CN114622054A - 一种提高转炉终点余锰比例的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种提高转炉终点余锰比例的方法，控制入炉铁水的温度≥1350℃～1380℃，铁水C含量≥4.5%，铁水Si含量≤0.5%，铁水Mn含量≤0.45%，保证Mn/Si控制在0.8～1.0；吹炼过程中，前期采用低枪高压操作；中期采用中、低枪与中压协同控制；后期采用高枪与中、高压调渣；从而总体上保证终点钢水中余锰比例稳定控制在55%～65%之间，钢水余锰比例提高了10%～15%，余锰含量增加了0.043%～0.065%，余锰含量提高至0.24%～0.28%，吨钢成本降低了4.96～7.5元/t；终点钢水C提高了0.02%，终点渣中TFe降低了2%左右，Mn合金收得率提高了2.7%。

Description

一种提高转炉终点余锰比例的方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢技术领域，尤其是涉及一种提高转炉终点余锰比例的方法。

背景技术

锰是钢中重要的合金元素，在转炉吹炼过程中大部分锰元素被氧化进入渣中，然后为满足钢种成分要求须在出钢过程或精炼时补加大量硅锰合金。转炉终点余锰含量受多方面因素的影响，其高低体现了转炉冶炼技术水平和操作水平的高低。提高转炉终点钢水余锰质量分数是减少转炉过程中的锰合金使用量、降低炼钢成本、提高钢产品市场竞争力的重要手段，同时随着转炉钢水终点余锰质量分数的提高，钢水的氧化性降低，有利于减少脱氧合金的消耗和提高合金的收得率。国内外各大钢厂进行了探索和试验，常规冶炼模式下，余锰比例分数在30％～50％左右，但不稳定。

在整个转炉吹炼过程中，金属液体中的[Mn]呈现先下降后升高再下降的趋势。从热力学上来讲，终点[Mn]与铁水[Mn]、终渣氧化性、终点温度、渣量有关。而实际上单单提高上述某一指标不能很明显地提高转炉终点余锰比例分数，这就说明，影响转炉终点余锰质量分数的因素是比较复杂、相互作用的。因此需系统完善分析如何提高转炉钢水终点余锰比例分数，对转炉冶炼过程中各因素对终点余锰质量分数的影响进行明确，并提出优化措施，以达到提高转炉终点余锰比例分数、降低合金成本、提高钢产品市场竞争力的目的。

专利一种提高转炉终点余锰含量的控制方法中：转炉装入量63～67吨铁水，6～8吨废钢，石灰加入量按照50～70kg/t，终点温度为1650～1670℃，此属于高铁水比冶炼，有利于前期快速升温，缩短Si至C氧化过渡期之间的过渡时长，降低中期还原比例，但是该专利方法不适合中、低铁水比等情况下冶炼提高余锰比例。专利一种提高转炉终点钢水余锰含量的办法中：低碳钢及高碳钢冶炼采用P≤0.075％的低P铁水、101t铁水+6t废钢的高铁比装入模式，有利于前期快速升温，缩短Si至C氧化过渡期之间的过渡时长，降低中期还原比例，且低P铁水冶炼能够削弱渣系脱P难度与压力，有助于余锰比例保证，但是该专利方法不适合中、低铁水比等情况下冶炼提高余锰比例。因此，上述两件专利都是高铁水比冶炼模式中提高转炉终点余锰，不适合中、低铁水比等情况下对终点余锰的提高及保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高转炉终点余锰比例的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种提高转炉终点余锰比例的方法，控制入炉铁水的温度≥1350℃～1380℃，铁水C含量≥4.5％，铁水Si含量≤0.5％，铁水Mn含量≤0.45％，保证Mn/Si控制在0.8～1.0。

