CN111004886A - 一种降低铁水单耗的冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种降低铁水单耗的冶炼方法，依次包括转炉冶炼、LF精炼或RH精炼、板坯连铸；转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸工序中分别控制氮的含量；RH精炼工序中控制全铁含量。本发明提供的降低铁水单耗的冶炼方法，通过优化转炉冶炼过程中氧枪枪位、底吹流量、终点控制和出钢脱氧工艺，以及优化LF精炼送电、氩气流量控制钢水中氮含量，或是优化RH吹氧循环脱气、钢包顶渣改质工艺稳定RH钢洁净度，以及板坯连铸开浇工艺，在稳定钢水质量前提下显著降低铁水单耗，最终在210吨转炉上实现了过LF炉铁水单耗为770～800kg/t，过RH冶炼铁水单耗为830～860kg/t。

Description

一种降低铁水单耗的冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁制造技术领域，特别涉及一种降低铁水单耗的冶炼方法。
背景技术
钢铁企业一直致力于降低铁水单耗实现降低成本的目的，但是在降低铁水单耗的过程中，出现转炉热量不足、补吹和过吹比例上升，进一步制约铁水单耗的降低；转炉温度低LF送电时间长，钢水氮含量容易超标等问题，对于要经 RH处理的超低碳钢钢种，铁水单耗低时钢水易过氧化、转炉终渣T.Fe含量高，钢包顶渣氧化性增强、钢水洁净度变差、连铸过程中水口容易结瘤导致塞棒上涨液位波动大现象，以上都制约了铁水单耗的进一步降低。因此，非常有必要开发一种新的冶炼方法大幅度降低铁水单耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低铁水单耗的冶炼方法，旨在解决现有技术中冶炼方法铁水单耗较高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：
一种降低铁水单耗的冶炼方法，依次包括转炉冶炼、LF精炼或RH精炼、板坯连铸；具体包括以下步骤：
将铁水及废钢加入转炉中，转炉冶炼，在所述转炉冶炼工序中调节氧枪氧气流量、氧枪枪位和底吹流量，控制转炉出钢后的钢水氮含量控制为30ppm以内；
转炉冶炼后，LF精炼，在LF精炼工序中调节送电次数和送电流量，控制LF 精炼工序中钢水增氮量为20ppm以内；
或转炉冶炼后，RH精炼，在RH精炼工序中调节顶渣改质，控制RH精炼工序中全铁含量为10％以内；
LF精炼或RH精炼后，板坯连铸，在板坯连铸工序中，调节开浇中间包氩气吹扫时间，以及长水口氩气流量，控制板坯连铸工序中增氮量为5ppm以内。
进一步地，在210吨转炉转炉冶炼工序中，所述氧枪氧气流量为46000m3/h～49000m3/h；
吹氧进度为0～10％，且所述氧枪枪位为2050～2250mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为20～30％，且所述氧枪枪位为1800～2000mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为30～90％，且所述氧枪枪位为 1600～1800mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为90～100％，且所述氧枪枪位为1500～1700mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变。
进一步地，吹氧进度为0～30％，且所述底吹流量为300～500m3/h；吹氧进度为30～80％，且所述底吹流量为200～400m3/h；吹氧进度为80～100％，且所述底吹流量为400～600m3/h。
进一步地，所述转炉冶炼工序中，铁水加入量为165～185吨/炉，废钢加入量为50～70吨/炉，总装入量为230～240吨/炉。
进一步地，所述转炉冶炼工序中，吹炼前加入硅铁200～1500kg，沸腾出钢，出钢加入石灰、合金时钢包氩气流量≤120m3/h，氩站软吹流量≤80m3/h，转炉冶炼工序的终点碳含量为0.035～0.06％。
进一步地，所述转炉冶炼工序后进行LF精炼，控制转炉冶炼的终点温度为1580℃～1620℃；或
