CN114381575A

CN114381575A - 一种bof-lf炉-vd炉钢水处理工艺

Info

Publication number: CN114381575A
Application number: CN202111514963.XA
Authority: CN
Inventors: 杨赵军; 石树东; 杨荣光; 李阳; 徐晨光; 庞立鹏; 孙顺义; 杨振旺; 周磊; 杨佑飞; 王宏宇; 胡显堂; 高宠光; 闫占辉
Original assignee: Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-12-13
Filing date: 2021-12-13
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2041-12-13
Also published as: CN114381575B

Abstract

本申请涉及炉外精炼领域，具体涉及一种BOF‑LF炉‑VD炉钢水处理工艺，所述工艺包括以下步骤：对铁水进行转炉冶炼，得到炉后钢水；获取炉后钢水的第一氧含量和目标氧含量；根据所述第一氧含量和所述目标氧含量，判断是否需要对炉后钢水中加入铝料；若是，根据所述第一氧含量，计算需要加入铝料的第一加料量；根据所述第一加料量加入所述铝料，得到精炼进站钢水；控制精炼到站钢水中铝的质量分数＞0.020％；对所述精炼到站钢水进行精炼冶炼，得到精炼钢水；根据目标钢种的类型，控制所述精炼钢水的铝含量；对所述精炼钢水进行真空冶炼，得到目标钢水；所述真空冶炼在不添加铝的条件下进行。控制炉后钢水和精炼钢水的铝含量，满足目标钢水对铝含量的要求；并且在真空冶炼不添加铝，避免真空冶炼中铝单质发生氧化还原反应，造成钢液中的铝含量高低和波动性难以控制。

Description

一种BOF-LF炉-VD炉钢水处理工艺

技术领域

本申请涉及炉外精炼领域，具体涉及一种BOF-LF炉-VD炉钢水处理工艺。

背景技术

铝元素在钢中一般起脱氧和细化晶粒的作用，钢液中的铝易与氧反应生成Al₂O₃。在VD炉真空工艺条件下，VD炉真空工艺前后，铝含量的变化量较大。

目前大多数拥有VD炉钢铁厂采用VD炉破空后添加铝制品的方式调整VD炉结束铝含量。这种方法增加了铝氧反应，搅动钢液生成更多的Al₂O₃夹杂，导致VD炉真空工艺后钢液中的铝含量高低和波动性难以控制。

发明内容

本申请提供了一种BOF-LF炉-VD炉钢水处理工艺，以解决钢液中铝含量难以控制的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种BOF-LF炉-VD炉钢水处理工艺，所述工艺包括以下步骤：

对铁水进行转炉冶炼，得到炉后钢水；

获取炉后钢水的第一氧含量和目标氧含量；

根据所述第一氧含量和所述目标氧含量，判断是否需要对炉后钢水中加入铝料；

若是，根据所述第一氧含量，计算需要加入铝料的第一加料量；

根据所述第一加料量加入所述铝料，得到精炼进站钢水；

控制精炼到站钢水中铝的质量分数＞0.020％；

对所述精炼到站钢水进行精炼冶炼，得到精炼钢水；

根据目标钢种的类型，控制所述精炼钢水的铝含量；

对所述精炼钢水进行真空冶炼，得到目标钢水；

所述真空冶炼在不添加铝的条件下进行。

可选的，所述根据目标钢种的类型，控制所述精炼钢水的铝含量包括：

目标钢种为含铝钢类型，以质量分数计，若铝上限为0.050％时，所述精炼钢水的铝含量为0.060-0.070％；

以质量分数计，若铝上限为0.060％时，所述精炼钢水的铝含量为0.070-0.080％。

可选的，所转炉冶炼中炉后渣洗料包括600-700kg小粒白灰和0-120kg轻烧白云石。

可选的，所述精炼冶炼中添加铝的速度为0.4-0.6kg/s。

可选的，所述精炼冶炼中每炉钢水的造渣量为1000-1300kg，每炉钢水造渣的原料包括1000-1200kg小粒白灰和0-100kg萤石，每炉钢水的留渣量为3-8kg。

