CN109628697A - 一种转炉冶炼中高碳钢种的高碳脱磷方法 - Google Patents

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Abstract

一种转炉冶炼中高碳钢种的高碳脱磷方法，属于转炉炼钢技术领域。采用了高枪位软吹、提高炉渣碱度的工艺思想，变流量、变枪位，造高碱度炉渣。与传统工艺最大的不同之处就是冶炼前中期采用高枪位、低氧流量的供氧制度，增加石灰加入量至40～45kg/t，与传统工艺多批少量的加料方式不同的是，尽可能在9分钟前将炼钢辅料加入＞80％。采用高枪位、低氧流量的目的是使炉渣中快速产生大量FeO，以利于化渣；尽早加料的目的是与软吹供氧制度相结合，使FeO起到促进石灰熔化的作用，提高石灰利用率至85％，产生高碱度渣，以利于前期脱磷。终点炉渣碱度可控制在＞3.2，渣中FeO控制在16～20％，避免钢水过氧化。优点在于，为转炉生产低成本、高质量钢水提供现实指导。

Description

一种转炉冶炼中高碳钢种的高碳脱磷方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢技术领域,特别是提供了一种转炉冶炼中高碳钢种的高碳脱磷方法，适用于转炉冶炼中高碳钢时达到高碳脱磷的冶炼效果。
背景技术
目前国内钢铁企业转炉冶炼成品要求碳含量高、磷含量低的钢种(成品[C]≥0.5％、[P]≤0.025％，如GCr15、65Mn等)时，转炉工位出钢要求[P]＜0.015％。为达到低磷出钢要求，现场操作人员不得不将转炉冶炼终点[C]含量控制得较低，一般在0.15％以下甚至0.10％以下，导致如下问题：1.转炉终点钢水过氧化严重、渣中FeO高，出钢时需加入大量的增碳剂及脱氧合金，增加了成本；2.转炉炉衬由于受钢水过氧化的影响，炉底侵蚀过快，需频繁补炉，不仅增加了人力物力成本，且延缓了生产节奏；3.转炉终点氧含量过高，后续精炼环节的初始氧含量相应偏高，脱氧过程使得钢中夹杂物大量生成，增加了精炼去除夹杂物的压力；4.钢中夹杂物难以去除将直接影响到钢材成品质量，对钢铁企业声誉影响巨大；5.与钢铁行业所提倡的“节能降耗、绿色冶金”方向背道而驰。
对转炉高拉碳技术，国内外已有大量研究及实践操作，并业已取得一定效果，但基本存在前期化渣较晚、石灰熔化率偏低(＜82％)、后期炉渣碱度及FeO控制偏低使钢水易回磷、操作复杂难以掌握、冶炼时间偏长、高拉碳命中率低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转炉冶炼中高碳钢种的高碳脱磷方法，基于多年理论研究与现场实践经验，结合冶金热力学及动力学理论，控制转炉冶炼过程工艺参数，既能解决中高碳钢的高碳脱磷技术难题，又能避免一般高拉碳工艺所出现的问题，为国内转炉生产低成本、高质量钢水提供现实指导。
本发明采用一种新型高拉碳工艺，目的在于解决转炉终点高碳脱磷的技术难题，并能解决一般高拉碳工艺出现的出钢回磷、炼成率低的问题。
本发明可满足转炉冶炼终点[C]含量0.20～0.25％，[P]含量＜0.015％，出钢温度＜1605～1630℃。
本发明实现冶炼控制目标是通过以下方式实现的：
(1)为满足高碳出钢要求，必须保证一定的铁水比(铁水量占总装入量的比例)，要求在实际操作中铁水比目标值89％，最低不得低于87％。
(2)底吹控制参数：转炉冶炼前期调大底吹强度，控制参数为0.1～0.13Nm3/min/t，中后期控制底吹强度0.025～0.04％Nm3/min/t；
(3)转炉冶炼前期(0～6min)供氧参数：采用恒流量变枪位操作，供氧强度由传统的3.0～3.1Nm3/min/t降至2.8～2.9Nm3Nm3/min/t，枪位在传统工艺标准枪位基础上提高10cm；
(4)转炉冶炼中期(6～13min)供氧参数：采用恒流量恒枪位操作，供氧强度由传统的3.2～3.3Nm3/min/t降至3.0～3.1Nm3/min/t，枪位在传统工艺基准枪位基础上提高10cm；
(5)加料制度：根据铁水[Si]含量确定加入石灰量，以吨钢铁水中0.1％[Si]消耗石灰10kg为参考标准，控制石灰加入量40～45kg/t钢，烧结矿根据温度及炉渣状况加入，在前9min内渣料加入量必须＞80％，并预留500～1000kg石灰在TSC-TSO阶段加入；
(6)转炉冶炼后期(13～15min)供氧参数：供氧强度与传统工艺相同，为3.2Nm3/min/t，枪位与传统工艺相同；
(7)转炉冶炼末期(14～15min)压枪操作：供氧强度由传统工艺的3.4～3.5Nm3Nm3/min/t提高至3.5～3.6Nm3Nm3/min/t，枪位比传统工艺低5cm。
本发明工艺适于入炉铁水[P]≤0.13，[Si]＜0.65％，温度1290～1380℃；
本发明工艺造渣采用石灰、烧结矿及白云石，石灰要求CaO％含量＞82％。
由图1可知，转炉作为炼钢的初炼炉，终点成分对于后续精炼环节钢水的洁净度非常重要。传统转炉冶炼工艺在冶炼中高碳低磷钢时，为达到低磷效果，往往将终点钢水[C]控制得很低(＜0.15％)，否则很难将钢中的[P]脱至0.015％以下。低碳出钢的副作用是转炉炉衬侵蚀快，且钢中氧含量高。为降低钢水氧含量，出钢过程需加大量的脱氧合金，既增加了成本，又产生了大量氧化物夹杂，污染了钢水，降低了成品钢材质量。
本发明工艺与转炉常规工艺相比，采用了高枪位软吹、提高炉渣碱度的工艺思想。图2为120t转炉高拉碳冶炼工艺示意图。
本发明解决高碳脱磷技术问题所采用的技术方案是：变流量、变枪位，造高碱度炉渣。由图2可知，本工艺与传统工艺最大的不同之处就是冶炼前中期采用高枪位(枪位由传统155cm提高至165cm)、低氧流量(供氧流量由传统24000Nm3/h降至21000Nm3/h)的供氧制度，增加石灰加入量至40～45kg/t，与传统工艺多批少量的加料方式不同的是，本发明工艺要求尽可能在9分钟前将炼钢辅料加入＞80％。
采用高枪位、低氧流量的目的是使炉渣中快速产生大量FeO，以利于化渣；尽早加料的目的是与软吹供氧制度相结合，使FeO起到促进石灰熔化的作用，提高石灰利用率至85％，产生高碱度渣，以利于前期脱磷。终点炉渣碱度可控制在＞3.2，渣中FeO控制在16～20％，避免钢水过氧化。
本发明的优点在于：通过前期快速加料、大流量底吹搅拌以及高枪位、小流量供氧操作，可实现尽快化渣，为前期脱磷提供低温、高FeO、大渣量的有利热力学条件；提出后期TSC后加入500～1000kg石灰可有效提高终渣碱度，维持终渣脱磷能力，避免末期回磷；末期低枪位、大流量压枪操作目的在于搅拌熔池使之均匀，将终点[C]控制在0.20～0.25％，[P]控制在＜0.015％，并可缩短冶炼时间。
附图说明
图1为转炉冶炼过程简图。
图2为120t转炉高拉碳冶炼工艺示意图。
具体实施方式
实施例：
为实现转炉生产中高碳钢时高碳脱磷的冶金效果，在国内某特殊钢厂120t转炉实施了本发明工艺，生产钢种为轴承钢GCr15，铁水量117t，废钢量14t，总装入量131t，铁水比89.3％，出钢量125t。铁水条件为：4.32％[C]、0.41％[Si]、0.17％[Mn]、0.12％[P]、0.02％[S]，温度1302℃。前期操作：提高前期底吹强度至0.13Nm3/min/t，供氧强度2.8Nm3/min/t，0～0.5min枪位180cm，0.5～6min165cm，吨钢石灰加入量43.6kg，并于0～9min内加入＞80％造渣料。中期操作：底吹强度0.03～0.045Nm3/min/t，供氧强度2.9Nm3/min/t，枪位165cm。后期操作：供氧强度3.2Nm3/min/t，枪位155cm，并加入石灰500kg，烧结矿500kg。末期操作：压枪1～1.5min，供氧强度3.6Nm3/min/t，枪位135cm。通过以上冶炼操作，共试验76炉，转炉终点[C]含量0.21％，[P]含量0.013％，a[O]136ppm，温度1610～1630℃，炉渣碱度3.36，FeO含量20.46％，石灰熔化率85％，炼成率64％，未出现末期回磷现象，且冶炼时间与传统工艺相当。
由以上实例可知，该发明工艺可实现转炉高碳脱磷效果，并具备操作稳定、炼成率高、不易回磷等优点，平均降低合金成本53元/t，对钢厂现实意义重大。