所述转炉冶炼工序后进行RH精炼，控制转炉冶炼的终点温度为1630℃～ 1670℃。
进一步地，所述RH精炼工序中，顶渣改质剂为压球类改质剂，所述顶渣改质剂的粒径为3～50mm，所述顶渣改质的加入量为200～400kg。
进一步地，所述顶渣改质剂包括以下质量分数的各组分：CaO：20～30％， Al：35～45％，Al2O3：15～25％，SiO2：0～10％，杂质：5～10％。
进一步地，所述RH精炼工序中，温度不够，吹氧升温铝块加入量大于60kg， RH循环脱气时间延长至6～10min。
进一步地，所述板坯连铸工序中，开浇中间包用氩气吹扫2min以上，开浇及浇注过程添加含质量百分含量为80～90％的SiO2酸性覆盖剂，调节长水口氩气流量至压力大于0.2Bar。
进一步地，所述LF精炼工序中，采用1档电流、起弧时间为1min以上；控制送电次数≤3次；送电流量≤300L/min，加入合金调成分流量≤400L/min，钙处理流量≤200L/min，软吹流量≤200L/min。
本发明提供的降低铁水单耗的冶炼方法的有益效果在于：
本发明提供的降低铁水单耗的冶炼方法，通过优化转炉冶炼过车中氧枪枪位、底吹流量，以及优化LF精炼出钢脱氧工艺和钢水氮含量，或是优化RH精炼改质工艺改善RH钢洁净度，以及板坯连铸开浇工艺，既能稳定钢水质量，还能显著降低铁水单耗，最终210吨转炉上实现了过LF炉铁水单耗为770～800kg/t，过RH冶炼铁水单耗为830～860kg/t。
本发明提供的降低铁水单耗的冶炼方法工艺简单，方便操作，适合大规模工业化应用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种降低铁水单耗的冶炼方法，依次包括转炉冶炼、LF精炼或 RH精炼、板坯连铸；具体包括以下步骤：
将铁水及废钢加入转炉中，转炉冶炼，在所述转炉冶炼工序中调节氧枪氧气流量、氧枪枪位和底吹流量，控制转炉出钢后的钢水氮含量控制为30ppm以内；
转炉冶炼后，LF精炼，在LF精炼工序中调节送电次数和送电流量，控制LF 精炼工序中钢水增氮量为20ppm以内；
或转炉冶炼后，RH精炼，在RH精炼工序中调节顶渣改质，控制RH精炼工序中全铁含量为10％以内；
LF精炼或RH精炼后，板坯连铸，在板坯连铸工序中，调节开浇中间包氩气吹扫时间，以及长水口氩气流量，控制板坯连铸工序中增氮量为5ppm以内。
需要说明的是，将铁水及废钢加入转炉中，在转炉冶炼工序中调节氧枪流量和枪位，降低前期氧枪吹炼氧枪高度，实现低铁水单耗下，快速升温，减少前期低温喷溅；铁水单耗的值越低，生产成本越低，吹炼过程中容易低温喷溅，转炉脱氮的能力越弱，本发明通过控制转炉冶炼氧枪枪位，稳定过程脱碳速率，改善转炉脱氮能力。
需要说明的是，本发明的降低铁水单耗的冶炼方法中，通过优化转炉冶炼过车中氧枪枪位、底吹流量，以及优化LF精炼出钢脱氧工艺和钢水氮含量，或是优化RH精炼改质工艺改善RH钢洁净度，以及板坯连铸开浇工艺，既能稳定钢水质量，还能显著降低铁水单耗，最终实现过LF炉铁水单耗为 770～800kg/t，过RH冶炼铁水单耗为830～860kg/t。
作为本发明的进一步优选，在转炉冶炼工序中，氧枪氧气流量为 46000m3/h～50000m3/h；吹氧进度为0～10％，且所述氧枪枪位为2050～2250mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为20～30％，且所述氧枪枪位为 1800～2000mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为30～90％，且所述氧枪枪位为1600～1800mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为90～100％，且所述氧枪枪位为1500～1700mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变。
作为本发明的进一步优选，本发明中前期废钢加入量大，升温困难，因此吹氧进度为0～30％时，底吹流量为300～500m3/h；随着碳氧反应速率提高，为防止底吹流量太大，熔渣容易返干喷溅，当吹氧进度为30～80％时，底吹流量为 200～400m3/h；吹炼后期碳氧反应速率降低，为改善脱碳速率，防止钢水后期吸氧，当吹氧进度为80～100％时，底吹流量为400～600m3/h。