优选的，吹炼过程的改进与提升，包括以下依次进行的步骤：

(2.1)半氧过程中选用低铁水比模式，点火正常后氧枪枪位控制在1.2m～1.4m；

(2.2)全氧开始先升压再加料，氧压调至0.90MPa～1.0MPa与枪位1.3m，强化熔池搅拌，加速废钢预热与熔化，保证升温速率与温度饱满度；

(2.3)当炉口火焰变得明亮、并且有少量炉渣喷出在炉身及CO浓度升高至10％时，先降压至0.85MPa～0.88MPa；

当出现溢渣前兆及现象时，降压至0.80MPa～0.85MPa，并配合上下快速变枪1.3m～1.5m操作与渣量＜200kg/t进行压渣与控渣操作；

(2.4)过渡期后，根据化渣实际采用1.3m～1.4m枪位与氧压0.85MPa～0.88MPa吹炼，合理控制化渣效果，利用碳氧反应强化熔池搅拌与炉渣偏干控制；

(2.5)吹炼8min时，根据火焰特征与CO峰值走势综合判断，采用1.7m～1.9m枪位配合氧压0.90±0.02MPa，达到冲击深度与冲击面积的协调保证，即保证熔池搅拌与FeO快速补充，降低后期化渣难度，高枪高压保持1min～1.5min；

然后降枪至1.3m与氧压0.90±0.02MPa进行炉渣、成分、温度熔均，保证碳氧反应—温度—FeO均衡控制，避免后续调渣出现异常，根据化渣实际保持0.5min～1min，继续保证碳氧反应程度，二次加速MnO的置换；

(2.6)吹炼终点前1.5min进行调渣操作，调渣原则为快提慢降，调枪过程中氧压提至0.92MPa～0.95MPa且高枪位2.4m～2.6m，保证合理冲击深度与强化熔池搅拌，达到终渣熔均与流动性保证；

(2.7)终点前保证≥30s的压枪时间，氧枪枪位≤1.0m且氧压0.95MPa，强化熔池搅拌，确保成分与温度均匀。

优选的，转炉吹炼终点的控制：

控制一倒C含量≥0.09％，一倒P含量为0.03％～0.04％；

配合底吹强度为0.10m³/t，终点倒炉次数≤1次，点吹控制在15s以内；

控制终点钢水温度为1630℃～1650℃，终渣TFe≤13％。

本申请取得了如下的有益的技术效果：

1)本申请中，总体上保证终点钢水中余锰比例稳定控制在55％～65％之间，钢水余锰比例提高了10％～15％，余锰含量增加了0.043％～0.065％，余锰含量提高至0.24％～0.28％，吨钢成本降低了4.96～7.5元/t。

2)本申请中，终点钢水C提高了0.02％，终点渣中TFe降低了2％左右，Mn合金收得率提高了2.7％。

3)本申请改变了原有的前期高枪开渣、中期高枪调渣与脱磷模式，改成为前期低枪高压强化熔池搅拌、保证升温速率与温度饱满度，保证化渣热、动力学条件，加速成渣保证脱磷效果；中期采用中、低枪与中压协同控制，炉渣适度做干进行控制避免回磷；后期采用高枪与中、高压调渣稳定熔池搅拌的前提下，有利于削弱氧化性对Mn再次氧化程度与保证脱磷效果。

4)本申请适合常规装入模式及适合中、低铁水比等情况下余锰比例分数提高的控制。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本申请中，一罐到底工艺条件下，控制入炉铁水：

(1.1)控制入炉铁水温度控制目标≥1380℃，下限≥1350℃，铁水C含量≥4.5％，以保证基础铁水的物化指标，达到吹炼前期升温速率，降低及压缩Mn的氧化速率，降低中期还原难度；

(1.2)控制铁水Si含量≤0.5％，以有效确保少渣冶炼效果，保证渣中稳定MnO含量分数，提升终渣的还原效果；

(1.3)控制铁水Mn含量≤0.45％，保证Mn/Si控制在0.8～1.0，以避免Mn/Si＞1.0导致化渣平衡性与受控性逐渐变差、溢渣、喷溅等征兆与现象增加，对总体余锰比例保证不利。

本申请中，吹炼过程的优化改进实施方案：

(2.1)半氧过程选用低铁水比模式，点火正常后枪位控制在1.3m左右；

(2.2)全氧开始先升压再加料氧压调至0.95MPa左右与枪位1.3m，强化熔池搅拌，加速废钢熔化与预热，保证升温速率与温度饱满度；

(2.3)当炉口碳焰初现迹象及CO浓度升高至10％时左右，先降压至0.85MPa～0.88MPa，观察化渣实际再决定后续是否调枪与继续降压调整，避免降压过低与提枪过早出现双台形升温增加爆发性溢渣与喷溅；

