CN111893247A - 一种具有高效率精炼的炼钢方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有高效率精炼的炼钢方法：经常规转炉冶炼；出钢：出钢至三分之一时加入硅锰合金；出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入；在氩站脱氧：首先加入铝线，后在钢包渣表面加入铝铁；连铸及后工序。本发明通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣时间缩短3min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少5 min。

Description

一种具有高效率精炼的炼钢方法
技术领域
本发明涉及一种钢冶炼方法，确切地属于一种具有高效率精炼的炼钢方法。
背景技术
近年来，随着连铸拉速的提高以及生产成本压力的增加，如何缩短精炼周期以满足连铸高拉速对钢水洁净度及生产节奏的需求已成为炼钢工序需要解决的关键问题。精炼造渣工艺是炼钢关键技术之一，精炼造渣效果直接影响钢水脱硫、夹杂的上浮去除以及生产顺行。由于精炼造渣涉及到渣钢脱氧、电极升温、渣料熔化、搅拌等工艺操作，精炼造渣时间较长，约占精炼周期三分之一以上。因此，如何实现高效精炼造渣是缩短精炼周期，降低生产成本需要解决的关键问题。
为实现高效精炼造渣，实际生产中一般采用以下两种造渣工艺方法：一是在LF精炼初期钢水和炉渣脱氧后添加精炼造渣剂实现快速成渣，该造渣方法主要是在LF炉进行，通过添加精炼造渣剂可加化渣已提高成渣速度，但该方法造渣剂加入量较大，成本较高，且精炼周期缩短有限；二是在转炉出钢时添加石灰和精炼渣或化渣剂进行初造渣，然后在LF炉进行加热和吹氩搅拌，并添加少量石灰和精炼渣再次对炉渣成分进行调整，以达到控制要求，该工艺方法存在两个问题，一是转炉出钢石灰加入量大时，虽然炉渣碱度能满足“白渣”要求，但石灰熔化困难，需添加化渣剂进行化渣，由于化渣剂中含氟，氟对钢包耐材和环境都有影响；二是转炉出钢石灰加入量少时，达不到“白渣”碱度要求，需在LF炉进一步造渣，精炼周期缩短也有限。
如何实现低成本、高效造渣仍然为炼钢工艺是本技术领域的技术人员一直都在关注的问题，也提出了一些技术措施，如经检索的：
中国专利公开号为“200310111177.0”的文献，公开了一种“转炉精炼造渣剂及其造渣工艺”，其通过在转炉出钢过程中，加入下列造渣剂：白云石3-8%，铝矾土8-13%，石灰65-80%，粗铝2-4%，在LF炉精炼过程中，对碳含量小于0.10%的钢种，加入下列造渣剂：石灰石25-40%，白云石10-30%，石灰20-45%，铝凡土8-12%，粗铝3-7%，其虽使钢包渣的氧化性降低，碱度提高，具有表面张力、粘度和发泡、储泡性能，渣中FeO+MnO降低幅度达40%，渣中S含量提高2.1倍，不侵蚀钢包，但由于该造渣工艺中，转炉出钢添加的造渣剂和LF炉精炼添加的造渣剂均为混合渣料，造渣剂中石灰含量较高(25~40%)，且含有石灰石，这种渣料吸热多、熔化速度慢，且该渣料只有熔化烧结后才能形成低熔点化合物，起到脱硫、去夹杂的作用。
中国专利公开号为“201010146899.X” 的文献，公开了“一种转炉出钢渣洗预脱硫精炼工艺”，其通过出钢1.5min时采用铝铁3-5kg/t强脱氧；出钢前在钢包底部加入合成渣5-8kg/t钢；出钢2min时随钢流连续均匀的加入白灰4-6kg/t钢；出钢过程中钢包底吹氩气流量控制在3-5NL/(min·t)；出钢结束向渣面加铝粒0.5-0.8kg/t进行渣面脱氧；渣洗结束钢渣氧化性 (FeO+MnO)≤3.5％。其虽工艺脱硫率可达30％-45.45％，同时为LF炉快速深脱硫创造了良好的前提条件，缓解了精炼工位的压力，但由于该合成渣加入量较大，生产成本较高，且合成渣中含有6~10%的CaF2，CaF2会侵蚀钢包耐材。
中国专利公开号为“200810054589.8” 的文献，公开了“一种转炉出钢渣洗配精炼炉快速脱硫方法”，其包括钢包渣洗和LF精炼两个步骤，钢包渣洗步骤中按照7－12Kg/t的比例加入预熔渣和3－5Kg/t的白灰；LF精炼步骤中按照3－5Kg/t的比例加入预熔渣，并加入造渣剂：石灰3～5Kg/t、电石2－4Kg/t，硅铁粉2－4Kg/t，预熔渣成分组成按重量单位如下：CaO 46～52、Al2O338～45、CaF25～7、SiO2≤10、Fe2O3≤2、H2O≤0.5。该文献虽可在精炼加铝脱氧条件下，提高转炉炉后渣洗和在弱氧化条件下快速造精炼渣，满足低硫钢生产要求，但由于该合成渣加入量较大，生产成本较高；另外，该合成渣中含有5~7%的CaF2，对钢包耐材有侵蚀，氟的挥发对环境也会造成影响。
中国专利公开号为“CN201510940604.9”的文献，其公开了“一种转炉出钢使用低Al氧化铝球渣洗方法”，其是在出钢量达到总量的25％-35％时，加入白灰和低Al氧化铝球；精炼到站时根据不同的钢种成份要求、到站钢水温度、熔渣条件，调节渣料和脱氧剂，然后进行升温及后续钢水处理。由于低铝氧化铝球中的Al2O3含量高，其熔点高，加入钢水后成渣速度慢，另外，由于铝渣中含有Al合金，铝作为强脱氧剂会优先与渣中氧反应形成高熔点Al2O3，也会延缓石灰熔化，影响成渣速度。