作为本发明的进一步优选，转炉冶炼工序中，铁水加入量为165～185吨/ 炉，废钢加入量为50～70吨/炉，总装入量为230～240吨/炉。
需要说明的是，废钢加入量为50～70吨/炉，其加入量大，铁水单耗低，防止转炉冶炼过程中温度不足，容易过吹，钢水氮含量高；本发明实施例中，铁水、废钢的加入配比，可保证在转炉冶炼的过程中防止脱氮能力减弱的同时，稳定钢水洁净度，最终实现在满足钢水氧含量、氮含量中控制条件下最大限度降低铁水单耗。
作为本发明的进一步优选，转炉冶炼工序中，吹炼前加入硅铁200～ 1500kg，沸腾出钢，出钢加入石灰、合金时钢包氩气流量≤120m3/h，氩站软吹流量≤80m3/h，转炉冶炼工序的终点碳含量为0.035～0.06％。需要说明的是，本发明中加入硅铁进行补热效果好，且不会导致钢水增硫，钢种适应范围广。
作为本发明的进一步优选，转炉冶炼工序后进行LF精炼，控制转炉冶炼的终点温度为1580℃～1620℃；或转炉冶炼工序后进行RH精炼，控制转炉冶炼的终点温度为1630℃～1670℃。
需要说明的是，本发明中转炉冶炼后进行LF精炼时，控制转炉冶炼的终点温度为1580～1620℃，在后续的LF精炼工序中，能够防止产生熔渣结壳，避免产生化渣效果差、熔渣流动性差和埋弧效果差等不利影响，减少LF精炼过程中增氮过多现象；此外，还能减少连铸浇注过程中钢渣反应产生Al2O3夹杂导致水口结瘤，连铸塞棒上涨，减缓连铸水口结瘤现象，改善可浇性。
需要说明的是，RH钢进站温度低，吹氧加铝块升温比例增加，中间包钢水氧含量相应增加，通过增加转炉发热剂补热提高转炉终点温度；同时提高连铸拉速，加快钢包周转效率、使用大尺寸出钢口减少出钢时间；利用转炉终点温度降低，脱磷效果改善开发转炉不等样出钢技术，减少终点测量，提高转炉不等终点样出钢比例，从而减少了出钢过程中热量耗散，减少了RH炉加铝吹氧量。
作为本发明的进一步优选，RH精炼工序中，顶渣改质剂为压球类改质剂，顶渣改质剂的粒径为3～50mm，顶渣改质的加入量为200～400kg。
作为本发明的进一步优选，顶渣改质剂包括以下质量分数的各组分：CaO：20～30％，Al：35～45％，Al2O3：15～25％，SiO2：0～10％，杂质：5～10％。
需要说明的是，本发明通过加大转炉出钢钢包顶渣改质力度，将粉状改质剂改成球状改质剂，氩站小流量吹氩防止顶渣结壳，改善改质效果；转炉后改用硅脱氧工艺降低渣中自由氧改善钢水洁净度，RH出站钢渣全铁含量控制稳定在10％以内，改善了钢水洁净度，稳定中间包钢水氧含量，使得中间包钢水氧含量为小于30ppm。
作为本发明的进一步优选，RH精炼工序中，温度不够，吹氧升温铝块加入量大于60kg，RH循环脱气时间延长至6～10min。
需要说明的是，优化RH处理过程，能够去除夹杂物，根据加铝吹氧量、脱碳后钢水终点氧含量相应延长循环脱气时间1～3min，改善了钢水洁净度，中间包钢水氧含量稳定控制28ppm以内，实现了低铁水单耗下RH钢钢水洁净度的稳定控制。
作为本发明的进一步优选，板坯连铸工序中，开浇中间包用氩气吹扫2min 以上，开浇及浇注过程添加含质量百分含量为80～90％的SiO2酸性覆盖剂，调节长水口氩气流量至压力大于0.2Bar，有利于减少浇铸过程中中间包钢水增氮量。
作为本发明的进一步优选，LF精炼工序中，采用1档电流、起弧时间为 1min以上；控制送电次数≤3次；送电流量≤300L/min，加入合金调成分流量≤400L/min，钙处理流量≤200L/min，软吹流量≤200L/min。
需要说明的是，本发明中转炉出钢时钢水液面翻滚，钢水裸露面积大，LF 精炼前期调小氩吹流量，减轻钢水液面翻滚情况，减少钢水裸露面积，减少钢水中增氮机会；在LF精炼中期和后期，依次调节氩吹流量，细化LF精炼工序的氩吹流量，减少钢水中增氮机会，控制LF精炼工序中的增氮量。
本发明提供的降低铁水单耗的冶炼方法的制备方法工艺简单，方便操作，适合大规模工业化应用。
为了说明本发明所述的技术方案，以下结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种降低铁水单耗的冶炼方法，转炉冶炼→LF精炼→板坯连铸工序中分别控制氮的含量；具体包括以下步骤：
S1.将铁水及废钢加入转炉中，转炉冶炼，在转炉冶炼工序中调节氧枪氧气流量、氧枪枪位和底吹流量，控制转炉出钢后的钢水氮含量控制为30ppm以内；
