CN112011668A - 一种提高eaf-lf钢液精炼过程脱硫效率的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高EAF‑LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，该工艺采用电弧炉终点碳控制、电弧炉留氧出钢工艺、炉外造渣工艺、LF分段脱硫技术、LF底吹氩工艺和合金加料工艺生产超低硫钢种，在降低钢液硫含量的同时，能快速地将钢液中的硫含量降到理想值，耗时只需25分钟。本发明的优点是：(1)生产工艺简单，耗时短，脱硫速度快；(2)减少钢液温度过多流失，生产过程中能达到减少能源消耗的目的；(3)通过分段加入原材料，能大大提升脱硫效果；(4)钢液最终的硫含量能控制在[S]≤25ppm。

Description

一种提高EAF-LF钢液精炼过程脱硫效率的生产工艺
技术领域
本发明涉及电弧炉炼钢炉外精炼过程的领域，具体涉及一种提高钢液精炼过程脱硫效率的生产工艺。
背景技术
随着环境问题的愈加严峻、资源与能源的愈加紧缺，废钢的再利用成为钢铁冶炼行业的必由之路，越来越多的钢厂使用电弧炉对废钢进行冶炼。不仅因为电弧炉能减少环境的污染，而且，电弧炉炼钢还能够大大地减少能源的消耗，节约冶炼成本。与此同时，为了满足人们对钢材产品性能上的要求，电弧炉炼钢的脱硫方法相继产生。
传统电弧炉冶炼分为补炉、装料、熔化、氧化、还原和出钢六个阶段，电弧炉的脱硫在电弧炉的还原期进行，用Si-Fe合金脱氧后加入相应的碱性石灰进行脱硫。由于传统的电弧炉冶炼周期长，耗能大，将还原期的脱氧、脱硫以及去气、去夹杂的任务放到了炉外精炼中。
目前在精炼过程中用来脱硫的材料有石灰、精炼渣、CaC2、活泼金属Ca、Mg、Al、苏打和碳粉等，但是对钢铁液的脱硫不仅在于脱硫剂的配方、种类和化学成分，主要的技术问题还是在于用什么工艺方法将脱硫剂加入到钢铁液中，以及如何配合加料以发挥其作用，提高利用率，并加快脱硫速度。
对于无缝钢管中的超低硫钢种来说，无缝钢管是国家建设和发展不可缺少的钢铁材料，涉及海洋工程、核电建设、大型桥梁、石油钻探及运输等领域。随着国民经济和国防事业的发展，高性能、高品质无缝钢管的需求也越来越大，但是目前出现了抗腐蚀钢C110钢级SCC试验合格率不稳定的问题。钢液中硫含量的存在会与Fe元素结合生成FeS，使得钢材的热加工性能变差，使得热处理出现热脆的现象。
为了解决这一问题，本发明开发了EAF-LF的高效脱硫工艺，使用该工艺，使得脱硫时间减少至20-25分钟，且脱硫稳定，命中率能达95％。试验发现，在未使用该工艺前，脱硫时间为40分钟，且很难实现[S]≤25ppm的目标。通过实验也发现，如果加渣和加料是一次操作而非分段操作，最低的硫含量只能脱至50ppm，且所需消耗的石灰和精炼渣是本工艺的150％；如果采用分段加渣和加料操作，但是各阶段未能按比例加料，最低的硫含量只能将至35ppm，且消耗的精炼渣、石灰以及冶金辅料是本工艺的118％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高EAF-LF钢液精炼过程脱硫效率的生产工艺，能快速地将钢液中的硫含量将至25ppm以下，耗时小于等于30分钟。
本发明的目的是通过以下技术来实现的：
一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，采用电弧炉终点碳控制、电弧炉留氧出钢工艺、炉外造渣工艺结合LF精炼；在20～30分钟内将钢液中的硫含量控制在[S]≤25ppm。
所述电弧炉终点碳控制为：在电弧炉内将钢液中的C含量控制0.15wt％-0.18wt％。
所述电弧炉留氧出钢工艺为：往电弧炉内加硅锰合金、铝控制钢液的氧含量在180-200ppm、硫含量控制在250-260ppm。
所述炉外造渣工艺为：电弧炉出钢后，按每吨钢加入1～2kg精炼渣、5～7kg石灰的比例，向钢包内加入精炼渣和石灰，进行造渣操作。
所述LF精炼为：在LF进站后，根据钢液的氧含量，按每吨钢加入0～1.1kg硅锰合金、0.2～0.3kg铝、0.4～0.6kg碳化钙、2.5～3.5kg石灰、1.5～1.8Kg精炼渣渣的比例，加入硅锰合金、铝锭、碳化钙、石灰和精炼渣；进行初步精炼脱氧和脱硫处理；然后，按每吨钢加入0～0.5kg硅锰合金、0.08～0.12kg铝锭、1.8～2.2kg石灰、0.38～0.55kg精炼渣、0.38～0.45Kg碳化钙的比例，加入硅锰合金、铝锭、石灰、精炼渣和碳化钙；进行再次精炼脱氧脱硫，再次精炼脱氧脱硫后再按1吨钢水补入0.8～1.2kg石灰的比例，一次性补入石灰，完成精炼。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，在20～25分钟内将钢液中的硫含量控制在[S]≤25ppm；
