CN110396637B - 低成本、短流程、高效率生产sphc的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，属于钢铁冶金工艺技术领域，工艺包括以下步骤：a、准备铁水、废钢；b、转炉吹炼，采用“一罐到底”的方式将步骤a制备的铁水送入到转炉中，将备好的废钢也加入到转炉中，进行吹炼；c、炉外精炼，冶炼完成后，将转炉内的钢水都送入到钢包内完成出钢过程，出钢时进行脱氧处理同时将温度在步骤b的基础上提高8‑15℃，随钢流加入增碳剂、金属脱氧剂、白灰、精炼渣，然后进行顶渣回收处理、钙处理、吹氩气、钢包镇精、排渣，最终得到精炼钢水；d、连铸。工艺处理过程缩短，可以减少能源介质消耗，降低成本，最终所得产品的指标容易得到控制。

Description

低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺

技术领域

本发明属于钢铁冶金工艺技术领域，涉及到SPHC的生产工艺，特别是低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺。

背景技术

SPHC是钢材的牌号，这个牌号其实最早是德国的牌号，日本也用，后来国内钢厂宝钢引入，代表的是热轧钢板(它对应的冷轧板就是SPCC)，相当于国标GB699(优质碳素钢结构)。此钢种是低碳低硅钢，在实际生产中生产难度相对较大，工艺复杂，为了能保证产品质量，一般采用的生产流程复杂、成本较高，特别是生产此钢种时很容易造成中包和水口絮流，严重时可造成结流停机事故。水口絮流是指在连铸生产过程中，钢液中的固态颗粒附着在大罐水口、中包上水口或浸入式水口内壁，吸附、扩展、占用钢流通道，造成钢水通钢量降低，最终导致钢水得不到及时补足而断浇或快换浸入式水口的现象。

早期生产SPHC钢时采用的工艺需要经过铁水预处理---转炉吹炼---精炼(IF-精炼炉)进行成份、温度微调---钙处理后吹氩气----钢包镇精(或进行RH(脱气炉)处理)----中包电磁搅拌---连铸浇铸一系列处理过程，来达到和提高钢水的品质及钢水的连续可浇铸性，这种传统工艺生产的成本主要来自于钢铁料消耗、能源介质消耗和耐火材料消耗，能源介质消耗主要包括蒸汽、氧气、水、氩气、煤气、冶炼用电等，生产成本高，工序流程复杂，生产效率低下。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，设计了低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，工艺处理过程缩短，可以减少能源介质消耗，降低成本，最终所得产品的指标容易得到控制。

本发明所采取的具体技术方案是：低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，关键在于，所述的工艺包括以下步骤：

a、准备铁水、废钢

利用高炉生产铁水，最终所得铁水的温度≥1280℃，铁水的带渣量≤2cm，铁水中的C含量为4.2-5.1％、Mn含量为0.2-0.5％、S含量≤0.03％、P含量≤0.130％、Si含量为0.25-0.55％，准备废钢，备用，废钢与铁水的质量比是1：(3-5)；

b、转炉吹炼

采用“一罐到底”的方式将步骤a制备的铁水送入到转炉中，将备好的废钢也加入到转炉中，进行吹炼，最终制得钢水的温度≥1640℃，出钢钢水中的C含量为0.04-0.05％、S含量≤0.020％、P含量≤0.020％；

c、炉外精炼

冶炼完成后，将转炉内的钢水都送入到钢包内完成出钢过程，出钢时进行脱氧处理同时将温度在步骤b的基础上提高8-15℃，随钢流加入增碳剂、金属脱氧剂、白灰、精炼渣，然后进行顶渣回收处理、钙处理、吹氩气、钢包镇精、排渣，最终得到精炼钢水；