上述各文献主要是通过在转炉出钢过程添加石灰和含氟的化渣剂或预熔渣进行造渣，然后在LF精炼过程加铝强脱氧后添加渣料再加热造白渣。上述各方法中化渣剂或预熔渣含有氟，即仍需要添加少量氟化钙进行化渣，或者通过添加大量的合成渣进行化渣，CaF2不仅会侵蚀钢包耐材，缩短钢包寿命，且氟的挥发对人体和环境也会造成伤害；另外，转炉出钢渣洗后，LF精炼仍需添加相当量的石灰和渣料进行造渣，其精炼周期缩短和成本降低并不明显。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的转炉出钢渣洗化渣困难、LF精炼造渣时间长等不足，提供一种通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣，化渣时间可缩短2~3min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少5min的具有高效率精炼的炼钢方法。
实现上述目的的措施：
一种具有高效率精炼的炼钢方法，其步骤：
1) 经常规转炉冶炼；
2) 出钢：
A、在出钢至三分之一时，按照成分控制目标一次性加入硅锰合金；其后按照1.25~2.45kg/吨钢加入铝铁合金；
B、在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照2.35~4.75kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照0.65~1.75kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在60s时间内在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.45~0.75Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌不低于3min；
3）在氩站进行脱氧
首先在钢水中按照0.3~0.6kg/吨钢加入铝线；
后在钢包渣表面按照0.6~1.2kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为5~8min，吹氩强度为0.15~0.45Nm3/h·吨钢；
4）进行连铸及后工序。
其在于：所述快速精炼无氟调渣剂的组成及重量百分比含量为：CaO：28~38%，Al2O3：38~48%，MgO：不超过5%，SiO2不超过10%，S≤0.25%；快速精炼无氟调渣剂的粒度在10~50mm。
其在于：所述快速精炼无氟调渣剂为预熔成型，即加工过程中加入有高温活性铝酸钙、预熔合成渣及铝矾土，调整配比，使其达到上述目标控制范围。
优选地：快速精炼无氟调渣剂按照0.65~1.65kg/吨钢加入。
优选地：石灰加入量按照2.35~4.45kg/吨钢进行。
本发明中主要工艺的机理及作用
本发明之所以按照1.25~2.45kg/吨钢加入铝铁合金， 主要是因为转炉终点氧不同，脱除钢水中的氧和渣中氧所需的铝耗不同，铝铁合金加入太少不能有效脱除钢水和渣中氧，不利于快速造“白渣”，铝铁合金加入量太高导致成本增加。
本发明之所以在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照2.35~4.75kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照0.65~1.75kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在60s时间内在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.45~0.75Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌不低于3min， 是由于：快速精炼无氟调渣剂活性好、剂熔点低，可快速熔化并粘附在石灰颗粒表面，与石灰反应形成低熔点、低粘度的产物，加快石灰熔解，解决了石灰熔化慢的难题；通过转炉-氩站高效造渣，将造“白渣”工艺前移，LF精炼过程造渣时间可大大缩短，甚至可不进行造渣，只进行升温和合金化处理；同时，由于渣成分达到控制目标，钢包转运过程可通过渣-钢界面的反应来吸附夹杂和脱硫，可提高钢水洁净度。总之，转炉-氩站高效造渣工艺技术的应用，减少了精炼过程石灰和精炼剂的消耗，减少了LF炉加热化渣时间，缩短了LF精炼周期，不仅满足了连铸高拉速对精炼周期和钢水质量的需求，生产成本也明显降低。
本发明之所以在氩站首先在钢水中按照0.3~0.6kg/吨钢加入铝线，主要是为将钢中自由氧稳定控制在极低范围，并保持钢水含有一定[Al]s，有利于脱硫；后在钢包渣表面按照0.6~1.2kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为5~8min，吹氩强度为0.15~0.45Nm3/h·吨钢，主要是为进一步脱除渣中氧，并使渣熔化均匀形成“白渣”。
本发明与现有技术相比，通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣时间缩短3min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少5 min。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
实施例1
本实施例是在180t转炉进行的。
一种具有高效率精炼的炼钢方法，其步骤：
1) 进常规转炉冶炼；
2) 出钢：
