CN113462853A - 一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：转炉出钢过程中，控制合理出钢温度，快速脱除钢水和钢渣中氧，调节底吹氩气，对钢水进行初步脱硫处理；步骤2：在吹氩站处理工位，调整钢水成分，进行钢水二次脱硫；步骤3：LF炉处理工位，调整钢水和钢包顶渣成分进行钢水三次脱硫处理。该技术方案采用“转炉出钢渣洗‑钢包吹氩站‑钢包精炼炉‑连铸”工艺生产转炉加渣铁的超高硫钢种，主要解决现有技术中转炉加渣铁的超高硫钢种冶炼周期长、钢水纯净度低，浇铸不顺畅的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种冶炼方法，具体涉及一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，属于钢铁炼钢工艺技术领域。
背景技术
在目前的钢铁行业炼钢工艺中，多采用铁水预处理-转炉-炉外精炼-连铸的工艺生产脱硫钢种。但是随着现场生产成本的不断降低和环保压力的不断提高，炼钢厂在不进行铁水预处理的同时采用铁水渣铁代替废钢作为转炉炼钢的主原料进行现场生产，一方面减少固废排放，另一方面降低生产成本。然而大量渣铁的加入造成转炉粗炼钢水中的硫含量高达0.060％以上，过高的硫含量使得钢包精炼炉生产过程处理难度大，处理周期长，时间达到60分钟，钢水纯净度差，连铸浇铸难度大，浇铸周期长达65分钟以上，无法满足现场生产需求。目前的炼钢脱硫控制技术，都是聚焦于通过铁水预处理和纯净废钢减少转炉粗炼钢水中的硫含量，再通过钢包精炼炉进行脱硫处理。但是对于不进行铁水预处理，并用渣铁代替废钢冶炼产生的超高硫钢水，如何快速处理，如何保证钢水的纯净度，确保连铸浇铸顺畅，目前还没有相关的技术得以实现。
通过申请人的检索,专利号CN201110240744-一种LF精炼快速深脱硫方法及深脱硫剂，专利号CN201310410133-一种高硫钢水冶炼超低硫中厚板钢防止RH回硫工艺，专利号CN201410131770-一种超低硫钢快速冶炼方法，均提供了一种脱硫钢种的生产方法，但是3个专利中均采用铁水预处理的方式，要求铁水硫含量低于0.005％或者钢包精炼炉进站硫含量低于0.01％，对于转炉初炼刚水中的硫含量高达0.060％以上的超高硫钢水的快速脱硫冶炼都没有涉及。在专利号CN201410647236-重轨钢精炼快速深脱硫的方法，专利号CN201410723336-种LF炉精炼钢水预处理低成本提高脱硫率的方法，专利号专利号CN201710676219-LF精炼炉冶炼过程快速脱硫方法，均提供了一种脱硫钢种的生产方法，但3个专利中均采用萤石作为炼钢脱硫的主要原料，在转炉出钢和钢包精炼炉加入，众所周知，由于萤石在炼钢冶炼过程中存在污染环境的因素，国家明令禁止在炼钢过程中使用，所以这3个专利中的方法我们不采取。此外，在专利号CN200910194804-一种钢包精炼炉快速脱硫精炼方法中也提及一种钢包精炼炉的快速脱硫方法，但是该钢包精炼炉采用了顶枪喷粉工艺，对于采用顶渣脱硫方法快速冶炼超高硫钢水的脱硫冶炼方法并未涉及。在专利号CN201310130005-钢包精炼炉脱硫方法中，也提供了一种采用钢包精炼炉脱硫的方法，但为了达到快速脱硫的目的在钢包精炼炉冶炼过程中加入大量脱硫料，这样会有钢包精炼炉加料时有溢渣烧毁设备元件的风险，并且整个处理周期也会发生延长，时间为40-50分钟，而本专利中采用脱硫料的分步加入成功避免了该现象，也将钢包精炼炉处理周期控制在35分钟以内。唯一相关联的是专利号为CN200810054589公布的-一种转炉出钢渣洗配精炼炉快速脱硫方法，是采用钢包渣洗和钢包精炼炉精炼两个步骤脱硫。但是该方法中转炉出钢渣洗过程和钢包精炼炉精炼过程均加入了含有为5-7％的CaF2(萤石)的预熔渣7-12kg/t和3-5kg/t，对环境有一定的污染，并且该方法中的转炉初炼钢水硫磺含量控制在0.035％左右，远小于本方法中提到的0.060％以上的超高硫钢水，此外该方法对于脱硫钢水所产生的内生夹杂物的处理并未涉及。
