CN111440916B

CN111440916B - 一种利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法

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Publication number: CN111440916B
Application number: CN202010364676.4A
Authority: CN
Inventors: 徐涛; 徐少华; 李志成; 赵鸣; 张怀军; 王俊刚; 陈立武; 张晓龙; 柴晓晶; 张沅
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2040-04-30
Also published as: CN111440916A

Abstract

本发明公开了一种利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法，包括：S1、调整转炉冶炼条件，选择碳氧积较高的炉次进行冶炼，根据碳氧积调整底吹控制模式，调整入炉铁水、废钢比，为造渣创造条件，使用合理的氧枪控制模式；S2、分阶段进行转炉冶炼过程的控制，转炉吹炼前期，打火正常后加入头批料，并认真观察炉内反应情况，防止喷溅；吹炼中期控制好炉渣熔化情况和熔池温度，并在吹炼中后期使用副枪测量熔池温度和碳含量；吹炼后期要根据TSC测量情况进行补料操作，控制终点温度和氧含量。本发明提供了一种利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法，开发出转炉“两控一增”深脱锰操作工艺，可以以高锰铁水为原料冶炼锰含量低于0.03％的钢水。

Description

一种利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法。

背景技术

工业纯铁是一种重要的钢铁基础材料，主要用于冶炼各种高温合金、耐热合金、精密合金、航天航空、军工合金等。包钢目前铁水状况较差，锰、磷含量高且波动大，现行生产工艺已经无法满足市场客户对于钢种成分的要求。工业纯铁是一类特殊钢种，钢种内要求所含元素质量分数尽可能低。区别于常规特殊钢种，现行化验、以及参与最终成分计算的元素，只有锰元素是百分位进行计算，而其他元素均是千分位进行计算(铝元素为保证铸机可浇性，已经控制到现生产水平最低要求)。市场上对于工业纯铁的好坏都是按照锰元素高低进行评判。

为满足当今市场需求，高附加值的特种钢材的钢种对钢水中Mn元素的要求很低，而转炉本身的脱锰能力有限，并且多数钢厂由于矿石原料条件限制，入炉铁水的锰含量在0.40％左右，用此铁水进行冶炼超低锰钢种(Mn≤0.02％)时转炉终点达到最低的锰含量为0.06％左右，无法达到此类钢种的要求。在上述背景下，利用高锰铁水冶炼超低锰钢种这一技术难题也就变得日益突出起来。直接制约着以工业纯铁为代表的超低锰钢的开发及生产。

锰作为一种金属元素只能通过氧化造渣的方式，从铁水或钢水中分离出来；其氧化-还原反应的关键是向冶金体系提供氧以及氧向反应区的传递，实现铁水中杂质元素的直接或间接的氧化。铁水脱锰方式的选择，通常受限于现场设备、环境、脱锰所用原料的条件等。

受限于现场设备、环境、脱锰所用原料的条件等因素影响，从现有工艺角度出发，铁水脱锰任务主要在转炉环节完成，总结前期冶炼超低锰钢的情况是：入炉铁水锰含量集中在0.39％-0.41％(平均为0.40％)，转炉终点残锰含量为0.050％-0.057％(平均为0.054％)，难以达到0.04％甚至更低，无法进行超低锰钢的冶炼。

综上所述，目前需要一种能够使用高锰铁水转炉生产超低锰钢的新方法，以保证在铁水条件相对较差的情况下转炉对锰含量控制比较严格的高附加值特种钢。

发明内容

为了克服现有转炉生产工艺无法使用锰含量高于0.40％的高锰铁水冶炼超低锰钢种的不足，本发明提供了一种利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法，独创性地开发出转炉“两控一增”深脱锰操作工艺，该工艺可以以高锰铁水为原料不新增设其他辅助设备和原材料的情况冶炼锰含量低于0.03％的钢水。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种利用高锰铁水冶炼超低锰钢的方法，包括以下步骤：

S1、调整转炉的冶炼条件

选择碳氧积较高的炉次进行冶炼，根据碳氧积调整底吹控制模式，调整入炉铁水、废钢比，为造渣创造条件，使用合理的氧枪控制模式；

S2、分阶段进行转炉冶炼过程的控制，转炉吹炼前期，打火正常后加入头批料，并认真观察炉内反应情况，防止喷溅。吹炼中期控制好炉渣熔化情况和熔池温度，并在吹炼中后期使用副枪测量熔池温度和碳含量。吹炼后期要根据TSC测量情况进行补料操作，控制终点温度和氧含量。