当出现溢渣前兆及现象时，降压至0.80MPa～0.85MPa，并配合上下快速变枪(1.3～1.5m)操作与少量渣量(＜200kg/t)进行压渣、控渣操作；

(2.4)过渡期过后，根据化渣实际采用1.3m～1.4m枪位与氧压0.85MPa～0.88MPa吹炼，合理控制化渣效果，主要利用碳氧反应强化熔池搅拌与炉渣偏干、略干控制；

(2.5)8min左右根据火焰特征与CO峰值走势综合判断，采用1.8m左右枪位配合0.90±0.02MPa，达到冲击深度与冲击面积的协调保证，即保证适度熔池搅拌与FeO快速补充，降低后期化渣难度，高枪高压保持在1min～1.5min左右；

然后降枪至1.3m与氧压0.90±0.02MPa进行炉渣、成分、温度熔均，保证碳氧反应—温度—FeO均衡控制，避免后续调渣出现异常，根据化渣实际保持0.5min～1min，继续保证碳氧反应程度，二次加速MnO的置换；

(2.6)吹炼终点前1.5min进行调渣操作，调渣原则为“快提慢降”，调渣频次与高枪位(高度与保持时间)根据实际渣况与收火情况进行灵活控制，调枪过程中氧压提至0.92MPa～0.95MPa且高枪位2.5m左右，保证合理冲击深度与强化熔池搅拌，达到终渣熔均与流动性保证；

(2.7)终点前保证≥30s压枪时间，枪位≤1.0m，且氧压0.95MPa，强化熔池搅拌，确保成分、温度均匀。

本申请中，转炉吹炼终点的各关键指标控制：

(3.1)一倒C含量在≥0.09％，对总体提高余锰比例改善明显，主要为顶底复吹转炉终点临界C含量0.07％～0.10％的保障，有效控制碳氧积，进而有效控制钢水及炉渣氧化性，削弱后期Mn的二次氧化程度；

(3.2)一倒P含量控制在0.03％～0.04％，可满足成品P≤0.045％的要求下有效屏蔽脱P的基础条件大渣量、高碱度、高FeO对余锰比例的影响；

(3.3)终点钢水温度控制在1630℃～1650℃，可保证Mn还原基础热力学条件，又协调C-O-T之间综合对氧化性影响；

(3.4)终点压枪时间控制在≥30s与配合底吹强度0.10m³/t，强化后期脱碳，减小碳的自扩散限制，提高氧气利用率，保证钢水及炉渣氧化性的有效控制；

(3.5)终点倒炉次数≤1次，点吹控制在15s以内的，终渣TFe≤13％，余锰比例最佳，采用中期炉渣适度做干，利用最佳动力学条件结合FeO降低加速MnO置换，并且后期终渣偏粘，限制界面反应有利削弱氧化性对Mn再次氧化程度，但总体终渣流动性受限，在倒炉过程中炉渣均聚、炉渣偏粘会加剧，因此适度高枪位点吹并控制点渣时间，总体对钢水氧化性及成分无影响，又可弥补吹炼过程做干对终渣流动性的影响。

本申请的提高转炉终点余锰的方法的工作原理：

(1)一罐到底工艺条件下：入炉铁水温度控制目标≥1350℃～1380℃，铁水C含量≥4.5％，铁水Si含量≤0.5％，铁水Mn含量≤0.45％，关键指标确立，保证余锰比例控制基础条件；

(2)根据转炉吹炼全过程Mn的变化规律：氧化—还原—氧化的变化规律([Mn]+1/2O₂→(MnO)+C→Mn+[O]/(FeO))，通过吹炼过程的改进，改变控制模式：

前期低枪高压强化熔池搅拌、保证升温速率与温度饱满度，保证化渣热、动力学条件，加速成渣，一是保证低温脱磷效果，二是加速Si-C过渡期，降低Mn的氧化程度；

中期采用中、低枪与中压协同控制，炉渣适度做干进行控制，加速Mn的置换程度与比例；

后期采用高枪与中、高压调渣稳定熔池搅拌的前提下，利用高碱度强化脱磷效果，且后期终渣偏粘，限制界面反应，有利于削弱氧化性对Mn再次氧化程度；

(3)转炉终点条件控制：1)一倒C含量≥0.09％；2)一倒P含量为0.03％～0.04％；3)终点钢水温度控制在1630℃～1650℃；4)终点压枪时间控制在≥30s，与配合底吹强度0.10m³/t；5)终点倒炉次数≤1次，点吹时间≤15s，TFe≤13％，有效降低冶炼过程对余锰比例的影响，保证余锰比例的稳定可控；