鉴于超脱硫钢水所产生的内生夹杂物对钢水质量和连铸浇注的的影响，同时考虑超高硫钢水的处理时间从而保证生产周期稳定正常，避免连铸拉素不稳定等情况，本发明提供了一种转炉加渣铁超高硫钢水的快速精炼方法。旨在进行超高硫钢水的快速冶炼，同时依据底吹调节对超高硫钢水冶炼过程中产生的夹杂物进行处理。从而解决以往超高硫钢水冶炼时间长，钢水纯净度低，浇铸不顺畅的问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，该技术方案采用“转炉出钢渣洗-钢包吹氩站-钢包精炼炉-连铸”工艺生产转炉加渣铁的超高硫钢种，主要解决现有技术中转炉加渣铁的超高硫钢种冶炼周期长、钢水纯净度低，浇铸不顺畅的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，所述方法具体如下：
1转炉出钢过程对冶炼的钢水渣洗脱硫，并进行温度控制、脱氧合金化、渣改性；
步骤1：转炉出钢过程中，控制合理出钢温度，快速脱除钢水和钢渣中氧，调节底吹氩气，对钢水进行初步脱硫处理；
1.1转炉吹炼结束后立即出钢，转炉吹炼终点钢水温度≥1670℃，控制钢水进入钢包吹氩站时T≥1625℃，确保钢水脱硫的热力学条件之一高温。
1.2转炉出钢过程全程钢包底吹氩气，当出钢至钢水总量的25％～35％时，向钢包内加入3-4kg/t铝合金、6-8kg/t石灰和改性剂1kg/t，控制钢水进入钢包吹氩站时 Alt≥0.03％，确保钢水脱硫的条件大渣量、钢渣还原性。
1.3当出钢至钢水总量的50％～60％时，调节氩气强搅拌，氩气流量为400～500L/min，确保钢水脱硫的动力学条件强搅拌，进行出钢渣洗脱硫。
2在钢包吹氩站进行二次脱硫根据成分进行铝合金补充；
步骤2：在吹氩站处理工位，调整钢水成分，进行钢水二次脱硫；
2.1钢水在吹氩站继续进行4-6分钟的强搅拌硫作业，氩气流量为400～500L/min，进一步脱硫反应。
2.2从脱硫反应公式([S2-]+(CaO)＝(CaS)+(O2-))，可见脱硫过程会产生大量氧，根据钢水成分分析喂入0.35-0.5kg/t铝丝微调，控制钢水在钢包吹氩站时Alt≥ 0.035％。
2.3根据生产节奏和温度再次进行6-8分钟强搅拌作业二次脱硫，确保出吹氩站处理时间控制在16分钟以内，出站温度≥1575℃,钢水出站时进行成分分析。
3钢包精炼炉进行温度控制、顶渣调节、三次脱硫作业、合金化和夹杂物去除；
步骤3：LF炉处理工位，调整钢水和钢包顶渣成分进行钢水三次脱硫处理；
3.1钢水调至精炼炉后，根据氩站成分向钢水中加入石灰2-4kg/t、铝渣1.5-2kg/t，喂入0.2-0.35kg/t铝丝微调，控制钢水在钢包吹氩站时Alt≥0.035％。
3.2进行5-8min温度调控，温度调控目标为最终出站温度+出站前的温降+脱硫温降 (T目标＝T出站+T温降+T脱硫)。
3.3进行强搅拌三次脱硫作业，钢包底吹氩气，氩气流量为400～500L/min，成分分析合格为止；若不合格重复步骤3.1、3.2、3.3；
3.4钢包精炼炉进行钢水合金化和钢水温度调控后，温度调控目标为最终出站温度+ 出站前的温降(T目标＝T出站+T温降)。
3.5出站前钢水弱搅拌5min，氩气流量为30～50L/min，确保因脱硫产生的内生夹杂物(Al2O3)有效上浮,保证钢水的纯净度。
相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该方案解决了转炉加渣铁钢种超高硫钢种的冶炼难题。钢水通过出钢时渣洗一次脱硫，在钢包吹氩站的二次脱硫，以及钢包精炼炉进行三次脱硫分三步解决了转炉加渣铁钢水超高硫的难题；2)该方案缩短了转炉加渣铁超高硫钢水的处理周期，采用该方法钢包精炼炉的处理周期在35分钟以内，钢包吹氩站处理周期在16分钟以内，行车吊运时间为在15min。可见，钢包吹氩站处理周期加行车吊运时间小于钢包精炼炉的处理周期,T(氩站)t+T(行车)≤T(精炼)。该方法充分利用两工序间的时间差，进行了转炉加渣铁钢种超高硫钢种的二次脱硫，避免了以往钢水在等待位闲置等待的过程，将钢水的实际处理周期缩短了33％，以及钢包精炼炉进行三次脱硫等在梅钢加渣铁钢种冶炼生产实践中，钢水的实际有效处理时间降到了35min，现场生产组织更加高效，对提高产能水平具有十分重要的现实意义；3)采用本发明技术方案，出站前钢水弱搅拌5min，氩气流量为30～50L/min，可以去因脱硫产生的内生夹杂物(Al2O3)的有效上浮,提高钢水纯净度，确保连铸顺利浇注，浇铸周期稳定在40分钟左右，达到了工序平衡；4)此外，本方案提出的高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，在缩短钢包精炼炉处理周期的同时，还带来了相应的经济效益，主要体现有：①缩短了现场生产钢包的盛钢周转时间。②提高了钢包精炼炉的产能。③降低了钢包精炼炉升温电耗。④降低了钢包精炼炉搅拌气体氩气消耗。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例做详细的说明。