可选的，所述精炼冶炼的终渣中，以质量分数计，∑(FeO+MnO)表示Fe0和MnO的质量分数之和≤1.0％，碱度为10-20。

可选的，所述真空冶炼用预吹惰性气体的方式。

可选的，预吹惰性气体的气体流量为300-500NL/min，时间为3-4min。

可选的，所述真空冶炼还包括：在真空度≤67Pa的条件下维持10-16min。

可选的，所述真空度的控制方法包括控制氩气底吹流量。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的该方法，通过控制转炉冶炼和精炼冶炼的相关工艺，控制炉后钢水和精炼钢水的铝含量，满足目标钢水对铝含量的要求；并且在真空冶炼不添加铝，避免真空冶炼中铝单质会与钢水中游离氧和顶渣中的氧化物(例如FeO、MnO和SiO₂)发生氧化还原反应，造成钢液中的铝含量高低和波动性难以控制。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种BOF-LF炉-VD炉钢水处理工艺的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种xx方法的流程示意图。

本申请实施例中提供了一种BOF-LF炉-VD炉钢水处理工艺，如图1所示，所述工艺包括以下步骤：

S1.对铁水进行转炉冶炼，得到炉后钢水；

获取炉后钢水的第一氧含量和目标氧含量；

S2.根据所述第一加料量加入所述铝料，得到精炼进站钢水；

控制精炼到站钢水中铝的质量分数＞0.020％；

S3.对所述精炼到站钢水进行精炼冶炼，得到精炼钢水；

根据目标钢种的类型，控制所述精炼钢水的铝含量；

S4.对所述精炼钢水进行真空冶炼，得到目标钢水；

所述真空冶炼在不添加铝的条件下进行。

本申请实施例中，BOF法(BOF steelmaking)是氧气顶吹转炉炼钢法，以碱性氧气炼钢炉的英文名称basic oxygen furnace的缩写字母构成。

本申请实施例中，取样定氧(TSO)发生在转炉中。

本申请实施例中，LF炉(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备，LF炉一般指钢铁行业中的精炼炉。LF炉本身一般不具有真空设备。在精炼时，即在不抽真空的大气压下进行精炼时，靠钢桶上的水冷法兰盘、水冷炉盖及密封橡皮圈的作用可以起到隔离空气的密封作用。再加上还原性渣以及加热时石墨电极与渣中FeO、MnO、C如q等氧化物作用生成C0气体，增加炉气的还原性。除此之外，石墨电极还与桶内的氧气作用生成碳一氧化物，阻止炉气中的氧向金属传递。良好的氩气搅拌是LF炉精炼的又一特点。

本申请实施例中，VD炉是一种广泛应用的真空精炼炉，其能有效的减少钢中氢、氮含量，并通过碳氧反应去除钢中的氧，通过碱性炉渣与钢水的充分反应脱除钢中的硫。VD炉原理是利用五级蒸汽喷射泵工作，使真空室工作真空度达到67Pa以下，通过负压的作用达到精炼目的，VD炉正常工作时间为30分钟。

本申请实施例中，通过控制转炉冶炼、精炼冶炼和真空冶炼的过程，降低铝损失。达到降低LF工序铝制品消耗，控制VD真空处理过程铝损，减少VD炉生成AL203夹杂物，降低VD炉铝成分出格。

本申请实施例中，针对于申请人公司的生产情况，此专利用于BOF炉-LF炉-VD炉的工艺路线钢种。在改善前，采用在VD炉破空后添加钢砂铝方式调铝。改善后，VD炉不再调整钢砂铝，保证了钢水纯净度。同时，因在LF炉采用铝线调铝，吨钢节省成本1元，节省成本200万/年。

作为一种可选的实施方式，所述根据目标钢种的类型，控制所述精炼钢水的铝含量包括：

本申请实施例中，铝上限为0.050％，所述精炼钢水的铝含量为0.060-0.070％的原因是根据VD铝损历史数据VD炉进站铝含量，精炼钢水的铝含量过高会导致成品铝低不利结果，精炼钢水的铝含量过低会导致成品铝高不利结果。

本申请实施例中，铝上限为0.060％，所述精炼钢水的铝含量为0.070-0.080％的原因是根据VD铝损历史数据VD炉进站铝含量，精炼钢水的铝含量过高会导致成品铝低不利结果，精炼钢水的铝含量过低会导致成品铝高不利结果。

作为一种可选的实施方式，所转炉冶炼中炉后渣洗料包括600-700kg小粒白灰和(0)-120kg轻烧白云山。

本申请实施例中，不论钢水的多少，炉后渣洗料的用量一定，是由转炉冶炼的设备类型和大小决定的。而小粒白灰具有脱硫特点，能达到脱硫和控制碱度的优异效果；而轻烧白云石具有熔点高特点，能达到提高渣粘度的优异效果；两者搭配，能达到增强炉后渣洗脱硫的优异效果。