其中，LF精炼炉炉号为9604046，冶炼钢种为510L，铁水加入量为166吨/ 炉，废钢加入量为66吨/炉，总装入量为232吨/炉；
氧枪氧气流量为48000m3/h；吹氧进度为0～10％时，氧枪枪位为2250mm，氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为20～30％，氧枪枪位为1950mm，氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为30％～90％时，氧枪枪位为1750mm，氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为90％～100％时，氧枪枪位为 1650mm，氧枪枪位确定后，枪位保持不变；
吹氧进度为0～30％时，底吹流量为360m3/h；吹氧进度为30～80％时，底吹流量为240m3/h；吹氧进度为80～100％时，底吹流量为400m3/h；
吹炼前加入硅铁250kg；沸腾出钢，出钢加入石灰、合金时钢包氩气流量为 90m3/h，氩站软吹流量为50m3/h；
转炉冶炼工序的终点碳含量为0.035～0.06％，转炉冶炼的终点温度为 1610℃。
S2.转炉冶炼后，LF精炼，在LF精炼工序中采用1档电流、起弧时间为1min 以上，送电次数为3次；送电流量为300L/min，加入合金调成分流量400L/min，钙处理流量200L/min，软吹流量200L/min，控制LF精炼工序中钢水增氮量为 20ppm以内；
S3.LF精炼后，板坯连铸，在板坯连铸工序中，调节开浇中间包氩气吹扫时间，以及长水口氩气流量，控制板坯连铸工序中增氮量为4ppm；
开浇中间包用氩气吹扫2min，开浇及浇注过程添加含质量百分含量为85％的SiO2酸性覆盖剂，调节长水口氩气流量至压力大于0.2Bar。
S4.实现铁水单耗为778kg/t时，中间包钢水氮含量为56ppm。
实施例2
本实施例提供一种降低铁水单耗的冶炼方法，包括转炉冶炼→RH精炼→板坯连铸工序，控制转炉冶炼和板坯连铸工序中氮的含量，且控制RH精炼中全铁含量；具体包括以下步骤：
S1.将铁水及废钢加入转炉中，转炉冶炼，在转炉冶炼工序中调节氧枪氧气流量、氧枪枪位和底吹流量；
其中，RH精炼炉炉号为9504236，冶炼钢种为SPHE，铁水加入量为180吨/ 炉，废钢加入量为60吨/炉，总装入量为240吨/炉；
氧枪氧气流量为48000m3/h；吹氧进度为0～10％时，氧枪枪位为2250mm；吹氧进度为20～30％，氧枪枪位为1950mm；吹氧进度为30％～90％时，氧枪枪位为1750mm；吹氧进度为90％～100％时，氧枪枪位为1650mm；
吹氧进度为0～30％时，底吹流量为360m3/h；吹氧进度为30～80％时，底吹流量为240m3/h；吹氧进度为80～100％时，底吹流量为500m3/h；
吹炼前加入硅铁420kg；沸腾出钢，出钢加入石灰、合金时钢包氩气流量为 80m3/h，氩站软吹流量为30m3/h；
转炉冶炼工序的终点碳含量为0.035～0.06％，转炉冶炼的终点温度为 1640℃。
S2.转炉冶炼后，RH精炼，在RH精炼工序中调节顶渣改质，控制RH精炼工序中全铁含量为7.6％；
其中，顶渣改质剂为压球类改质剂，顶渣改质剂的粒径为3～50mm，顶渣改质的加入量为400kg，顶渣改质剂包括以下质量分数的各组分：CaO：25％， Al：40％，Al2O3：20％，SiO2：5％，杂质：10％；
温度不够，加入70kg铝块进行吹氧升温，RH循环脱气时间为8min。
S3.RH精炼后，板坯连铸，在板坯连铸工序中，调节开浇中间包氩气吹扫时间，以及长水口氩气流量，控制板坯连铸工序中增氮量为5ppm以内；
开浇中间包用氩气吹扫2min，开浇及浇注过程添加含质量百分含量为90％的SiO2酸性覆盖剂，调节长水口氩气流量至压力大于0.2Bar。
S4.实现铁水单耗为841kg/t时，中间包钢水全氧含量为28ppm。
本发明提供的降低铁水单耗的冶炼方法，通过转炉补热，优化转炉冶炼过车中氧枪枪位、底吹流量，以及优化LF精炼出钢脱氧工艺和钢水氮含量，或是优化RH精炼改质工艺改善RH钢洁净度，以及板坯连铸开浇工艺，既能稳定钢水质量，还能显著降低铁水单耗，最终实现过LF炉铁水单耗为 770～800kg/t，过RH冶炼铁水单耗为830～860kg/t。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，依次包括转炉冶炼、LF精炼或RH精炼、板坯连铸；具体包括以下步骤：