综上，最终实现总体上保证终点钢水中余锰比例稳定控制在55％～65％之间。

本申请中的含量(％)均为质量百分数。

本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种提高转炉终点余锰比例的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

实施例1提供了一种提高转炉终点余锰比例的方法，包括以下步骤：

一罐到底工艺条件下：实施例1中的入炉铁水与装入量如下表1.1所示：

表1.1实施例1中的入炉铁水与装入量

吹炼全流程改进与提升，包括以下依次进行的步骤：

(2.1)半氧过程中选用低铁水比模式，点火正常后氧枪枪位控制在1.3m；

(2.2)全氧开始先升压再加料，氧压调至0.94MPa与枪位1.3m，强化熔池搅拌，加速废钢预热与熔化，保证升温速率与温度饱满度；

(2.3)当炉口碳焰初现迹象及CO浓度升高至10％时，先降压至0.85MPa，观察化渣实际再决定后续是否调枪与继续降压，避免降压过低与提枪过早出现双台形升温增加爆发性溢渣与喷溅；

当出现溢渣前兆及现象时，降压至0.82MPa，并配合上下快速变枪1.3m～1.5m操作与渣量＜200kg/t进行压渣与控渣操作；

(2.4)过渡期后，根据化渣实际采用1.35m枪位与氧压0.86MPa吹炼，合理控制化渣效果，利用碳氧反应强化熔池搅拌与炉渣偏干控制；

(2.5)吹炼8min时，根据火焰特征与CO峰值走势综合判断，采用1.8m枪位配合氧压0.90±0.02MPa，达到冲击深度与冲击面积的协调保证，即保证适度熔池搅拌与FeO快速补充，降低后期化渣难度，高枪高压保持1min；

然后降枪至1.3m与氧压0.90±0.02MPa进行炉渣、成分、温度熔均，保证碳氧反应—温度—FeO均衡控制，避免后续调渣出现异常，根据化渣实际保持0.5min～1min，继续保证碳氧反应程度，二次加速MnO的置换；

(2.6)吹炼终点前1.5min进行调渣操作，调渣原则为快提慢降，调渣频次与高枪位的高度以及保持时间根据实际渣况与收火情况控制，调枪过程中氧压提至0.93MPa且高枪位2.5m，保证合理冲击深度与强化熔池搅拌，达到终渣熔均与流动性保证；

(2.7)终点前保证≥30s的压枪时间，氧枪枪位≤1.0m且氧压0.95MPa，强化熔池搅拌，确保成分与温度均匀；

转炉吹炼终点的控制：一倒C含量≥0.09％，一倒P含量为0.034％终点压枪时间≥30s，配合底吹强度为0.10m³/t；

终渣TFe≤13％；

实施例1中的转炉吹炼终点控制中的其余指标如下表1.2所示：

表1.2实施例1中的转炉吹炼终点控制

实施例2

实施例2提供了一种提高转炉终点余锰比例的方法，包括以下步骤：

一罐到底工艺条件下：实施例2中的入炉铁水与装入量如下表2.1所示：

表2.1实施例2中的入炉铁水与装入量

吹炼全流程改进与提升，包括以下依次进行的步骤：

(2.1)半氧过程中选用低铁水比模式，点火正常后氧枪枪位控制在1.3m；

(2.2)全氧开始先升压再加料，氧压调至0.92Pa与枪位1.3m，强化熔池搅拌，加速废钢预热与熔化，保证升温速率与温度饱满度；

(2.3)当炉口碳焰初现迹象及CO浓度升高至10％时，先降压至0.85MPa，观察化渣实际再决定后续是否调枪与继续降压，避免降压过低与提枪过早出现双台形升温增加爆发性溢渣与喷溅；

