CN112226566B - 一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金技术领域，具体公开一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法。所述生产方法包括：含钒铁水脱硫预处理；将脱硫后的含钒铁水送入脱磷转炉，加入钙系脱磷剂脱磷，倒出炉渣；将脱磷后的含钒铁水进行粗氧提钒；将半钢送入倒渣后的脱磷转炉，进行脱碳处理，出钢；出钢过程中，随脱氧合金物料加入小颗粒石灰和低硅精炼渣，出钢后留渣。本发明提供的生产方法先脱硫预处理，再利用钙系脱磷剂来调节炉渣的碱度和氧化性，并改善炉渣的流动性，将磷转化为3CaO·P2O5或者4CaO·P2O5，提高了脱磷效率，脱磷后再进行提钒脱碳，能提高钒渣品位，降低半钢余钒，大大降低了含钒铁水冶炼低磷钢的难度，得到P≤0.005％的低磷钢。

Description

一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法。
背景技术
磷是钢中的有害元素，容易在晶界偏析，造成钢材“冷脆”，显著降低钢材的低温冲击韧性，引起钢的低温脆性和回火脆性。高级优质钢对磷含量的要求越来越严格，特别是对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢等高级别钢材，钢中磷含量小于0.010％，甚至小于0.005％才能够满足使用要求。随着市场对高级优质钢材需求量的增加，低磷钢、超低磷钢作为纯净钢生产环节中不可缺少的一部分，受到越来越多的关注，采用新技术、新工艺尽可能降低钢中磷含量成为各钢厂炼钢生产的重要任务之一。
然而，目前以提钒后的半钢冶炼低磷钢时，由于半钢中缺少硅、锰等成渣元素，存在前期化渣困难和脱磷率较低的问题，为了解决这一问题，转炉多采用加入SiC、铝矾土或留渣操作方式进行快速化渣以提高脱磷率，但是由于SiC和铝矾土成本较高，直接影响成材价格，常规转炉炼钢法已难以低成本地组织生产。因此，目前采用较多的是留渣操作，但是仅采用留渣操作效果欠佳，很难稳定的生产低磷钢种。
发明内容
针对现有提钒后的半钢冶炼低磷钢时存在的上述问题，本发明提供一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，包括如下步骤：
S1：向含钒铁水中加入脱硫剂进行脱硫预处理，脱硫后的含钒铁水中[S]≤0.005％；
S2：将脱硫后的含钒铁水送入脱磷转炉，加入钙系脱磷剂进行脱磷处理，控制脱磷转炉冶炼终点温度为1350℃～1500℃，冶炼终点炉渣碱度为3.5～4.0，倒出炉渣，得P含量百分比为0.004wt％～0.005wt％的含钒铁水；
S3：将脱磷后的含钒铁水送入提钒转炉，进行粗氧提钒，控制终点温度为1350～1400℃，提钒后半钢中[V]≤0.020％；
S4：将半钢送入步骤S2中的脱磷转炉，加入螺纹切头废钢、石灰和轻烧白云石，进行脱碳处理，控制终点炉渣碱度为1.5～2.0；
S5：出钢，并在出钢过程中，随脱氧合金物料加入小颗粒石灰和低硅精炼渣，出钢后留渣。
相对于现有技术，本发明提供的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，先对含钒铁水进行脱硫预处理，便于铁水中炉渣氧化性的提升利于氧化脱磷；然后，再利用钙系脱磷剂来调节炉渣的碱度(CaO)和氧化性(FeO)，并通过控制终点温度和终点炉渣碱度进行脱磷处理，提高脱磷效率，保证了脱磷效果。脱磷后的含钒铁水进行粗氧提钒，能提高钒渣品位，降低半钢余钒，有利于钒回收。半钢在送入倒渣后的脱磷转炉脱碳的同时可以进一步地降低或稳定铁水中磷含量，脱碳后在出钢脱氧合金化时利用小颗粒石灰避免回磷保证目标磷含量。本发明提供的生产方法解决了半钢前期化渣困难和脱磷率较低的问题，大大降低了含钒铁水冶炼低磷钢的难度，便于控制和管理冶炼过程，提高了质量和成本控制能力，利于提升企业竞争力，具有广泛的应用前景。