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺：按每吨钢加入4.5～6kg硅锰合金、0.6～1.2kg铝的比例，将加入硅锰合金、铝锭；将钢液的氧含量控制在在180-200ppm、硫含量控制在250-260ppm。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，电弧炉出钢后，按每吨钢加入1.2～3kg精炼渣、5～7kg石灰的比例，向钢包内加入精炼渣和石灰，进行造渣操作。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，在LF进站后，根据钢液的氧含量，按每吨钢加入0.2-0.25kg铝锭、0.05～0.06kg碳化钙、2.8～3.2kg石灰、1.5～1.8Kg精炼渣的比例，加入石灰、铝锭、碳化钙和精炼渣；进行初步精炼脱氧和脱硫处理6-10min。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，按每吨钢加入0.9～1.1kg铝锭、0.38～0.42kg碳化钙、2.2～2.8kg石灰、0.38～0.42kg精炼渣的比例，加入碳化钙、铝锭、石灰和精炼渣；进行再次精炼脱氧脱硫6～10min。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，再次精炼脱氧脱硫后，按1吨钢液加入0.95～1.05kg石灰的比例，一次性加入石灰，继续精炼3～10min。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，精炼时，底部氩气流量为400-1000NL/min，其中钢水总量为100-115吨，LF炉高2.990m，钢包底部直径2.64m，上部直径3m，钢水深度2.39m。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，当电弧炉所出的钢中：C0.16～0.17wt％、Si0.085wt％、Mn0.12％、P0.005wt％、Cu0.04～0.044wt％、Ni0.02～0.04wt％、Cr0.083～0.085wt％、Mo0.034～0.035wt％、Al0.16～0.17wt％、S0.0262～0.0268wt％、O小于等于180ppm时，经精炼后，产品中Mn的含量为0.45wt％、S小于等于25ppm。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，电弧炉终点碳需要控制在[C]＝0.15％-0.18％，要求在电弧炉内完成碳含量的严格控制，采用增碳法的吹氧操作对碳含量的控制。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，留氧出钢工艺中，电弧炉出钢碳含量为0.15％-0.18％，出钢过程加硅锰合金、铝锭控制钢液的氧含量，将氧含量控制在180-200ppm内，硫含量控制在250-260ppm。
炉外造渣工艺中，要求在电弧炉出钢后，在钢包内加入精炼渣和石灰对钢液进行造渣操作，在造渣期加入60-70％的渣料。
本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，LF分段脱硫技术中，要求在LF进站后，首先加入50％的硅锰合金、铝锭和碳化钙脱氧剂对钢中的氧含量进行控制，加入30％的渣量，在底部吹氩的作用下，将硫含量控制在120-140ppm内；再加入30％的金属脱氧剂对钢液进行脱氧操作，增加少量的造渣原料，将硫含量控制至40-50ppm；最后，加入剩余的脱氧剂将硫含量直接控制在25ppm以下。
作为优选方案，本发明一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，LF底吹氩工艺中，要求底部氩气流量为400-1000NL/min，其中钢水总量为100-115吨，LF炉高2.990m，钢包底部直径2.64m，上部直径3m，钢水深度2.39m。
本发明电弧炉留氧出钢中，留氧的目的是为了在LF时更好地脱硫。其中造渣工艺采用的精炼渣是合成渣，为CaO-Al2O3-SiO2三元渣系，钢水电弧炉出钢后，先加硅锰合金和铝锭先控制钢液的氧含量，再加精炼渣和石灰进行造地碱度渣，在进入LF炉后，添加石灰和适量的精炼渣造高碱度渣。
在分段加料操作过程中，所使用的的渣量的总质量通过渣钢比为1:25来计算，算出渣料总质量，在炉外造渣工艺中加60-70％的渣料；而对于金属脱氧剂的总质量来说，对于100-115吨钢液，总铝加入量含量控制在≤100kg，硅锰合金的总加入量≤700kg，碳化钙的总加入量≤100kg。
与现有的技术相比，本发明具有如下优点：(1)生产工艺简单，耗时短，脱硫速度快，耗时只需25分钟；(2)减少钢液温度过多流失，生产过程中能达到减少能源消耗的目的；(3)通过分段按比例加入冶金辅料，能大大提升脱硫效果；(4)钢液最终的硫含量能达到25ppm以下。
附图说明
附图1为对比例1所用工艺流程；
附图2为实施例1所用工艺流程。
具体实施例方式
具体实施方式
在本发明的实施例和对比例中，使用的硅锰合金和铝锭以及炉外造渣技术所使用的冶金辅料的成分如下表1所示：
表1.冶金辅料的成分(％).
