(南非矿和铁皮球)60.54kg/t，白云石(轻烧白云石和白云石块)15.46kg/t，石灰石+石灰39.39kg/t。此炉总造渣料吨钢加入量为115.39kg/t。终点温度控制在在1608℃，终渣FeO、碱度、MgO、MnO和P2O5含量分别控制在17.48％、3.01、6.89％、2.32％和3.2％。当控制在以上炉渣条件时，当终点钢液C含量在0.05％，可以实现终点钢液磷含量在50ppm，脱磷率为95.61％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.冶炼形成低磷钢或超低磷钢的工艺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.根据入炉铁水成分、温度以及终点钢液控制目标，确定废钢加入量；
b.向转炉兑入预定配比的铁水和废钢量，降枪供氧，开始第一次吹炼；
c.按造渣料种类分批向转炉加入第一次造渣料，继续吹炼，直至转炉的吹氧量氧步到达预定范围，停止吹炼；吹炼开始时，向转炉加入轻烧白云石和白云石块的一种或两种；当吹氧量氧步达到2.75%~4.93%时，向转炉加入南非矿和烧结矿的一种或两种；当吹氧量氧步达到5.63%~18.15%时，向转炉加入石灰石和石灰的一种或两种；
d.控制倒渣温度，进行第一次倒渣；
e.再次供氧，开始第二次吹炼，待当前批渣料化好，按造渣料种类分批向转炉加入第二次造渣料，实时监控渣料各成份含量的变化；
f.预估终渣碳含量，当终渣碳含量严重偏离预定范围时，对其进行调节，使得终点温度、终渣碱度、终渣氧化铁含量、终渣氧化镁含量、终渣氧化锰含量和终渣五氧化二磷含量位于特定范围时，碳含量位于预定范围，从而达到出钢条件；
g.出钢，炼成低磷钢或超低磷钢；
其中，吹氧量氧步的预定范围为29%~35%；低磷钢或超低磷钢的终点钢液磷含量在50ppm~70ppm之间；第一次吹炼采用恒定高枪位或低-高-低枪位供氧，第二次吹炼采用高-低-高-低的枪位供氧；低磷钢或超低磷钢出钢时，碳含量范围为0.048%，终点温度范围为1613℃，终渣碱度为3.8，终渣氧化铁含量为31.28%，终渣氧化镁含量为6.20%，终渣氧化锰含量为1.53%，终渣五氧化二磷含量为2.10%。
2.如权利要求1所述的工艺控制方法，其特征在于，第一次倒渣的步骤包括：
第一次倒渣温度为1425℃~1451℃。
3.如权利要求1所述的工艺控制方法，其特征在于，分批加入第二次倒渣料的步骤包括：
分三批依次加入南非矿和铁皮球混合物、轻烧白云石和白云石块混合物、石灰石和石灰混合物。
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