d、连铸

将精炼钢水进行连铸加工得到连铸坯。

步骤c中的顶渣回收处理是指，将每炉钢包内剩余的做过顶渣处理的钢渣倒入下一炉钢包内。

步骤c中的钙处理是指，向钢液中喂Ca-Si线。

步骤c中的吹氩气是指，在钢包底部安装供气原件，氩气由管道经底部供气原件吹入钢液。

步骤c中的钢包镇静是指，当吹氩结束后将钢包吊至连铸大包回转台上等待开浇，等待的时间为钢水的镇静时间，镇静时间大于零小于等于10min。

步骤c中的排渣是指，通过中间包背部的背排渣口，将中间包内渣排出。

步骤c中的脱氧处理是先进行沉淀脱氧，然后进行扩散脱氧。

步骤c中，每100t钢水中增碳剂的加入量是10-40kg、金属脱氧剂的加入量是290-340kg、白灰的加入量是300-400kg、精炼渣的加入量是200-400kg。

步骤c中，金属脱氧剂是中碳锰铁和铝锭，或者是中碳锰铁和钢芯铝，每100t钢水中中碳锰铁的加入量是160-180kg、铝锭/钢芯铝的加入量是130-160kg。

步骤d中连铸时进行中包电磁搅拌处理，中包电磁搅拌处理是指借助在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢水的运功，强化钢水的对流、传热和传质过程。

本发明的有益效果是：本发明通过控制铁水的成份、温度、带渣量，将性能稳定的铁水投入到生产中，采用一罐到底的模式，减少了铁水温度的损失，保证了进入转炉的铁水成份及温度，省去了混铁炉的周转过程，减少了热量损失，而且大大简化了工艺，使得转炉一倒合格率达到90％以上，可以减少因为过吹、补吹而降低钢水的氧化性。出钢时将温度提高8-15℃，随钢流加入增碳剂、金属脱氧剂、白灰、精炼渣，形成吸附能力较好的三元合成渣系，出钢完成后进行顶渣回收处理，使钢包内快速达到三元渣系净化钢水的效果，利用这种工艺不但可以有效降低物料消耗，还能起到脱硫、净化钢水的目的。

本发明在完成高品质钢的基础上，工艺处理过程缩短，可以减少能源介质消耗，降低成本，每吨钢的成本可降低27.10元，每吨钢的整个冶炼周期可以缩短24min，最终所得产品的指标容易得到控制。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作详细说明：

一、具体实施例

低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，所述的工艺包括以下步骤：

a、准备铁水、废钢

利用高炉生产铁水，最终所得铁水的温度为1310℃，铁水的带渣量为1cm，铁水中的C含量为4.80％、Mn含量为0.45％、S含量≤0.02％、P含量≤0.09％、Si含量为0.40％，准备废钢，备用，废钢与铁水的质量比是1：4，即每100吨铁水中需要加入25吨废钢；

本发明根据所要求钢水的终点温度不同合理搭配废钢，废钢不能潮湿、不能有易燃易爆物品、不能有有害的稀有金属、不能有密封容器、不能有渣土和耐火材料，废钢中P的质量百分比≤0.14％，废钢中S的质量百分比≤0.040％，严格按废钢规定的尺寸标准进行配加(50*50mm-600*600mm)，防止卡炉口影响生产节奏；

b、转炉吹炼

采用“一罐到底”的方式将步骤a制备的铁水送入到转炉中，将备好的废钢也加入到转炉中，进行吹炼，最终制得钢水的温度≥1640℃，出钢钢水中的C含量为0.04-0.05％、S含量≤0.020％、P含量≤0.020％；

c、炉外精炼

冶炼完成后，将转炉内的钢水都送入到钢包内完成出钢过程，出钢时进行脱氧处理同时将温度在步骤b的基础上提高8-15℃，随钢流加入增碳剂、金属脱氧剂、白灰、精炼渣，然后进行顶渣回收处理、钙处理、吹氩气、钢包镇精、排渣，最终得到精炼钢水；

