CN112795720A

CN112795720A - 一种双联转炉法生产工业纯铁的方法

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Publication number: CN112795720A
Application number: CN202011453757.8A
Authority: CN
Inventors: 马浩冉; 李建新; 李双江; 田志强; 刘洪波; 刘崇
Original assignee: HBIS Co Ltd
Current assignee: HBIS Co Ltd
Priority date: 2020-12-12
Filing date: 2020-12-12
Publication date: 2021-05-14

Abstract

本发明公开了一种双联转炉法生产工业纯铁的方法，包括KR铁水预脱硫、双联转炉冶炼、RH真空精炼、连铸浇铸工序；所述双联转炉冶炼依次为脱磷转炉冶炼、脱碳转炉冶炼工序，脱碳转炉废钢比≤20%，冶炼全程钢包加盖保温。所述工业纯铁的化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.003%、Si≤0.03%、Mn≤0.08%、S≤0.003%、P≤0.003%、Al≤0.02%、O≤0.0008%，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明方法解决了电弧炉冶炼过程中无法深度脱磷的问题，平均脱磷率达到92%以上，杂质元素的含量降低至0.15%以下，达到超低杂质元素的水平，能够满足超纯铁的生产要求，且可实现低成本大规模生产。

Description

一种双联转炉法生产工业纯铁的方法

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种双联转炉法生产工业纯铁的方法。

背景技术

工业纯铁一般质地柔软，韧性大，具有低矫顽力、高韧性以及软磁性能等优点，而且其导电性能和耐腐蚀性能也优于普通的铁和钢。工业纯铁用于冶炼各种高温合金、耐热合金、精密合金、马氏体时效钢等合金或钢材，纯铁或超纯铁是国防工业、电子工业上的一种磁性材料，用于雷达、通讯、电机、电子管、人造卫星等的制造。根据国内市场调查，工业纯铁的年需求在6万吨以上，目前尚缺口3万吨。

电弧炉冶炼法是最早生产纯铁的方法，最低含碳量为0.025%，含氮量较高，受石墨电极增碳的影响，不能生产更低含碳量的纯铁。另外电弧炉冶炼采用全废钢为原料，在脱磷过程中，由于废钢熔点较高，为保证炉内废钢彻底熔化就需要使熔池保持较高温度，造成钢液内部脱磷反应难以进行。

采用传统钢铁长流程生产方式生产纯铁，能够冶炼出碳含量满足使用要求的工业纯铁，但是其纯度均不高，特别是硫、磷、锰含量较高，只能生产品质一般的工业纯铁。在冶炼后期随着钢液温度升高，钢水“回磷”现象较为严重，同时在多次造渣的过程中造成钢液内铁损较大，资源浪费严重，生产成本明显提高。为最大可能的减少夹杂物含量，后续炉外精炼操作工序繁琐及设备要求高，大规模生产成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种双联转炉法生产工业纯铁的方法，可以解决电弧炉冶炼过程中无法深度脱磷的问题，同时能够满足超纯铁的生产要求且能够低成本大规模进行生产。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种双联转炉法生产工业纯铁的方法，包括KR铁水预脱硫、双联转炉冶炼、RH真空精炼、连铸浇铸工序；所述双联转炉冶炼依次为脱磷转炉冶炼、脱碳转炉冶炼工序，脱碳转炉废钢比≤20%，冶炼全程钢包加盖保温。

本发明所述KR铁水预脱硫工序，扒渣亮面≥95%，脱硫后铁水中S≤0.002%，微量元素要求：[Mn]≤0.15%、[P]≤0.12%、[Cu]≤0.001%，[Cr]≤0.005%、[Ni]≤0.005%。

本发明所述脱磷转炉冶炼工序，出钢时C含量控制在2.0～3.0%，P≤0.006%，Si≤0.05%，Mn≤0.15%，出钢温度为1450～1490℃，碱度为2.0～2.5；采用滑板挡渣工艺配合下渣检测系统出钢，出钢结束通过红外探头扫描渣流面积比例达到5%时自动挡渣，降低下渣量；脱碳炉渣加入量为5.0～10.0kg/t钢。

本发明所述脱碳转炉冶炼工序，钢水经钢包倒入脱碳转炉冶炼，脱碳转炉内继续造渣，吹氧脱碳，升温去夹杂，转炉吹炼底吹全程为氩气，直至出钢结束，转炉终点控制：C≤0.06%、Mn≤0.03%、P≤0.003%、S≤0.004%、氧活度控制在350～550ppm；出钢温度为1675～1690℃，采用滑板挡渣出钢；出钢过程中，向转炉中加入白灰2.0～4.0kg/t钢，钢包中加入钙铝渣球0.3～0.5kg/t钢，出钢1/3前加入所有渣料；出钢过程采用钢包双孔底吹对称布置、底吹流量0.005～0.02Nm³/min·t钢，保证出钢全程钢水在钢包内不裸露；脱碳转炉排出的炉渣返回脱磷转炉继续使用。