作为一种可选的实施方式，所述精炼冶炼中每吨钢水添加铝的速度为0.4-0.6kg/s。

本申请实施例中，铝线的种类可以为纯铝线，直径可以是9-11mm，铝线加入量可以在0.1km-0.3km，喂线速度可以为3m/s。保证吨钢水添加铝的速度的原因是喂线速度恒定铝吸收率稳定，速度过大会造成不稳定的不利效果，速度过小，会造成扩大生产周期的不利效果。

作为一种可选的实施方式，所述精炼冶炼中每炉钢水的造渣量为1000-1300kg，每炉钢水造渣的原料包括1000-1200kg小粒白灰和0-100kg萤石，每吨钢水的留渣量为3-8kg。

本申请实施例中，小粒白灰具有脱硫特点，能达到脱硫和控制碱度的优异效果；而萤石具有适度化渣特点，能达到调整精炼渣粘度的优异效果；两者搭配，能达到脱硫和调整渣粘度的优异效果。每吨钢水的留渣量为3-8kg可以达到既能脱硫又能造粘渣的效果，量过高会导致精炼渣粘不利结果，量过低会导致精炼渣变稀不利结果。

作为一种可选的实施方式，所述精炼冶炼的终渣中，以质量分数计，∑(FeO+MnO)表示FeO和MnO的质量分数之和≤1.O％，碱度为10-20。

本申请实施例中，控制∑(FeO+MnO)表示FeO和MnO的质量分数之和≤1.0％的原因是减少渣氧化性，过高会导致精炼渣氧化性强不利结果。碱度过高会导致变粘不利结果，过低会导致变稀不利结果。

作为一种可选的实施方式，所述真空冶炼用预吹惰性气体的方式。

本申请实施例中的惰性气体为氩气(Ar)。

作为一种可选的实施方式，所述预吹惰性气体的气体流量为300-500NL/min，时间为3-4min。

本申请实施例中，所述惰性气体为氩气，所述真空冶炼用预吹氩，选用氩气的原因是，氩气便宜，且不与钢水中物质反应，残留少，控制预吹氩的氩气流量为300-500NL/min的原因是均匀钢水成分，氩气流量过大，具有使钢水氧化的不利效果，氩气流量过小，具有成分无法均匀的不利效果。控制预吹氩的时间为3-4min的原因是既能节省生产周期，又能保证钢水成分均匀。

作为一种可选的实施方式，所述真空冶炼还包括在真空度≤67Pa的条件下维持10-16min。

本申请实施例中，保持真空度≤67Pa的原因是保证脱氢效果，真空度过大，具有无法脱氢的不利效果。

作为一种可选的实施方式，所述真空度的控制方法包括控制氩气底吹流量。

本申请实施例中，控制所述真空度16分钟，称为深真空，所述深真空模式为“12+4”。即前12分钟氩气底吹流量为150-200NL/min。后4分钟底吹氩气调整为20-50N1/min。

实施例1

以212601313炉次，Q345DH钢种为例，Q345DH钢种以质量分数计铝含量范围是0.020-0.060％，含铝钢，钢水重量为224t。采用“BOF-LF炉-VD炉”工艺路线生产。

转炉冶炼：转炉TSO定氧为309ppm，出钢未加50kg铝粒。炉后渣洗料为小粒白灰680kg+轻烧白云石77kg。

精炼冶炼：LF炉进站钢样中铝含量以质量分数计为0.022％，铝线类型为纯铝线，直径为11mm，铝线加入量为O.129km，喂线速度为3m/s，LF炉造渣总渣量1163kg，其中小粒白灰996kg，萤石167kg。终渣∑(FeO+MnO)表示FeO和MnO的质量分数之和为0.33％，碱度为16，LF炉结束铝含量以质量分数计为0.071％。

真空冶炼：VD炉进站预吹氩3min，氩气流量为300-500NL/min；VD炉真空精炼保持深真空(≤67Pa)16分钟，前12分钟氩气底吹流量为150-200NL/min，后4分钟底吹氩气调整为20-50Nl/min；抽真空过程及破空后未加任何铝制品；VD炉进站铝含量以质量分数计为0.066％，VD炉结束铝含量以质量分数计为0.031％。过程铝损为0.035％。

实施例2

以212G01305炉次，E36-Ni钢种为例，含铝钢。以质量分数计铝含量范围是0.025-0.050％，钢水重量为XXXt采用“BOF-LF炉-VD炉”工艺路线生产。

