CN115044820B - 一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，工艺路线：铁水预处理‑转炉双渣冶炼‑LF脱磷‑钢水扒渣‑LF脱硫‑钢水扒渣‑LF升温‑RH脱碳‑连铸；1)铁水预处理，脱硫：预处理前铁水S≤0.040％、P≤0.13％、Ti≤0.085％；铁水预处理脱硫后S≤0.002％，扒渣干净；2)转炉双渣冶炼，控制回硫：转炉加入S≤0.02％的废钢，吹氧，吹氧40‑50s后，加入造渣料，吹氧4‑5min，吹氧氧气累积量3500‑4500标准立方米，抬枪放渣。优点是：在现有技术条件下，确保了成品碳含量≤0.006％、成品硫含量≤0.001％、成品磷含量≤0.003％的超低碳超低硫稳定控制。
Description
技术领域
本发明属于纯铁冶炼领域，尤其涉及一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法。
背景技术
纯铁是一种含碳量很低的铁合金，具有矫顽力低、导热和电磁性能良好、质地柔软、韧性好等优良性能。目前已实现工业化生产和应用的纯铁纯度在99.6％以上，主要用于冶炼高温合金、耐热合金、精密合金、马氏体时效钢等合金钢的铁基原料。
超低硫纯铁具有较高的抗氢致裂纹和抗硫应力裂纹的能力，要求控制钢中硫元素含量≤50ppm，从而确保纯铁达到超低杂质元素的水平，以满足二次硬化钢、高纯度要求的精密合金、高级叶片钢和不锈钢的生产需要。
目前，申请号CN200780001705，公开了一种超低硫高清净钢的熔炼方法，采用向浇包内钢液中添加CaO系熔剂结合使用RH真空脱气装置对钢液进行处理，高效率且稳定地熔炼超低硫高清净钢，成品硫50ppm。申请号CN03100564.0，公开了一种生产极低硫钢的精炼脱硫渣系和脱硫工艺。从以上申请文件可以看出，采用CaO－BaO－CaF2脱硫剂以喂线的形式或以喷粉的形式加入钢中，稳定实现极低硫水平，但BaO属高毒类毒性物质，吸入或食入均对人体有健康危害，不利于现场生产。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，优化工艺，实现碳含量≤0.006％、磷含量≤0.003％、硫含量≤0.001％的工业纯铁的超低碳超低硫纯铁的冶炼，为符合超高纯度要求的特殊钢种提供原材料。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，工艺路线：铁水预处理-转炉双渣冶炼-LF脱磷-钢水扒渣-LF脱硫-钢水扒渣-LF升温-RH脱碳-连铸；具体包括：
1)铁水预处理，脱硫
预处理前铁水S≤0.040％、P≤0.13％、Ti≤0.085％；铁水预处理脱硫后S≤0.002％，扒渣干净；
2)转炉双渣冶炼，控制回硫
转炉加入S≤0.02％的废钢，吹氧，吹氧40-50s后，加入造渣料，吹氧4-5min，吹氧氧气累积量3500-4500标准立方米，抬枪放渣；
3)LF脱硫
钢水扒渣结束，吹氩正常后进行定氧操作；加入萤石和白灰，白灰加入量控制在3.85-4.2kg/t钢，萤石1.0-1.5kg/t钢，加入铝线段2.4-3.0kg/t钢，搅拌3-5min，升温操作；进行顶渣强改质脱硫，改质过程白灰总加入量不低于11.55kg/t钢，保证出站S控制在10ppm以下；
4)钢水扒渣
钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；加入1.92-2.10kg/t钢的白灰，搅拌均匀，吸附熔渣，再将熔渣彻底扒除；
5)LF升温
加入萤石和白灰，搅拌2-3min加入铝线段0.11-0.19kg/t钢脱氧，之后进行升温，在升温的同时，进一步脱硫，温度控制在1620℃以上；
6)铸机操作，控制回硫
中包采用中空颗粒覆盖剂，覆盖剂加入保证中包钢水不裸露；采用硫含量≤0.020％的低硫保护渣。
步骤5)中的白灰加入量控制在7.5-11.5kg/t钢，萤石控制在1.7-2.9kg/t钢。
冶炼过程中控磷：
1)转炉控磷：转炉过程温度控制在1550-1570℃，过程碳控制在0.20％-0.30％，终点温度控制在1640-1660℃，出钢氧值不低于550ppm；出钢碳控制在0.04％以下；出钢磷控制在0.010％以下；出钢硫控制在0.005％以下；转炉沸腾出钢，出钢过程只加入白灰2.3-3kg/t钢，出钢过程吹氩30-40s，氩站吹氩30-40s；钢水净空500-600mm；
2)LF脱磷
钢水到达LF后先进行升温操作，在升温过程中将脱磷渣料加完，温度升高到1600℃以上进行搅拌脱磷，LF炉出站P控制在10ppm以下；保证扒渣前温度控制在1605℃以上；
3)钢水扒渣：钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；加入1.92-2.10kg/t钢的白灰，搅拌均匀，吸附熔渣，再将熔渣彻底扒除。
所述的RH脱碳包括以下步骤：
1)RH工序：
LF搬出时，RH提升气体切换为氩气，流量固定140～160m3/h；