A、在转炉吹炼结束温度为1675℃时出钢，终点O：0.060%，S：0.012%；当出钢至三分之一时，按照成分控制目标一次性加入硅锰合金；其后按照1.25kg/吨钢加入铝铁合金；
B、在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照2.35kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照0.65kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在60s时在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.45Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌3min；
3）在氩站进行脱氧
首先在钢水中按照0.31kg/吨钢加入铝线；
后在钢包渣表面按照0.6kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为5min，吹氩强度为0.25Nm3/h·吨钢；
4）进行LF精炼及后工序操作。
所述快速精炼无氟调渣剂的组成及重量百分比含量：CaO：38%， Al2O3：38%， MgO：5%，SiO2：10%，S：0.25%；其经预熔成型后的粒度在10~50mm之间。
经统计，本实施例通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣缩短3min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少5 min。
实施例2
本实施例是在180t转炉进行的。
一种具有高效率精炼的炼钢方法，其步骤：
1) 进常规转炉冶炼；
2) 出钢：
A、在转炉吹炼结束温度为1670℃时出钢，终点O：0.070%， S：0.018%；当出钢至三分之一时，按照成分控制目标一次性加入硅锰合金；其后按照1.76kg/吨钢加入铝铁合金；
B、在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照3.02kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照1.0kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在58s时在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.55Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌4min；
3）在氩站进行脱氧
首先在钢水中按照0.40kg/吨钢加入铝线；
后在钢包渣表面按照0.7kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为6min，吹氩强度为0.35Nm3/h·吨钢；
4）进行连铸及后工序。
所述快速精炼无氟调渣剂的组成及重量百分比含量：CaO：28%， Al2O3：48%， MgO：4%，SiO2：8%，S：0.15%；其经预熔成型后的粒度在10~50mm之间。
经统计，本实施例通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣缩短3.5min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少5.5 min。
实施例3
本实施例是在180t转炉进行的。
一种具有高效率精炼的炼钢方法，其步骤：
1) 进常规转炉冶炼；
2) 出钢：
A、在转炉吹炼结束温度为1665℃时出钢，终点O：0.065%，S:0.014%；当出钢至三分之一时，按照成分控制目标一次性加入硅锰合金；其后按照2.05kg/吨钢加入铝铁合金；
B、在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照3.52kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照1.25kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在58s时在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.60Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌5min；
3）在氩站进行脱氧
首先在钢水中按照0.40kg/吨钢加入铝线；
后在钢包渣表面按照0.8kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为6.5min，吹氩强度为0.3Nm3/h·吨钢；
4）进行连铸及后工序。
所述快速精炼无氟调渣剂的组成及重量百分比含量：CaO：32%， Al2O3：45%， MgO：4.5%，SiO2：9%，S：0.20%；其经预熔成型后的粒度在10~50mm之间。
经统计，本实施例通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣缩短3.7min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少6 min。
实施例4
本实施例是在180t转炉进行的。
一种具有高效率精炼的炼钢方法，其步骤：