当出现溢渣前兆及现象时，降压至0.805MPa，并配合上下快速变枪1.3m～1.5m操作与渣量＜200kg/t进行压渣与控渣操作；

(2.4)过渡期后，根据化渣实际采用1.4m枪位与氧压0.85MPa吹炼，合理控制化渣效果，利用碳氧反应强化熔池搅拌与炉渣偏干控制；

(2.5)吹炼8min时，根据火焰特征与CO峰值走势综合判断，采用1.85m枪位配合氧压0.90±0.02MPa，达到冲击深度与冲击面积的协调保证，即保证适度熔池搅拌与FeO快速补充，降低后期化渣难度，高枪高压保持1.2min；

然后降枪至1.3m与氧压0.90±0.02MPa进行炉渣、成分、温度熔均，保证碳氧反应—温度—FeO均衡控制，避免后续调渣出现异常，根据化渣实际保持0.5min～1min，继续保证碳氧反应程度，二次加速MnO的置换；

(2.6)吹炼终点前1.5min进行调渣操作，调渣原则为快提慢降，调渣频次与高枪位的高度以及保持时间根据实际渣况与收火情况控制，调枪过程中氧压提至0.94MPa且高枪位2.6m，保证合理冲击深度与强化熔池搅拌，达到终渣熔均与流动性保证；

(2.7)终点前保证≥30s的压枪时间，氧枪枪位≤1.0m且氧压0.95MPa，强化熔池搅拌，确保成分与温度均匀；

转炉吹炼终点的控制：一倒C含量≥0.09％，一倒P含量为0.38％；

终点压枪时间≥30s，配合底吹强度为0.10m³/t；

终渣TFe≤13％；

实施例2中的转炉吹炼终点控制中的其余指标如下表2.2所示：

表2.2实施例2中的转炉吹炼终点控制

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种提高转炉终点余锰比例的方法，其特征在于，控制入炉铁水的温度≥1350℃～1380℃，铁水C含量≥4.5%，铁水Si含量≤0.5%，铁水Mn含量≤0.45%，保证Mn/Si控制在0.8～1.0。

2.根据权利要求1所述的一种提高转炉终点余锰比例的方法，其特征在于，吹炼过程的改进与提升，包括以下依次进行的步骤：

(2.1) 半氧过程中选用低铁水比模式，点火正常后氧枪枪位控制在1.2m～1.4m；

(2.2) 全氧开始先升压再加料，氧压调至0.90MPa～1.0MPa与枪位1.3m，强化熔池搅拌，加速废钢预热与熔化，保证升温速率与温度饱满度；

(2.3) 当炉口火焰变得明亮、并且有少量炉渣喷出在炉身及CO浓度升高至10%时，先降压至0.85MPa～0.88MPa；

当出现溢渣前兆及现象时，降压至0.80MPa～0.85MPa，并配合上下快速变枪1.3m～1.5m操作与渣量＜200kg/t进行压渣与控渣操作；

(2.4) 过渡期后，根据化渣实际采用1.3m～1.4m枪位与氧压0.85MPa～0.88MPa吹炼，合理控制化渣效果，利用碳氧反应强化熔池搅拌与炉渣偏干控制；

(2.5) 吹炼8min时，根据火焰特征与CO峰值走势综合判断，采用1.7m～1.9m枪位配合氧压0.90±0.02MPa，达到冲击深度与冲击面积的协调保证，即保证熔池搅拌与FeO快速补充，降低后期化渣难度，高枪高压保持1min～1.5min；

然后降枪至1.3m与氧压0.90±0.02MPa进行炉渣、成分、温度熔均，保证碳氧反应—温度—FeO均衡控制，避免后续调渣出现异常，根据化渣实际保持0.5min～1min，继续保证碳氧反应程度，二次加速MnO的置换；

(2.6) 吹炼终点前1.5min进行调渣操作，调渣原则为快提慢降，调枪过程中氧压提至0.92MPa～0.95MPa且高枪位2.4m～2.6m，保证合理冲击深度与强化熔池搅拌，达到终渣熔均与流动性保证；

(2.7) 终点前保证≥30s的压枪时间，氧枪枪位≤1.0m且氧压0.95MPa，强化熔池搅拌，确保成分与温度均匀。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高转炉终点余锰比例的方法，其特征在于，转炉吹炼终点的控制：

控制一倒C含量≥0.09%，一倒P含量为0.03%～0.04%；

配合底吹强度为0.10m³/t，终点倒炉次数≤1次，点吹控制在15s以内；

控制终点钢水温度为1630℃～1650℃，终渣TFe≤13%。