实施例1：一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，所述方法如下：
1.转炉出钢过程对冶炼的钢水渣洗脱硫，并进行温度控制、脱氧合金化、渣改性。
步骤1：转炉出钢过程中，控制合理出钢温度，快速脱除钢水和钢渣中氧，调节底吹氩气，对钢水进行初步脱硫处理；
1.1转炉吹炼结束后立即出钢，转炉吹炼终点钢水温度≥1670℃，控制钢水进入钢包吹氩站时T≥1625℃，确保钢水脱硫的热力学条件之一高温。
1.2转炉出钢过程全程钢包底吹氩气，当出钢至钢水总量的25％～35％时，向钢包内加入3-4kg/t铝合金、6-8kg/t石灰和改性剂1kg/t，控制钢水进入钢包吹氩站时 Alt≥0.03％，确保钢水脱硫的条件大渣量、钢渣还原性。
1.3当出钢至钢水总量的50％～60％时，调节氩气强搅拌，氩气流量为400～500L/min，确保钢水脱硫的动力学条件强搅拌，进行出钢渣洗脱硫；
2.在钢包吹氩站进行二次脱硫根据成分进行铝合金补充；
步骤2：在吹氩站处理工位，调整钢水成分，进行钢水二次脱硫；
2.1钢水在吹氩站继续进行4-6分钟的强搅拌硫作业，氩气流量为400～500L/min，进一步脱硫反应。
2.2从脱硫反应公式([S2-]+(CaO)＝(CaS)+(O2-))，可见脱硫过程会产生大量氧，根据钢水成分分析喂入0.35-0.5kg/t铝丝微调，控制钢水在钢包吹氩站时Alt≥ 0.035％。
2.3根据生产节奏和温度再次进行6-8分钟强搅拌作业二次脱硫，确保出吹氩站处理时间控制在16分钟以内，出站温度≥1575℃。钢水出站时进行成分分析。
3.钢包精炼炉进行温度控制、顶渣调节、三次脱硫作业、合金化和夹杂物去除；
步骤3：LF炉处理工位，调整钢水和钢包顶渣成分进行钢水三次脱硫处理；
3.1钢水调至精炼炉后，根据氩站成分向钢水中加入石灰2-4kg/t、铝渣1.5-2kg/t，喂入0.2-0.35kg/t铝丝微调，控制钢水在钢包吹氩站时Alt≥0.035％。
3.2进行5-8min温度调控，温度调控目标为最终出站温度+出站前的温降+脱硫温降 (T目标＝T出站+T温降+T脱硫)。
3.3进行强搅拌三次脱硫作业，钢包底吹氩气，氩气流量为400～500L/min，成分分析合格为止；若不合格重复步骤3.1、3.2、3.3；
3.4钢包精炼炉进行钢水合金化和钢水温度调控后，温度调控目标为最终出站温度+ 出站前的温降(T目标＝T出站+T温降)。
3.5出站前钢水弱搅拌5min，氩气流量为30～50L/min，确保因脱硫产生的内生夹杂物(Al2O3)有效上浮,保证钢水的纯净度。
应用实施例：生产某加渣铁钢种，主要成分C0.07％～0.1％、Si0.3％-0.4％、Mn0.4％～0.5％、S ≤0.0125％、Ti0.02％～0.035％、Cr0.3％～0.4％，、Cu0.25％～0.33％。
应用实施例1：一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，所述方法具体如下：转炉出钢量261.9t，出钢温度1673℃，[s]0.0654，加入石灰2038kg，铝锰钙761kg，钢水进吹氩站温度T:1629℃,[Alt]0.0314％,[s]0.0344喂入铝丝180米，钢水出吹氩站 T:1584℃,[Alt]0.0246％,[s]0.0237。LF炉进站加入石灰632kg，高铝渣324kg，铝线140 米，加热升温至1602℃，强搅拌取进站样T:1586℃,[Alt]0.0277％,[s]0.0102，加入钛铁 221kg，高碳锰铁228kg，中碳铬铁251kg，磷铁177kg，硅铁95kg吹氩弱搅拌5分钟，测温取样钟出站，出站样[s]97ppm连铸成品[s]87ppm。