Figure BDA0002657018710000041
对比例1
按照图1的流程操作；具体如下：
采用电弧炉炼钢，当温度达到1550-1600摄氏度后；出钢105吨，往钢液中加入50Kg铝粒、250Kg精炼渣、600Kg石灰石；300Kg硅锰合金(18wt％Si68wt％Mn)冶炼约12分钟后，进入LF炉内，取样L1；然后加入20Kg铝、300Kg石灰，电石(碳化钙)50Kg在1550-1600摄氏度下熔炼10min，取样L2、然后再加入40kg铝、石灰200Kg、电石40kg、50Kg精炼渣，继续熔炼10min、取样L3；然后继续加入50kg石灰，搅拌，取样L4；继续熔炼10min后，再加入50Kg石灰；搅拌5min后，取样L5；然后出站。每次取样的成分分析见表1；
表1
C Si Mn P Cu Ni Cr Mo V Nb Ti Al Ca S [O]
E1 0.15 0.086 0.13 0.0052 0.047 0.018 0.087 0.033 0 0.0003 0.0002 0.16 0 0.026 182ppm
L1 0.21 0.29 0.38 0.0072 0.048 0.019 0.44 0.031 0.0016 0.020 0.31 0.046 0 0.024
L2 0.25 0.25 0.38 0.0070 0.047 0.019 0.45 0.050 0.070 0.025 0.30 0.043 0 0.015
L3 0.30 0.27 0.40 0.0075 0.045 0.019 0.50 0.081 0.080 0.030 0.28 0.041 0 0.011
L4 0.31 0.29 0.41 0.0089 0.055 0.020 0.52 0.080 0.081 0.030 0.26 0.037 0 0.0090
L5 0.32 0.30 0.43 0.0092 0.059 0.020 0.53 0.081 0.082 0.032 0.25 0.039 0 0.0065
注：E1代表的是电炉出钢的成分。
实施例1
按照图2的流程操作；具体如下：
采用电弧炉炼钢，当温度达到1550-1600摄氏度后；出钢105吨，往钢液中加入100Kg铝粒、150Kg精炼渣、600Kg石灰石；500Kg硅锰合金(18wt％Si68wt％Mn)冶炼约12分钟后，进入LF炉内，取样L1；然后加入20Kg铝、300Kg石灰，50Kg电石(碳化钙)、150Kg精炼渣在1550-1600摄氏度下熔炼10min，取样L2、然后再加入10kg铝、石灰200Kg、电石40kg、50Kg精炼渣，继续熔炼10min、取样L3；然后继续加入100kg石灰，搅拌5min，取样L4；搅拌后，出站。每次取样的成分分析见表2；
表2
C Si Mn P Cu Ni Cr Mo v Nb Ti Al Ca S [O]
E1 0.17 0.085 0.12 0.005 0.044 0.02 0.083 0.035 0 0.0004 0.0002 0.17 - 0.0262 185ppm
L1 0.16 0.24 0.38 0.0085 0.058 0.023 0.46 0.032 0.0016 0.020 0.26 0.034 - 0.024
L2 0.26 0.28 0.39 0.0070 0.048 0.019 0.44 0.060 0.070 0.020 0.25 0.039 - 0.0046
L3 0.31 0.31 0.41 0.0075 0.045 0.019 0.45 0.080 0.080 0.020 0.26 0.043 - 0.0024
L4 0.30 0.35 0.45 0.0090 0.061 0.021 0.52 0.084 0.08 0.029 0.25 0.041 - 0.0025
注：E1代表的是电炉出钢的成分。
实施例2
其他的和实施例1一致，不同之处在于电炉出钢的成分略有不同；每次取样的成分见表3；
C Si Mn P Cu Ni Cr Mo V Nb Ti Al Ca S [O]
E1 0.16 0.085 0.12 0.005 0.040 0.04 0.085 0.034 0 0.0003 0.0002 0.16 - 0.0268 180ppm
L1 0.26 0.28 0.39 0.0070 0.062 0.021 0.44 0.060 0.070 0.020 0.25 0.032 - 0.0146
L2 0.31 0.31 0.41 0.0075 0.055 0.020 0.45 0.080 0.080 0.020 0.26 0.033 - 0.0062