上述步骤S1中转炉的碳氧积与底吹情况必须要满足造高氧化性炉渣的需求(碳氧积高于0.0025的转炉)；

上述步骤S1中要求总装入量为290～295t，入炉铁水温度要≥1300℃，铁水硅含量和对应废钢的重量如下表：

铁水Si％	铁水T(℃)	废钢重量(t)
			≤0.3	≥1300	25
0.3～0.4	≥1300	30
			0.4～0.5	≥1300	35
0.5～0.6	≥1300	40

上述步骤S1中枪位控制模式为低-高-低-高-低。低枪枪位1.8m-2.1m,流量使用48000-50000Nm³/h。高枪枪位为2.2m-3.0m,流量使用43000-45000Nm³/h。

上述步骤S2中吹炼前期头批料加入量为4吨左右白灰，5-8吨铁皮球，煅烧白云石2-3吨。

上述步骤S2中吹炼中期保证炉渣熔化，控制过程温度，TSC测量温度控制到1535℃-1570℃，碳含量为0.30％≤C≤0.50％。

上述步骤S2中吹炼后期下TSC后按非金属造渣料(如白灰、煅烧白云石、白云石中的一种或几种)总量与铁皮球加入量大于1：1.5进行配比，终点温度控制1590-1630℃之间，终点氧1000PPM到1300PPM之间。

上述终点样后看残锰含量，当锰含量≥0.04％时，进行点吹处理，点吹按非金属造渣料(如白灰、煅烧白云石、白云石中的一种或几种)加入量和铁皮球加入量大于1：2.5进行配比，点吹以后温度在1590-1610℃之间，终点氧不低于1000PPM。

通过上述转炉深脱锰使得连铸机就位钢水锰含量稳定低于0.03％。

基于以上技术方案，本发明提供的利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法首先调整转炉的冶炼条件，在现有基础上选择碳氧积较高的转炉进行冶炼，同时要根据碳氧积情况调整相应的底吹模式和吹炼模式。固定装入量为290～295t，根据铁水条件调整废钢比，保证热量富裕，为转炉冶炼造高氧化性炉渣创造条件。其次转炉冶炼过程中要分阶段进行控制，吹炼前期优化头批料配比，使炉渣快速熔化，提高前期Mn的氧化效率；吹炼中期保证炉渣熔化的同时要控制好熔池温度，加料以白灰和铁皮球为主，提高炉渣氧化性和渣量，增大炉渣中MnO的容量，从而增大锰在炉渣与熔液中的分配比。通过控制熔池温度以抑制碳氧反应的剧烈发生，防止锰元素被还原；根据副枪TSC测量结果，优化吹炼后期炉料配比，增加炉渣氧化性，使终点温度不过高，以此实现转炉冶炼过程中降低钢水锰含量的目的

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

传统工艺中转炉脱锰的效果可以达到80％-85％，在入炉铁水为锰含量高于0.40％的高锰铁水的条件下，只能将钢水中的锰含量稳定控制到0.06％以下，而本发明通过优化转炉冶炼模式，实现了不借助其他辅助工序设备，使得锰元素在转炉内得到进一步的脱除，创造性的实现在转炉内生产超低锰钢的操作方法，最终将连铸机就位钢水锰含量稳定降到0.03％甚至是0.02％以下，并且该操作方法，现场操作人员易于理解和控制，稳定性好，炼成率高。

具体实施方式

通过以下具体实施方式详细说明本发明。

在本发明的一个具体实施方式中，提供一种高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法，具体包括如下步骤：

S1、调整转炉的冶炼条件

在现有基础上选择碳氧积较高的转炉进行冶炼，同时要根据碳氧积情况调整相应的底吹模式和吹炼模式。固定转炉装入量，根据铁水条件调整废钢比，保证热量富裕，为转炉冶炼造高氧化性炉渣创造条件

其中，总装入量为290～295t，入炉铁水温度要≥1300℃，铁水硅含量和对应废钢的重量如下表：

枪位控制模式为低-高-低-高-低。低枪枪位1.8m-2.1m,流量使用48000-50000Nm³/h。高枪枪位为2.2m-3.0m,流量使用43000-45000Nm³/h。

S2、转炉冶炼过程中要分阶段进行控制

吹炼前期优化头批料配比，使炉渣快速熔化，提高前期Mn的氧化效率；吹炼中期保证炉渣熔化的同时要控制好熔池温度，加料以白灰和铁皮球为主，提高炉渣氧化性和渣量，增大炉渣中MnO的容量，从而增大锰在炉渣与熔液中的分配比。通过控制熔池温度以抑制碳氧反应的剧烈发生，防止锰元素被还原；根据副枪TSC测量结果，优化吹炼后期炉料配比，增加炉渣氧化性，使终点温度不过高，以此实现转炉冶炼过程中降低钢水锰含量的目的。