进一步地，步骤S1中，所述含钒铁水中的化学成分组成及质量百分含量为：C：4.09～4.32％；Si：0.22～0.31％；Ti：0.12～0.15％；Mn：0.18～0.35％；P：0.100～0.105％；S≤0.045％；V：0.19～0.25％，余量为Fe。
进一步地，步骤S1中，所述含钒铁水的温度≥1300℃。
进一步地，所述脱硫剂为石灰5～7kg/吨铁水和萤石0.6～0.8kg/吨铁水。
进一步地，所述钙系脱磷剂为石灰27～29kg/吨铁水，轻烧白云石8～10kg/吨铁水和氧化铁皮3.8～4.0kg/吨铁水。
其中，石灰作为固定剤，以高活性CaO形式存在，高活性CaO快速熔化后，即与渣中P2O5形成3CaO·P2O5或者4CaO·P2O5，可以将磷固定在渣中而防止回磷，氧化铁皮为钢中磷的氧化提供氧源，同时是石灰熔化的助熔剂，轻烧白云石作为造渣剂的同时，改善炉渣的流动性，促进脱磷产物的扩散，有助于脱磷反应的进行。
进一步地，步骤S2中，还加入脱碳渣1～3kg/吨铁水，脱碳渣为步骤S5中所得钢渣，作为脱磷过程的助熔渣，且钢渣中含有CaO及FeO利于脱磷反应的进行，即降低渣料消耗，又能减少铁损耗。
进一步地，步骤S4中，所述螺纹切头废钢加入量为39～40kg/吨铁水，再利用废钢降低成本的同时，使废钢与石灰和轻烧白云石协同作用促进脱碳。
进一步地，步骤S4中，所述石灰的加入量为12～15kg/吨铁水，所述轻烧白云石的加入量为5.5～6.5kg/吨铁水，与废钢共同作用脱碳的同时，进一步地降低或稳定铁水中磷含量，此外，便于控制炉渣碱度来调整炉渣量，实现少渣炼钢，可有效降低了造渣料及钢铁料消耗。
进一步地，步骤S5中，出钢前期加入电石0.9～1.0kg/吨铁水，配合脱氧合金进行脱氧。
进一步地，步骤S5中，采用低碳锰铁脱氧合金化，低碳锰铁加入量为1.0～1.2kg/吨铁水。
进一步地，步骤S5中，所述小颗粒石灰的加入量为3.0～3.5kg/吨铁水，所述低硅精炼渣的加入量为3.8～4.2kg/吨铁水，对钢水进行渣洗，防止回磷，保证钢水纯净度。
进一步地，步骤S5中，出钢过程全程吹氩搅拌，均匀钢水成分，并使用挡渣标挡渣命中。
进一步地，步骤S5中，所得低磷钢的化学成分组成及质量百分含量为：C：0.05-0.08％；Mn：0.40-0.60％；S≤0.003％；P≤0.005％；Si≤0.030％；Cr≤0.030％；Ni≤0.030％；Cu≤0.030％，余量为Fe，得到P≤0.005％的低磷钢。
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。
本发明实施例提供一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，包括如下步骤：
S1：向含钒铁水中加入脱硫剂进行脱硫预处理，脱硫后的含钒铁水中[S]≤0.005％；
S2：将脱硫后的含钒铁水送入脱磷转炉，加入钙系脱磷剂，进行脱磷处理，控制脱磷转炉冶炼终点温度为1350℃～1500℃，冶炼终点炉渣碱度为3.5～4.0，倒出炉渣，得P含量百分比为0.004wt％～0.005wt％的含钒铁水；
S3：将脱磷后的含钒铁水送入提钒转炉，进行粗氧提钒，控制终点温度为1350～1400℃，提钒后半钢中[V]≤0.020％；
S4：将半钢送入步骤S2中的脱磷转炉，加入螺纹切头废钢、石灰和轻烧白云石，进行脱碳处理，控制终点炉渣碱度为1.5～2.0；
S5：出钢，并在出钢过程中，随脱氧合金物料加入小颗粒石灰和低硅精炼渣，出钢后留渣。
本发明先对含钒铁水进行脱硫预处理，便于铁水中炉渣氧化性的提升利于氧化脱磷，再利用钙系脱磷剂来调节炉渣的碱度(CaO)和氧化性(FeO)，并改善炉渣的流动性，将磷通过如下的反应式转化为3CaO·P2O5(聚磷酸钙)或者4CaO·P2O5(焦磷酸钙)，提高脱磷效率，保证了脱磷效果。
3[P]+5(FeO)+3(CaO)＝3CaO·P2O5+5Fe
3[P]+5(FeO)+4(CaO)＝4CaO·P2O5+5Fe
然后，将脱磷后的含钒铁水进行粗氧提钒，能提高钒渣品位，降低半钢余钒，有利于钒回收。因为在粗氧提钒工艺会提高半钢碳含量，碳与磷会选择性氧化，若先进行提钒则不利于脱磷。提钒后半钢通过脱碳可以调整终点碳含量。本发明提供的生产方法避免了半钢前期化渣困难和脱磷率较低的问题，大大降低了含钒铁水冶炼低磷钢的难度。