转炉冶炼：转炉TSO定氧为456ppm，出钢未加50kg铝粒，炉后渣洗料为小粒白灰710kg+轻烧白云石114kg。

精炼冶炼：LF炉进站钢样中铝含量以质量分数计为0.0486％；LF炉造渣总渣量760kg，其中小粒白灰760kg，萤石0kg。终渣∑(FeO+Mn0)表示FeO和MnO的质量分数之和为0.35％，碱度为12.8；铝线类型为纯铝线，直径为11mm，铝线加入量为0.269km，喂线速度为3m/s；E36-Ni钢种的铝范围是0.020-0.050％，LF炉结束铝含量以质量分数计为0.064％。

真空冶炼：VD炉进站预吹氩3min，氩气流量为300-500NL/min；VD炉真空精炼保持深真空(≤67Pa)16分钟，前12分钟氩气底吹流量为150-200NL/min。后4分钟底吹氩气调整为20-50N1/min；抽真空过程及破空后未加任何铝制品；VD炉进站铝含量以质量分数计为0.057％，VD炉结束铝含量以质量分数计为0.027％。过程铝损为0.030％。

对比例1

Q345DH钢种为例，以质量分数计铝含量范围是0.020-0.060％，钢水重量为224t。采用“BOF-LF炉-VD炉”工艺路线生产。以质量分数计，控制VD炉进站钢水的铝含量0.030％；其他同实施例1。

对比例2

Q345DH钢种为例，以质量分数计铝含量范围是0.020-0.060％，钢水重量为224t。采用“BOF-LF炉-VD炉”工艺路线生产。所述VD炉进站钢水的铝含量为0.060％；其他同实施例1。

对比例3

Q345DH钢种为例，以质量分数计铝含量范围是0.020-0.060％，钢水重量为224t。采用“BOF-LF炉-VDVD炉”工艺路线生产，所述VD炉进站钢水的铝含量为0.040％。其他同实施例1。

对比例4

Q345DH钢种为例，以质量分数计铝含量范围是0.020-0.060％，钢水重量为224t。采用“BOF-LF炉-VDVD炉”工艺路线生产，所述精炼钢水的铝含量为0.100％。其他同实施例1。

对比例5

Q345DH钢种为例，以质量分数计铝含量范围是0.020-0.060％，钢水重量为224t。采用“BOF-LF炉-VDVD炉”工艺路线生产，所述精炼钢水的铝含量为0.090％。其他同实施例1。

本申请实施例和对比例的铝检测数据如表1所示。

表1实施例和对比例的铝检测数据。

由表可知，对比例1-5的VD炉结束铝含量不达标，不能用于该目标钢种，而对比例4-5的铝损较大，不利于节约铝资源，本申请中VD炉结束铝含量达到目标值，且铝损低，避免真空冶炼中铝单质会与钢水中游离氧和顶渣中的氧化物(例如FeO、MnO和SiO2)发生氧化还原反应，使钢液中的铝含量得到有效控制。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种BOF-LF炉-VD炉钢水处理工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：

对铁水进行转炉冶炼，得到炉后钢水；

获取炉后钢水的第一氧含量和目标氧含量；

根据所述第一加料量加入所述铝料，得到精炼进站钢水；

控制精炼到站钢水中铝的质量分数＞0.020％；

对所述精炼到站钢水进行精炼冶炼，得到精炼钢水；

根据目标钢种的类型，控制所述精炼钢水的铝含量；

对所述精炼钢水进行真空冶炼，得到目标钢水；

所述真空冶炼在不添加铝的条件下进行。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述根据目标钢种的类型，控制所述精炼钢水的铝含量包括：

目标钢种为含铝钢，以质量分数计，若铝上限为0.050％时，所述精炼钢水的铝含量为0.060-0.070％；

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所转炉冶炼中炉后渣洗料包括600-700kg小粒白灰和0-120kg轻烧白云石。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述精炼冶炼中添加铝的速度为0.4-0.6kg/s。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述精炼冶炼中每炉钢水的造渣量为1000-1300kg，每炉钢水造渣的原料包括1000-1200kg小粒白灰和0-100kg萤石，每炉钢水的留渣量为3-8kg。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述精炼冶炼的终渣中，以质量分数计，∑(FeO+MnO)≤1.0％，碱度为10-20，其中，∑(FeO+MnO)表示FeO和MnO的质量分数之和。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述真空冶炼包括：预吹惰性气体后再进行真空冶炼。

8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述预吹惰性气体的气体流量为300-500NL/min，时间为3-4min。

9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述真空冶炼还包括：在真空度≤67Pa的条件下维持10-16min。

10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述真空度的控制方法包括控制氩气底吹流量。