本发明所述RH真空精炼工序，真空度≤67Pa，软吹保持时间≥15min，最后将钢水纯循环4～6min后进行破真空处理；破真空后定氧、测温、取样，根据定氧结果加入铝粒脱氧，每降低100ppm氧和增加0.01%铝含量，铝粒加入量为0.1～0.2kg/t，最终控制钢水中Al含量为0.01～0.02%。

本发明所述连铸浇铸工序，浇铸过程中间包的温度为1550～1570℃，中间包的全氧控制在≤15ppm；浇铸过程及时补充中包覆盖剂，严禁钢液裸露，连铸得到工业纯铁连铸坯。

本发明所述双联转炉冶炼工序，脱磷转炉、脱碳转炉的公称容量分别为50～350t。

采用上述方法生产的工业纯铁的化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.003%、Si≤0.03%、Mn≤0.08%、S≤0.003%、P≤0.003%、Al≤0.02%、O≤0.0008%，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明方法能够实现转炉双联冶炼高品质工业纯铁，通过串联的方式使脱磷工艺和脱碳工艺分别在两个转炉进行。脱碳转炉内重新造渣深度脱磷，脱碳，同时喷吹氧气进行钢液升温与脱碳反应。脱磷、脱碳结束后采用滑板档渣出钢实现渣钢分离，避免将脱磷炉炉渣带到脱碳炉中，使钢液内P含量控制在30ppm以下。转炉出钢过程中，向转炉中加入白灰与钙铝渣球降低终点氧含量。此方法显著降低了冶炼工业纯铁时顶渣的氧化性，改善了钢水的可浇性，提高了钢水洁净度，提升产品质量。可以解决电弧炉冶炼过程中无法深度脱磷的问题，平均脱磷率达到92%以上，杂质元素的含量降低至0.15%以下，达到超低杂质元素的水平，同时能够满足超纯铁的生产要求，且可实现低成本大规模生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。

一种双联转炉法生产工业纯铁的方法，包括KR铁水预脱硫、双联转炉冶炼、RH真空精炼、连铸浇铸工序。所述双联转炉冶炼依次为脱磷转炉冶炼、脱碳转炉冶炼工序，脱碳转炉废钢比≤20%，冶炼全程钢包加盖保温，脱磷转炉、脱碳转炉的公称容量分别为50～350t。各工序步骤如下：

（1）KR铁水预脱硫工序：扒渣亮面≥95%，脱硫后铁水中S≤0.002%，微量元素要求：[Mn]≤0.15%、[P]≤0.12%、[Cu]≤0.001%，[Cr]≤0.005%、[Ni]≤0.005%。

（2）脱磷转炉冶炼工序：出钢时C含量控制在2.0～3.0%，P≤0.006%，Si≤0.05%，Mn≤0.15%，出钢温度为1450～1490℃，碱度为2.0～2.5；采用滑板挡渣工艺配合下渣检测系统出钢，出钢结束通过红外探头扫描渣流面积比例达到5%时自动挡渣，降低下渣量；脱碳炉渣加入量为5.0～10.0kg/t钢。

（3）脱碳转炉冶炼工序：钢水经钢包倒入脱碳转炉冶炼，脱碳转炉内继续造渣，吹氧脱碳，升温去夹杂，转炉吹炼底吹全程为氩气，直至出钢结束，转炉终点控制：C≤0.06%、Mn≤0.03%、P≤0.003%、S≤0.004%、氧活度控制在350～550ppm；出钢温度为1675～1690℃，采用滑板挡渣出钢；出钢过程中，向转炉中加入白灰2.0～4.0kg/t钢，钢包中加入钙铝渣球0.3～0.5kg/t钢，出钢1/3前加入所有渣料；出钢过程采用钢包双孔底吹对称布置、底吹流量0.005～0.02Nm³/min·t钢，保证出钢全程钢水在钢包内不裸露；脱碳转炉排出的炉渣返回脱磷转炉继续使用。

（4）RH真空精炼工序：真空度≤67Pa，软吹保持时间≥15min，最后将钢水纯循环4～6min后进行破真空处理；破真空后定氧、测温、取样，根据定氧结果加入铝粒脱氧，每降低100ppm氧和增加0.01%铝含量，铝粒加入量为0.1～0.2kg/t，最终控制钢水中Al含量为0.01～0.02%。