将铁水及废钢加入转炉中，转炉冶炼，在所述转炉冶炼工序中调节氧枪氧气流量、氧枪枪位和底吹流量，控制转炉出钢后的钢水氮含量控制为30ppm以内；
转炉冶炼后，LF精炼，在LF精炼工序中调节送电次数和送电流量，控制LF精炼工序中钢水增氮量为20ppm以内；
或转炉冶炼后，RH精炼，在RH精炼工序中调节顶渣改质，控制RH精炼工序中全铁含量为10％以内；
LF精炼或RH精炼后，板坯连铸，在板坯连铸工序中，调节开浇中间包氩气吹扫时间，以及长水口氩气流量，控制板坯连铸工序中增氮量为5ppm以内。
2.如权利要求1所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，在210吨转炉转炉冶炼工序中，所述氧枪氧气流量为46000m3/h～49000m3/h；
吹氧进度为0～10％，且所述氧枪枪位为2050～2250mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为20～30％，且所述氧枪枪位为1800～2000mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为30～90％，且所述氧枪枪位为1600～1800mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变；吹氧进度为90～100％，且所述氧枪枪位为1500～1700mm，所述氧枪枪位确定后，枪位保持不变。
3.如权利要求2所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，吹氧进度为0～30％，且所述底吹流量为300～500m3/h；吹氧进度为30～80％，且所述底吹流量为200～400m3/h；吹氧进度为80～100％，且所述底吹流量为400～600m3/h。
4.如权利要求1所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，铁水加入量为165～185吨/炉，废钢加入量为50～70吨/炉，总装入量为230～240吨/炉。
5.如权利要求1所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序中，吹炼前加入硅铁200～1500kg，沸腾出钢，出钢加入石灰、合金时钢包氩气流量≤120m3/h，氩站软吹流量≤80m3/h，转炉冶炼工序的终点碳含量为0.035～0.06％。
6.如权利要求4所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序后进行LF精炼，控制转炉冶炼的终点温度为1580℃～1620℃；或
所述转炉冶炼工序后进行RH精炼，控制转炉冶炼的终点温度为1630℃～1670℃。
7.如权利要求1所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，所述RH精炼工序中，顶渣改质剂为压球类改质剂，所述顶渣改质剂的粒径为3～50mm，所述顶渣改质的加入量为200～400kg。
8.如权利要求7所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，所述顶渣改质剂包括以下质量分数的各组分：CaO：20～30％，Al：35～45％，Al2O3：15～25％，SiO2：0～10％，杂质：5～10％。
9.如权利要求1所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，所述RH精炼工序中，温度不够，吹氧升温铝块加入量大于60kg，RH循环脱气时间延长至6～10min。
10.如权利要求1所述降低铁水单耗的冶炼方法，其特征在于，所述板坯连铸工序中，开浇中间包用氩气吹扫2min以上，开浇及浇注过程添加含质量百分含量为80～90％的SiO2酸性覆盖剂，调节长水口氩气流量至压力为0.2Bar以上。
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