1) 进常规转炉冶炼；
2) 出钢：
A、在转炉吹炼结束温度为1659℃时出钢，终点O:0.075%， S:0.015%；当出钢至三分之一时，按照成分控制目标一次性加入硅锰合金；其后按照2.25kg/吨钢加入铝铁合金；
B、在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照4.25kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照1.5kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在55s时在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.65Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌5min；
3）在氩站进行脱氧
首先在钢水中按照0.50kg/吨钢加入铝线；
后在钢包渣表面按照1.0kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为7min，吹氩强度为0.4Nm3/h·吨钢；
4）进行连铸及后工序。
所述快速精炼无氟调渣剂的组成及重量百分比含量：CaO：35%， Al2O3：44%， MgO：4%，SiO2：4%，S：0.12%；其经预熔成型后的粒度在10~50mm之间。
经统计，本实施例通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣缩短3.5min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少5.5 min。
实施例5
本实施例是在180t转炉进行的。
一种具有高效率精炼的炼钢方法，其步骤：
1) 进常规转炉冶炼；
2) 出钢：
A、在转炉吹炼结束温度为1662℃时出钢，终点O:0.067%，S:0.014%；当出钢至三分之一时，按照成分控制目标一次性加入硅锰合金；其后按照2.45kg/吨钢加入铝铁合金；
B、在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照4.75kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照1.75kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在57s时在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.75Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌6min；
3）在氩站进行脱氧
首先在钢水中按照0.60kg/吨钢加入铝线；
后在钢包渣表面按照1.2kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为8min，吹氩强度为0.45Nm3/h·吨钢；
4）进行连铸及后工序。
所述快速精炼无氟调渣剂的组成及重量百分比含量：CaO：36%， Al2O3：47%， MgO：4.5%，SiO2：3.5%，S：0.16%；其经预熔成型后的粒度在10~50mm之间。
经统计，本实施例通过添加快速精炼无氟调渣剂等技术措施，使转炉快速化渣缩短3.2min，并减少精炼造渣时间，缩短LF精炼周期至少7 min。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (5)

1.一种具有高效率精炼的炼钢方法，其步骤：
1) 经常规转炉冶炼；
2) 出钢：
A、在出钢至三分之一时，按照目标控制要求一次性加入硅锰合金；其后按照1.25~2.45kg/吨钢加入铝铁合金；
B、在转炉出钢至三分之二时，将石灰及快速精炼无氟调渣剂同时加入，石灰加入量按照2.35~4.75kg/吨钢进行，快速精炼无氟调渣剂按照0.65~1.75kg/吨钢加入；石灰及快速精炼无氟调渣剂加入结束后，在60s时间内在钢包底部开始进行氩气搅拌，吹氩强度为0.45~0.75Nm3/h·吨钢，直至出钢结束后再继续吹氩搅拌不低于3min；
3）在氩站进行脱氧
首先在钢水中按照0.3~0.6kg/吨钢加入铝线；
后在钢包渣表面按照0.6~1.2kg/吨钢加入铝铁，在加入铝铁的同时，钢包底部进行吹氩搅拌，搅拌时间为5~8min，吹氩强度为0.15~0.45Nm3/h·吨钢
4）进行连铸及后工序。
2.如权利要求1所述的一种具有高效率精炼的炼钢方法，其特征在于：所述快速精炼无氟调渣剂的组成及重量百分比含量为：CaO：28~38%，Al2O3：38~48%，MgO：不超过5%，SiO2不超过10%，S≤0.25%；快速精炼无氟调渣剂的粒度在10~50mm。
3.如权利要求2所述的一种具有高效率精炼的炼钢方法，其特征在于：所述快速精炼无氟调渣剂为预熔成型渣，即加工过程中加入具有高温活性铝酸钙、预熔合成渣及铝矾土，调整配比，使其达到上述目标控制范围。
4.如权利要求1所述的一种具有高效率精炼的炼钢方法，其特征在于：快速精炼无氟调渣剂按照0.65~1.65kg/吨钢加入。
5.如权利要求1所述的一种具有高效率精炼的炼钢方法，其特征在于：石灰加入量按照2.35~4.45kg/吨钢进行。
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