（5）连铸浇铸工序：浇铸过程中间包的温度为1550～1570℃，中间包的全氧控制在≤15ppm；浇铸过程及时补充中包覆盖剂，严禁钢液裸露，连铸得到工业纯铁连铸坯，连铸坯拉速为0.8～2.0m/min。

采用上述方法生产的工业纯铁的化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.003%、Si≤0.03%、Mn≤0.08%、S≤0.003%、P≤0.003%、Al≤0.02%、O≤0.0008%。

为了更好的理解上述技术方案，下面以150t转炉为例对上述技术方案进行详细的说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

表1.实施例1-8 KR铁水预脱硫工序控制参数

表2.实施例1-8脱磷转炉冶炼工序控制参数

表3.实施例1-8脱碳转炉冶炼工序控制参数

表4.实施例1-8 RH真空精炼工序控制参数

表5.实施例1-8连铸浇铸工序控制参数

表6.实施例1-8工业纯铁的化学成分组成及质量百分含量（%）

表6中，余量为Fe和不可避免的杂质。

由上述实施例可知，本发明平均脱磷率达到92%以上，杂质元素的含量降低至0.15%以下，达到超低杂质元素的水平，能够满足超纯铁的生产要求。

Claims

1.一种双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述方法包括KR铁水预脱硫、双联转炉冶炼、RH真空精炼、连铸浇铸工序；所述双联转炉冶炼依次为脱磷转炉冶炼、脱碳转炉冶炼工序，脱碳转炉废钢比≤20%，冶炼全程钢包加盖保温。

2.根据权利要求1所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述KR铁水预脱硫工序，扒渣亮面≥95%，脱硫后铁水中S≤0.002%，微量元素要求：[Mn]≤0.15%、[P]≤0.12%、[Cu]≤0.001%，[Cr]≤0.005%、[Ni]≤0.005%。

3.根据权利要求2所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述脱磷转炉冶炼工序，出钢时C含量控制在2.0～3.0%，P≤0.006%，Si≤0.05%，Mn≤0.15%，出钢温度为1450～1490℃，碱度为2.0～2.5。

4.根据权利要求3所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述脱磷转炉冶炼工序，采用滑板挡渣工艺配合下渣检测系统出钢，出钢结束通过红外探头扫描渣流面积比例达到5%时自动挡渣，降低下渣量；脱碳炉渣加入量为5.0～10.0kg/t钢。

5.根据权利要求4所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述脱碳转炉冶炼工序，钢水经钢包倒入脱碳转炉冶炼，脱碳转炉内继续造渣，吹氧脱碳，升温去夹杂，转炉吹炼底吹全程为氩气，直至出钢结束，转炉终点控制：C≤0.06%、Mn≤0.03%、P≤0.003%、S≤0.004%、氧活度控制在350～550ppm。

6.根据权利要求5所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述脱碳转炉冶炼工序，出钢温度为1675～1690℃，采用滑板挡渣出钢；出钢过程中，向转炉中加入白灰2.0～4.0kg/t钢，钢包中加入钙铝渣球0.3～0.5kg/t钢，出钢1/3前加入所有渣料；出钢过程采用钢包双孔底吹对称布置、底吹流量0.005～0.02Nm³/min·t钢，保证出钢全程钢水在钢包内不裸露；脱碳转炉排出的炉渣返回脱磷转炉继续使用。

7.根据权利要求6所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述RH真空精炼工序，真空度≤67Pa，软吹保持时间≥15min，最后将钢水纯循环4～6min后进行破真空处理；破真空后定氧、测温、取样，根据定氧结果加入铝粒脱氧，每降低100ppm氧和增加0.01%铝含量，铝粒加入量为0.1～0.2kg/t，最终控制钢水中Al含量为0.01～0.02%。

8.根据权利要求7所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述连铸浇铸工序，浇铸过程中间包的温度为1550～1570℃，中间包的全氧控制在≤15ppm；浇铸过程及时补充中包覆盖剂，严禁钢液裸露，连铸得到工业纯铁连铸坯。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，所述双联转炉冶炼工序，脱磷转炉、脱碳转炉的公称容量分别为50～350t。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的双联转炉法生产工业纯铁的方法，其特征在于，采用上述方法生产的工业纯铁的化学成分组成及质量百分含量为：C≤0.003%、Si≤0.03%、Mn≤0.08%、S≤0.003%、P≤0.003%、Al≤0.02%、O≤0.0008%，余量为Fe和不可避免的杂质。