其中步骤S2中吹炼前期头批料加入量为4吨左右白灰，5-8吨铁皮球，煅烧白云石2-3吨。吹炼中期保证炉渣熔化，控制过程温度，TSC测量温度控制到1535℃-1570℃，碳含量为0.30％≤C≤0.50％，吹炼后期下TSC后按煅烧白云石加入量与铁皮球加入量大于1：1.5进行配比(此为重点)，终点温度控制1590-1630℃之间，终点氧1000PPM到1300PPM之间。

实施例1

以锰含量为0.406％的铁水为原料，应用转炉“两控一增”冶炼工艺进行冶炼，转炉TSC温度1566.8℃，TSC试样碳含量0.315％，锰含量0.096％，TSC后加料量为白灰1181kg，煅烧白云石1177kg，铁皮球9894kg，白云石316kg，转炉终点温度为1607℃，氧含量为1089ppm，终点锰含量0.028％，

实施例2

以锰含量为0.411％的铁水为原料，应用转炉“两控一增”冶炼工艺进行冶炼，转炉TSC温度1563.0℃，TSC试样碳含量0.395％，锰含量0.082％，TSC后加料量为煅烧白云石2675kg，铁皮球8619kg，转炉终点温度为1616℃，氧含量为1300ppm，终点锰含量0.019％，

实施例3

以锰含量为0.434％的铁水为原料，应用转炉“两控一增”冶炼工艺进行冶炼，转炉TSC温度1559℃，TSC试样碳含量0.469％，锰含量0.073％，TSC后加料量为煅烧白云石1925kg，铁皮球6530kg，白云石392kg，转炉终点温度为1607℃，氧含量为1163ppm，终点锰含量0.023％。

本发明一个重点是在于：吹炼后期下TSC后按非金属造渣料(白灰、煅烧白云石、白云石)总量与铁皮球加入量大于1：1.5进行配比。

以上三个实施例中，入炉铁水锰含量均超过0.40％，经过转炉脱锰后锰含量均低于0.03％，达到冶炼标准，可见通过本发明提供的“利用高锰铁水转炉生产超低锰钢”的方法，可以在入炉铁水为锰含量高于0.40％的高锰铁水的条件下，将转炉冶炼钢水锰含量稳定降到0.03％以下。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、调整转炉冶炼条件

选择碳氧积高于0.0025的炉次进行冶炼，根据碳氧积调整底吹控制模式，调整入炉铁水、废钢比，为造渣创造条件，使用合理的氧枪控制模式；

S2、分阶段进行转炉冶炼过程的控制，转炉吹炼前期，打火正常后加入头批料，并认真观察炉内反应情况，防止喷溅；吹炼中期控制好炉渣熔化情况和熔池温度，并在吹炼中后期使用副枪测量熔池温度和碳含量；吹炼后期要根据TSC测量情况进行补料操作，控制终点温度和氧含量；

其中：

所述步骤S1中要求总装入量为290-295t，入炉铁水温度要≥1300℃，铁水硅含量和对应废钢的重量如下表：

铁水Si％铁水T(℃) 废钢重量(t) ≤0.3 ≥1300 25 0.3～0.4 ≥1300 30 0.4～0.5 ≥1300 35 0.5～0.6 ≥1300 40

所述步骤S1中氧枪控制模式为低-高-低-高-低，其中低枪枪位1.8m-2.1m,流量使用48000-50000Nm³/h，高枪枪位为2.2m-3.0m,流量使用 43000-45000Nm³/h；

所述步骤S2中吹炼前期头批料加入量为3.5～4.5t白灰，5～8t铁皮球，煅烧白云石2～3t；

所述步骤S2中吹炼中期保证炉渣熔化，控制过程温度TSC测量温度控制到1535℃-1570℃，碳含量为0.30％≤C≤0.50％；

所述步骤S2中吹炼后期下TSC后，按非金属造渣料总量与铁皮球加入量大于1：1.5进行配比，终点温度控制1590-1630℃之间，终点氧1000PPM到1300PPM 之间；

终点样后看残锰含量，当锰含量≥0.04％时，进行点吹处理，点吹按非金属造渣料加入量和铁皮球加入量大于1：2.5进行配比，点吹以后温度在1590-1610℃之间，终点氧不低于1000PPM。

2.根据权利要求1所述的利用高锰铁水转炉生产超低锰钢的方法，其特征在于，通过转炉深脱锰使得连铸机就位钢水锰含量稳定低于0.03％。