Claims (3)

1.一种转炉冶炼中高碳钢种的高碳脱磷方法，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数如下：
(1)在实际操作中铁水比目标值89％，最低不得低于87％；
(2)底吹控制参数：转炉冶炼前期调大底吹强度，控制参数为0.1～0.13Nm3/min/t，中后期控制底吹强度0.025～0.04％Nm3/min/t；
(3)转炉冶炼前期：即0～6min，供氧参数：采用恒流量变枪位操作，供氧强度由传统的3.0～3.1Nm3/min/t降至2.8～2.9Nm3Nm3/min/t，枪位在传统工艺标准枪位基础上提高10cm；
(4)转炉冶炼中期，即6～13min，供氧参数：采用恒流量恒枪位操作，供氧强度由传统的3.2～3.3Nm3/min/t降至3.0～3.1Nm3/min/t，枪位在传统工艺基准枪位基础上提高10cm；
(5)加料制度：根据铁水[Si]含量确定加入石灰量，以吨钢铁水中0.1％[Si]消耗石灰10kg为标准，控制石灰加入量40～45kg/t钢，烧结矿根据温度及炉渣状况加入，在前9min内渣料加入量必须＞80％，并预留500～1000kg石灰在TSC-TSO阶段加入；
(6)转炉冶炼后期，即13～15min，供氧参数：供氧强度与传统工艺相同，为3.2Nm3/min/t，枪位与传统工艺相同；
(7)转炉冶炼末期，即14～15min，压枪操作：供氧强度由传统工艺的3.4～3.5Nm3Nm3/min/t提高至3.5～3.6Nm3Nm3/min/t，枪位比传统工艺低5cm；
工艺适于入炉铁水[P]≤0.13，[Si]＜0.65％，温度1290～1380℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，造渣采用石灰、烧结矿及白云石，石灰要求CaO％含量＞82％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，满足转炉冶炼终点[C]含量0.20～0.25％，[P]含量＜0.015％，出钢温度＜1605～1630℃。
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