为了更好的说明本发明实施例提供的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，下面通过实施例做进一步的举例说明。
实施例1
一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，所用含钒铁水的化学成分组成及质量百分含量为：C：4.32％、Si：0.24％、Ti：0.14％、Mn：0.32％、P：0.103％、S：0.042％、V：0.196％，余量为Fe，
具体包括如下步骤：
S1：向含钒铁水中加入脱硫剂石灰7kg/吨铁水和萤石0.8kg/吨铁水，1312℃，进行脱硫预处理，脱硫后的含钒铁水化学成分组成及质量百分含量为；C：4.32％、Si：0.22％、Ti：0.14％、Mn：0.32％、P：0.103％、S：0.005％、V：0.196％，余量为Fe；
S2：将脱硫后的126t含钒铁水送入脱磷转炉，铁水温度为1298℃，加入氧化铁皮500kg，石灰28kg/吨铁水，轻烧白云石10kg/吨铁水，进行脱磷处理，控制脱磷转炉冶炼终点温度为1420℃，冶炼终点炉渣碱度为3.7，倒出炉渣，得[P]含量为0.004％，[Si]含量为0.016％的含钒铁水；
S3：将脱磷后的含钒铁水送入提钒转炉，进行粗氧提钒，控制终点温度为1350℃，钒渣品位为16％，提钒后半钢主要成分：C：3.68％、Si：0.02％、Ti：0.005％、Mn：0.02％、P：0.005％、S：0.006％、V：0.015％；
S4：将半钢送入步骤S2中的脱磷转炉，加入螺纹切头废钢5吨、石灰12kg/吨铁水和轻烧白云石6kg/吨铁水，进行脱碳处理，枪位控制在1.3-1.8m至吹炼结束，控制终点炉渣碱度为1.6，冶炼终点[C]含量为0.04％，[O]含量为558ppm，铁水温度为1635℃，[P]含量为0.004％；
S5：出钢，在出钢前期加入电石1.0kg/t，采用低碳锰铁脱氧合金化，低碳锰铁加入量为1.1kg/吨铁水，随低碳锰铁脱氧合金物料加入小颗粒石灰3.2kg/吨铁水、预熔低硅精炼渣4.0kg/吨铁水，全程吹氩搅拌均匀钢水成分，使用挡渣标挡渣命中，避免回磷。
氩站成分为C：0.05％，Si：0.005％，Mn：0.45％，P：0.004％，S：0.001％，Ni：0.016％，Cr：0.025％，Cu：0.0124。
实施例2
一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，所用含钒铁水的化学成分组成及质量百分含量为：C：4.22％、Si：0.22％、Ti：0.12％、Mn：0.35％、P：0.104％、S：0.041％、V：0.203％，余量为Fe，
具体包括如下步骤：
S1：向含钒铁水中加入脱硫剂石灰6kg/吨铁水和萤石0.7kg/吨铁水，1308℃，进行脱硫预处理，脱硫后的含钒铁水化学成分组成及质量百分含量为；C：4.21％、Si：0.22％、Ti：0.11％、Mn：0.32％、P：0.103％、S：0.004％、V：0.204％，余量为Fe；
S2：将脱硫后的125t含钒铁水送入脱磷转炉，铁水温度为1295℃，加入氧化铁皮500kg，石灰27.5kg/吨铁水，轻烧白云石8.9kg/吨铁水，进行脱磷处理，控制脱磷转炉冶炼终点温度为1435℃，冶炼终点炉渣碱度为3.5，倒出炉渣，得[P]含量为0.004％，[Si]含量为0.006％的含钒铁水；
S3：将脱磷后的含钒铁水送入提钒转炉，进行粗氧提钒，控制终点温度为1350℃，钒渣品位为18％，提钒后半钢主要成分：C：3.62％、Si：0.02％、Ti：0.005％、Mn：0.02％、P：0.004％、S：0.006％、V：0.014％；
S4：将半钢送入步骤S2中的脱磷转炉，加入螺纹切头废钢5吨、石灰12kg/吨铁水和轻烧白云石6kg/吨铁水，进行脱碳处理，枪位控制在1.3-1.8m至吹炼结束，控制终点炉渣碱度为2.0，冶炼终点[C]含量为0.04％，[O]含量为580ppm，铁水温度为1640℃，[P]含量为0.004％；