L3 0.33 0.32 0.43 0.0092 0.052 0.021 0.50 0.082 0.082 0.032 0.25 0.032 - 0.0029
L4 0.31 0.37 0.45 0.0088 0.058 0.022 0.515 0.081 0.072 0.031 0.26 0.040 - 0.002
。

Claims (9)

1.一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：采用电弧炉终点碳控制、电弧炉留氧出钢工艺、炉外造渣工艺结合LF精炼；在20～30分钟内将钢液中的硫含量控制在[S]≤25ppm；
所述电弧炉终点碳控制为：在电弧炉内将钢液中的C含量控制0.15wt％-0.18wt％；
所述电弧炉留氧出钢工艺为：往电弧炉内加硅锰合金、铝控制钢液的氧含量在180-200ppm、硫含量控制在250-260ppm；
所述炉外造渣工艺为：电弧炉出钢后，按每吨钢加入1～2kg精炼渣、5～7kg石灰的比例，向钢包内加入精炼渣和石灰，进行造渣操作；
所述LF精炼为：在LF进站后，根据钢液的氧含量，按每吨钢加入0.2～0.3kg铝、0.4～0.6kg碳化钙、2.5～3.5kg石灰、1.5～1.8Kg精炼渣渣的比例，加入硅锰合金、铝锭、碳化钙、石灰和精炼渣；进行初步精炼脱氧和脱硫处理；然后，按每吨钢加入0.08～0.12kg铝锭、1.8～2.2kg石灰、0.38～0.55kg精炼渣、0.38～0.45Kg碳化钙的比例，加入硅锰合金、铝锭、石灰、精炼渣和碳化钙；进行再次精炼脱氧脱硫，再次精炼脱氧脱硫后再按1吨钢水补入0.8～1.2kg石灰的比例，一次性补入石灰，完成精炼。
2.根据权利要求1所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：在20～25分钟内将钢液中的硫含量控制在[S]≤25ppm。
3.根据权利要求1所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：按每吨钢加入4.5～6kg硅锰合金、0.6～1.2kg铝的比例，将加入硅锰合金、铝锭；将钢液的氧含量控制在在180-200ppm、硫含量控制在250-260ppm。
4.根据权利要求1所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：电弧炉出钢后，按每吨钢加入1.2～3kg精炼渣、5～7kg石灰的比例，向钢包内加入精炼渣和石灰，进行造渣操作。
5.根据权利要求1所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：在LF进站后，根据钢液的氧含量，按每吨钢加入0-1.1kg硅锰合金、0.2-0.25kg铝锭、0.05～0.06kg碳化钙、2.8～3.2kg石灰、1.5～1.8Kg精炼渣的比例，加入石灰、铝锭、碳化钙和精炼渣；进行初步精炼脱氧和脱硫处理6-10min。
6.根据权利要求1所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：按每吨钢加入0-0.5kg硅锰合金、0.15-0.25kg铝锭、0.38～0.42kg碳化钙、2.2-2.8kg石灰、0.38～0.42kg精炼渣的比例，加入碳化钙、铝锭、石灰和精炼渣；进行再次精炼脱氧脱硫6～10min。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：再次精炼脱氧脱硫后，按1吨钢液加入0.95～1.05kg石灰的比例，一次性加入石灰，继续精炼3～10min。
8.根据权利要求7所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：精炼时，底部氩气流量为400-1000NL/min，其中钢水总量为100-115吨，LF炉高2.990m，钢包底部直径2.64m，上部直径3m，钢水深度2.39m。
9.根据权利要求7所述的一种提高EAF-LF钢液在精炼过程脱硫效率的生产工艺，其特征在于：当电弧炉所出的钢中：C0.16～0.17wt％、Si0.085wt％、Mn0.12％、P0.005wt％、Cu0.04～0.044wt％、Ni0.02～0.04wt％、Cr0.083～0.085wt％、Mo0.034～0.035wt％、Al0.16～0.17wt％、S0.0262～0.0268wt％、O小于等于180ppm时，经精炼后，产品中Mn的含量为0.45wt％、S小于等于25ppm。
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