其中，脱氧处理是先进行沉淀脱氧(在出钢时进行脱氧，一般在3min内完成)，然后进行扩散脱氧(在出钢后对钢包顶渣进行脱氧，一般时间小于5min)；

每100t钢水中增碳剂的加入量是10-40kg、中碳锰铁的加入量是160-180kg、铝锭的加入量是130-160kg、白灰的加入量是300-400kg、精炼渣的加入量是200-400kg；

顶渣回收处理是指，将每炉钢包内剩余的做过顶渣处理的钢渣倒入下一炉钢包内；

钙处理是指，向钢液中喂Ca-Si线，能够进行深脱氧，还原钢中金属氧化物，减少钢中氧化物，通过钙处理可以将钢中Al₂O₃夹杂转变成低熔点的复合氧化物，把高熔点的串簇状的Al₂O₃改为低熔点的球状铝酸钙(如12CaO.7Al₂O₃)，以改善钢水的流动性，有利于其聚合长大从钢水中排除，不仅可以防止水口冻结，而且可以减少钢中氧化物夹杂的数量；同时，滞留在钢中的夹杂物其形状几乎为圆形并无规则地分布于钢中，可以减轻对钢性能的危害；

吹氩气是指，在钢包底部安装供气原件，氩气由管道经底部供气原件吹入钢液，作用是均匀钢包中钢液温度、成分，提高脱硫效率，促进钢液中非金属夹杂物上浮；

钢包镇静是指，当吹氩结束后将钢包吊至连铸大包回转台上等待开浇，等待的时间为钢水的镇静时间，镇静时间大于零小于等于10min，作用是让钢水中的夹杂物进一步上浮并附着到钢水顶渣层；

排渣是指，通过中间包背部的背排渣口，将中间包内渣排出，以免对中间包内耐材的使用寿命、中间包液位监控、钢水质量等造成大的影响；因为顶渣没有经过精炼升温，所以为了防止钢包内的降温幅度过大，需要将顶渣回收量控制在钢包200-300mm高度范围的容量，即顶渣堆积在钢包内的高度为200-300mm；

吹氩搅拌能增加钢-渣界面和传质、传热速度，强化钢渣反应，提高脱硫速度，降低溶解氧，促进中包夹杂上浮，起到提高钢液质量的技术效果；

d、连铸

将精炼钢水进行连铸加工得到连铸坯，连铸时进行中包电磁搅拌处理，中包电磁搅拌处理是指借助在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢水的运功，强化钢水的对流、传热和传质过程，从而控制铸坯的凝固过程。中包要采取高液面、稳拉速操作模式进行操作，及时对中包内多余复积渣进行排渣操作。

连铸浇铸结束后，将循环渣直接倒入精炼吊包位的钢包里，钢水浇铸完毕后残留在钢包中的钢渣和钢水具有高碱度、低氧化性、低熔点的特性，另外还具有较高的显热，可以明显地降低生产成本，同时还可以保证产品质量，环保，可以降低资源消耗。

二、实验数据

(一)利用本发明的工艺生产出的不同批次精炼钢水中各成分含量如下面的表1所示：

表1精炼钢水中各成分含量

表1中ALT代表的是钢中全铝含量，ALS代表的是钢中酸溶铝含量，表1中各试样精炼钢水所对应的钢包顶渣中各成分含量，如下面的表2所示：

表2钢包顶渣中各成分含量

由上面表2中的数据可以看出，此工艺的顶渣技术完全达到SPHC钢种顶渣要求，其顶渣具有较强的吸附能力。

(二)熔炼分析

在50炉钢液浇铸过程中采取样锭，制成试样并对其进行化学分析，各化学成分的质量百分比如下面的表3所示：

表3各化学成分的质量百分比

由表3中的数据可知，利用本发明的工艺生产的产品完全符合优质SPHC钢的成分要求。

(三)采用本发明的工艺进行生产，取14炉的炉前渣样(FeO的质量百分比为10.98-19.26％)及18炉的炉后渣样(FeO的质量百分比为0.45-3.42％)，渣样中各成分含量如下面的表4所示：