S5：出钢，在出钢前期加入电石1.0kg/t，采用低碳锰铁脱氧合金化，低碳锰铁加入量为1.0kg/吨铁水，随低碳锰铁脱氧合金物料加入小颗粒石灰3.2kg/吨铁水、预熔低硅精炼渣4.0kg/吨铁水，全程吹氩搅拌均匀钢水成分，使用挡渣标挡渣命中，避免回磷。
氩站成分为C：0.05％，Si：0.006，Mn：0.47％，P：0.004％，S：0.002％，Ni：0.016％，Cr：0.026％，Cu：0.0122。
实施例3
一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，所用含钒铁水的化学成分组成及质量百分含量为：C：4.09％、Si：0.31％、Ti：0.15％、Mn：0.18％、P：0.101％、S：0.037％、V：0.242％，余量为Fe，
具体包括如下步骤：
S1：向含钒铁水中加入脱硫剂石灰5kg/吨铁水和萤石0.6kg/吨铁水，1310℃，进行脱硫预处理，脱硫后的含钒铁水化学成分组成及质量百分含量为；C：4.08％、Si：0.28％、Ti：0.13％、Mn：0.16、P：0.105％、S：0.004％、V：0.242％，余量为Fe；
S2：将脱硫后的128t含钒铁水送入脱磷转炉，铁水温度为1289℃，加入氧化铁皮500kg，石灰29kg/吨铁水，轻烧白云石10kg/吨铁水，进行脱磷处理，控制脱磷转炉冶炼终点温度为1425℃，冶炼终点炉渣碱度为4.0，倒出炉渣，得[P]含量为0.004％，[Si]含量为0.006％的含钒铁水；
S3：将脱磷后的含钒铁水送入提钒转炉，进行粗氧提钒，控制终点温度为1400℃，钒渣品位为16％，提钒后半钢主要成分：C：3.65％、Si：0.02％、Ti：0.006％、Mn：0.02％、P：0.004％、S：0.006％、V：0.018％；
S4：将半钢送入步骤S2中的脱磷转炉，加入螺纹切头废钢5吨、石灰12kg/吨铁水和轻烧白云石6kg/吨铁水，进行脱碳处理，枪位控制在1.3-1.8m至吹炼结束，控制终点炉渣碱度为1.5，冶炼终点[C]含量为0.04％，[O]含量为558ppm，铁水温度为1635℃，[P]含量为0.004％；
S5：出钢，在出钢前期加入电石1.0kg/t，采用低碳锰铁脱氧合金化，低碳锰铁加入量为1.2kg/吨铁水，随低碳锰铁脱氧合金物料加入小颗粒石灰3.2kg/吨铁水、预熔低硅精炼渣4.0kg/吨铁水，全程吹氩搅拌均匀钢水成分，使用挡渣标挡渣命中，避免回磷。
氩站成分为C：0.04％，Si：0.005，Mn：0.45％，P：0.004％，S：0.002％，Ni：0.016％，Cr：0.026％，Cu：0.0122。
实施例4
一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，所用含钒铁水的化学成分组成及质量百分含量为：C：4.22％、Si：0.22％、Ti：0.12％、Mn：0.35％、P：0.104％、S：0.041％、V：0.203％，余量为Fe，
具体包括如下步骤：
S1：向含钒铁水中加入脱硫剂石灰6kg/吨铁水和萤石0.7kg/吨铁水，1308℃，进行脱硫预处理，脱硫后的含钒铁水化学成分组成及质量百分含量为；C：4.21％、Si：0.22％、Ti：0.11％、Mn：0.32％、P：0.103％、S：0.004％、V：0.204％，余量为Fe；
S2：将脱硫后的125t含钒铁水送入脱磷转炉，铁水温度为1295℃，加入氧化铁皮500kg，石灰27.5kg/吨铁水，轻烧白云石8.9kg/吨铁水，实施例1步骤S5所得的钢渣2kg/吨铁水，进行脱磷处理，控制脱磷转炉冶炼终点温度为1435℃，冶炼终点炉渣碱度为3.5，倒出炉渣，得[P]含量为0.004％，[Si]含量为0.006％的含钒铁水；
S3：将脱磷后的含钒铁水送入提钒转炉，进行粗氧提钒，控制终点温度为1350℃，钒渣品位为18％，提钒后半钢主要成分：C：3.62％、Si：0.02％、Ti：0.005％、Mn：0.02％、P：0.004％、S：0.006％、V：0.014％；