应用实施例2：一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，所述方法具体如下：转炉出钢量267.4t，出钢温度1678℃，[s]0.0616,加入石灰2011kg，铝锰钙744kg，钢水进吹氩站温度T:1634℃,[Alt]0.0271％,[s]0.0316喂入铝丝220米，钢水出吹氩站 T:1587℃,[Alt]0.0219％,[s]0.0191。LF炉进站加入石灰571kg，高铝渣243kg，铝线180 米，加热升温至1597℃，强搅拌取进站样T:1581℃,[Alt]0.0243％,[s]0.0119，加入钛铁 227kg，高碳锰铁308kg，中碳铬铁239kg，磷铁191kg，硅铁77kg吹氩弱搅拌5分钟，测温取样钟出站，出站样[s]104ppm连铸成品[s]99ppm。
本实施案例的优点在于面对转炉终点成分硫含量大于0.060％以上时，脱除硫元素的难题，通过对提高转炉出钢温度，出钢脱氧合金化工艺的改进，做到渣洗一次脱硫；通过优化合金化工艺，满足钢水在钢包吹氩站进行二次脱硫的条件；钢包精炼炉通过调整钢水成分、氩气搅拌强度和钢包顶渣成分进行钢水三次脱硫处理；同时增加弱搅拌工艺，对底吹氩气强度进行调整，加速脱硫、脱氧产生的大量(Al2O3)等夹渣物上浮，提高钢水纯净度，确保连铸顺利浇注。此外，本方案还优化了现场生产组织，控制钢水在LF工位时间在35分钟以内，提高了工序产能，在保证了钢水温度成分、纯净度控制稳定的前提下，还大幅度的降低制钢生产成本，减少了电力、能源气体、辅原料和耐材的消耗。
本发明方法应用实施例钢水中w[s]见表1。
表1本发明方法实施例钢水中w[s]，单位：％
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (4)
1.一种高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：转炉出钢过程中，控制合理出钢温度，快速脱除钢水和钢渣中氧，调节底吹氩气，对钢水进行初步脱硫处理；
步骤2：在吹氩站处理工位，调整钢水成分，进行钢水二次脱硫；
步骤3：LF炉处理工位，调整钢水和钢包顶渣成分进行钢水三次脱硫处理。
2.根据权利要求1所述的高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，其特征在于，所述步骤1具体如下：
1.1转炉吹炼结束后立即出钢，转炉吹炼终点钢水温度≥1670℃，控制钢水进入钢包吹氩站时T≥1625℃；
1.2转炉出钢过程全程钢包底吹氩气，当出钢至钢水总量的25％～35％时，向钢包内加入3-4kg/t铝合金、6-8kg/t石灰和改性剂1kg/t，控制钢水进入钢包吹氩站时Alt≥0.03％，确保钢水脱硫的条件大渣量、钢渣还原性；
1.3当出钢至钢水总量的50％～60％时，调节氩气强搅拌，氩气流量为400～500L/min，确保钢水脱硫的动力学条件强搅拌，进行出钢渣洗脱硫。
3.根据权利要求1所述的高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：
2.1钢水在吹氩站继续进行4-6分钟的强搅拌硫作业，氩气流量为400～500L/min，进一步脱硫反应。
2.2从脱硫反应公式([S2-]+(CaO)＝(CaS)+(O2-))，可见脱硫过程会产生大量氧，根据钢水成分分析喂入0.35-0.5kg/t铝丝微调，控制钢水在钢包吹氩站时Alt≥0.035％。
2.3根据生产节奏和温度再次进行6-8分钟强搅拌作业二次脱硫，确保出吹氩站处理时间控制在16分钟以内，出站温度≥1575℃。钢水出站时进行成分分析。
4.根据权利要求1所述的高效脱除超高硫钢水硫元素的冶炼方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：
3.1钢水调至精炼炉后，根据氩站成分向钢水中加入石灰2-4kg/t、铝渣1.5-2kg/t，喂入0.2-0.35kg/t铝丝微调，控制钢水在钢包吹氩站时Alt≥0.035％；
3.2进行5-8min温度调控，温度调控目标为最终出站温度+出站前的温降+脱硫温降；
3.3进行强搅拌三次脱硫作业，钢包底吹氩气，氩气流量为400～500L/min，成分分析合格为止；若不合格重复步骤3.1、3.2、3.3；
3.4钢包精炼炉进行钢水合金化和钢水温度调控后，温度调控目标为最终出站温度+出站前的温降(T目标＝T出站+T温降)；
3.5出站前钢水弱搅拌5min，氩气流量为30～50L/min，确保因脱硫产生的内生夹杂物(Al2O3)有效上浮,保证钢水的纯净度。
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