表4渣样中各成分含量

通过FL精炼炉做的钢包顶渣中各成分含量，如下面的表5所示：

表5通过FL精炼炉做的钢包顶渣中各成分含量

由上面的表4和表5可以看出，采用本发明的工艺进行生产，炉后渣样中各成分含量的平均值已经非常接近通过FL精炼炉做的钢包顶渣中各成分含量，所以采用本发明的工艺制成的顶渣满足SPHC钢种顶渣要求，其顶渣具有较强的吸附能力。

(四)因各厂购进辅料价格不同，因此我们只对裕华原有工艺的生产成本和采用本发明的新工艺后的生产成本做对比，以每吨钢的成本为例，各项成本如下面的表6所示：

表6原有生产成本和新工艺生产成本的对比

由上面的表6可知，采用新工艺每吨钢的成本可降低27.10元，每吨钢的整个冶炼周期可以缩短24min。

综上所述，本发明在完成高品质钢的基础上，工艺处理过程缩短，可以减少能源介质消耗，降低成本，最终所得产品的指标容易得到控制。

Claims (10)

1.低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，所述的工艺包括以下步骤：

a、准备铁水、废钢

利用高炉生产铁水，最终所得铁水的温度≥1280℃，铁水的带渣量≤2cm，铁水中的C含量为4.2-5.1％、Mn含量为0.2-0.5％、S含量≤0.03％、P含量≤0.130％、Si含量为0.25-0.55％，准备废钢，备用，废钢与铁水的质量比是1：(3-5)；

b、转炉吹炼

采用“一罐到底”的方式将步骤a制备的铁水送入到转炉中，将备好的废钢也加入到转炉中，进行吹炼，最终制得钢水的温度≥1640℃，出钢钢水中的C含量为0.04-0.05％、S含量≤0.020％、P含量≤0.020％；

c、炉外精炼

冶炼完成后，将转炉内的钢水都送入到钢包内完成出钢过程，出钢时进行脱氧处理同时将温度在步骤b的基础上提高8-15℃，随钢流加入增碳剂、金属脱氧剂、白灰、精炼渣，然后进行顶渣回收处理、钙处理、吹氩气、钢包镇静 、排渣，最终得到精炼钢水；

d、连铸

将精炼钢水进行连铸加工得到连铸坯。

2.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中的顶渣回收处理是指，将每炉钢包内剩余的做过顶渣处理的钢渣倒入下一炉钢包内。

3.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中的钙处理是指，向钢液中喂Ca-Si线。

4.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中的吹氩气是指，在钢包底部安装供气原件，氩气由管道经底部供气原件吹入钢液。

5.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中的钢包镇静是指，当吹氩结束后将钢包吊至连铸大包回转台上等待开浇，等待的时间为钢水的镇静时间，镇静时间大于零小于等于10min。

6.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中的排渣是指，通过中间包背部的背排渣口，将中间包内渣排出。

7.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中的脱氧处理是先进行沉淀脱氧，然后进行扩散脱氧。

8.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中，每100t钢水中增碳剂的加入量是10-40kg、金属脱氧剂的加入量是290-340kg、白灰的加入量是300-400kg、精炼渣的加入量是200-400kg。

9.根据权利要求8所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤c中，金属脱氧剂是中碳锰铁和铝锭，或者是中碳锰铁和钢芯铝，每100t钢水中中碳锰铁的加入量是160-180kg、铝锭/钢芯铝的加入量是130-160kg。

10.根据权利要求1所述的低成本、短流程、高效率生产SPHC的工艺，其特征在于，步骤d中连铸时进行中包电磁搅拌处理，中包电磁搅拌处理是指借助在铸坯液相穴内感生的电磁力强化液相穴内钢水的运功，强化钢水的对流、传热和传质过程。