S4：将半钢送入步骤S2中的脱磷转炉，加入螺纹切头废钢5吨、石灰12kg/吨铁水和轻烧白云石6kg/吨铁水，进行脱碳处理，枪位控制在1.3-1.8m至吹炼结束，控制终点炉渣碱度为2.0，冶炼终点[C]含量为0.04％，[O]含量为580ppm，铁水温度为1640℃，[P]含量为0.004％；
S5：出钢，在出钢前期加入电石1.0kg/t，采用低碳锰铁脱氧合金化，低碳锰铁加入量为1.0kg/吨铁水，随低碳锰铁脱氧合金物料加入小颗粒石灰3.2kg/吨铁水、预熔低硅精炼渣4.0kg/吨铁水，全程吹氩搅拌均匀钢水成分，使用挡渣标挡渣命中。
氩站成分为C：0.04％，Si：0.006，Mn：0.47％，P：0.004％，S：0.002％，Ni：0.016％，Cr：0.026％，Cu：0.0123。
由以上数据可知，本发明实施例提供的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，先对含钒铁水进行脱硫预处理，再利用钙系脱磷剂来调节炉渣的碱度(CaO)和氧化性(FeO)，并改善炉渣的流动性，将磷转化为3CaO·P2O5或者4CaO·P2O5，提高了脱磷效率，保证了脱磷效果。脱磷后再进行提钒脱碳，能提高钒渣品位，降低半钢余钒，大大降低了含钒铁水冶炼低磷钢的难度，利于提升企业竞争力，具有广泛的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：向含钒铁水中加入脱硫剂进行脱硫预处理，脱硫后的含钒铁水中[S]≤0.005%；
S2：将脱硫后的含钒铁水送入脱磷转炉，加入钙系脱磷剂进行脱磷处理，控制脱磷转炉冶炼终点温度为1350℃~1500℃，冶炼终点炉渣碱度为3.5~4.0，倒出炉渣，得P含量百分比为0.004wt%~0.005wt%的含钒铁水；
S3：将脱磷后的含钒铁水送入提钒转炉，进行粗氧提钒，控制终点温度为1350~1400℃，提钒后半钢中[V]≤0.020%；
S4：将半钢送入步骤S2中的脱磷转炉，加入螺纹切头废钢、石灰和轻烧白云石，进行脱碳处理，控制终点炉渣碱度为1.5~2.0；
S5：出钢，并在出钢过程中，随脱氧合金物料加入小颗粒石灰和低硅精炼渣，出钢后留渣；
步骤S1中，所述含钒铁水中的化学成分组成及质量百分含量为：C：4.09~4.32%；Si：0.22~0.31%；Ti：0.12~0.15%；Mn：0.18~0.35%；P：0.100~0.105%；S≤0.045%；V：0.19~0.25%，余量为Fe，
所述钙系脱磷剂为石灰27~29kg/吨铁水，轻烧白云石8~10kg/吨铁水和氧化铁皮3.8~4.0kg/吨铁水，
步骤S4中，所述石灰的加入量为12~15kg/吨铁水，所述轻烧白云石的加入量为5.5~6.5kg/吨铁水，
步骤S5中，所述小颗粒石灰的加入量为3.0~3.5kg/吨铁水，所述低硅精炼渣的加入量为3.8~4.2kg/吨铁水。
2.如权利要求1所述的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：步骤S1中，所述含钒铁水的温度≥1300℃。
3.如权利要求1所述的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：所述脱硫剂为石灰5~7kg/吨铁水和萤石0.6~0.8kg/吨铁水。
4.如权利要求1所述的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：步骤S2中，还加入脱碳渣1~3 kg/吨铁水。
5.如权利要求1所述的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：步骤S4中，所述螺纹切头废钢加入量为39~40kg/吨铁水。
6.如权利要求1至5任一项所述的含钒铁水冶炼低磷钢的生产方法，其特征在于：步骤S5中，所得低磷钢的化学成分组成及质量百分含量为：C：0.05-0.08%；Mn：0.40-0.60%；S≤0.003%；P≤0.005%；Si≤0.030%；Cr≤0.030%；Ni≤0.030%；Cu≤0.030%，余量为Fe。
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