2)钢水进站后，进行吹氧脱碳，RH不加其他合金及废钢，脱碳时间14～16min；
3)启动深真空，真空度≤0.5kPa，深真空脱碳时间不低于15min
4)破空后测温取样定氢，搬出温度控制在1580-1585℃，镇静时间控制在20min以上。
转炉生产前使用S≤0.005％的扒渣铁水涮炉2-3次，涮炉炉次不允许加入含S高于0.020％的废钢，涮炉炉次不允许向炉内加入含有Ni、Cu、Mo、Cr元素的合金或废钢。
步骤2)所述的造渣料包括轻烧白云石、白灰，轻烧白云石加入量15.4-23.1kg/t钢，白灰加入量46.0-50.0kg/t钢。
步骤2)所述的脱磷渣料包括萤石、白灰，白灰：萤石按3:1-4:1进行配加，白灰控制在7.7-11.5kg/t钢。
步骤3)所述的钢水扒渣先将表层渣子扒除，回罐至零位；加入1.92-2.10kg/t钢的白灰，搅拌均匀，吸附熔渣，再将熔渣彻底扒除。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明工艺路线为铁水预处理-转炉双渣冶炼-LF脱磷-钢水扒渣-LF脱硫-钢水扒渣-LF升温-RH脱碳-连铸，通过此工艺路线在现有技术条件下，确保了成品碳含量≤0.006％、成品硫含量≤0.001％、成品磷含量≤0.003％的超低碳超低硫稳定控制。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
实施一
冶炼超低碳超低硫纯铁FS3-8，成分要求C≤0.006％，Mn≤0.03％，P≤0.005％，S≤0.001％，转炉公称容量260吨。铁水预处理-转炉双渣冶炼-LF脱磷-钢水扒渣-LF脱硫-钢水扒渣-LF升温-RH脱碳-连铸；具体包括：
1)铁水预处理：倒罐间折铁毛重397吨；生产前选铁，铁水S＝0.024％、P＝0.113％、Ti＝0.0325％；铁水铁水预处理脱硫后硫含量0.001％；
2)转炉生产前使用入炉S≤0.005％的扒渣铁水涮炉2次；
3)转炉双渣冶炼：
转炉加入纯铁专用废钢(S≤0.02％)30吨，开始吹氧，吹氧50s加入造渣料，吹氧5min，吹氧氧气累积量4000标准立方米，抬枪放渣；转炉过程温度控制在1553℃，过程碳控制在0.23％，终点温度控制在1642℃，出钢氧值631ppm；出钢碳0.035％；出钢磷0.009％；出钢硫控制0.005％；转炉沸腾出钢，出钢过程加入600kg白灰，出钢过程吹氩30s，氩站吹氩30s；钢水净空550mm；
4.LF脱磷：
1)钢水进站后，确认吹氩正常后进行测温；
2)分批次加入萤石和白灰，保证升温前埋弧效果；
3)白灰：萤石按3:1进行配加，在升温过程中将渣料加完；温度升高到1600℃以上进行搅拌脱P，白灰加入2.5吨，脱P过程保证顶渣良好流动性，搅拌12min进行测温取样；
4)扒渣前温度1610℃；
5.钢水扒渣
1)钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；
2)加入500kg白灰，使用钢水扒渣板搅拌均匀，吸附熔渣，在将熔渣彻底扒除；
6.LF脱硫
1)钢水扒渣结束，确认吹氩正常后进行定氧操作；
2)加入白灰1000kg，萤石250kg，加入铝线段600kg，搅拌3min进行升温操作；
3)进行顶渣强改质脱硫，改质过程白灰总加入量3.2吨，并根据顶渣情况加入铝线段、电石和白灰，保证搬出S控制在10ppm以下；
4)LF脱硫的中后期使用雾化铝粉，出站Alt 0.009％；
5)LF处理结束1602℃，镇静时间16min。
7.钢水扒渣
1)钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；
2)加入500kg白灰，使用钢水扒渣板搅拌均匀，吸附熔渣，在将熔渣彻底扒除；
8.LF升温
1)加入萤石和白灰(白灰加入量控制在7.5-11.5kg/t钢，萤石控制在1.7-2.9kg/t钢)，搅拌2-3min加入铝线段0.11-0.19kg/t钢脱氧，搅拌3min升温。
2)在升温的同时，进一步脱硫，温度控制在1625℃。
9.RH脱碳
1)LF搬出时，RH提升气体切换为氩气，流量固定150m3/h；
2)钢水进站后，进行吹氧脱碳，RH不加其他合金及废钢，脱碳时间15min，启动深真空；
3)真空度≤0.5kPa深真空脱碳时间15min；
4)破空后测温取样定氢，搬出温度控制在1585℃。镇静时间控制在20min。
10.铸机操作
1)中包采用中空颗粒覆盖剂，覆盖剂加入保证中包钢水不裸露；
2)中包采用超低碳钢取样器进行取样；
3)采用超低碳保护渣；目标拉速按照1.3m/min控制。
成品元素含量：C:0.005％、P:0.002％、S:0.001％，成功冶炼了低碳超低硫纯铁FS3-8。
实施二
冶炼超低碳超低硫纯铁DYCT-3，成分要求C≤0.006％，Mn≤0.03％，P≤0.003％，S≤0.001％，转炉公称容量260吨。铁水预处理-转炉双渣冶炼-LF脱磷-钢水扒渣-LF脱硫-钢水扒渣-LF升温-RH脱碳-连铸；具体包括：
1)铁水预处理：倒罐间折铁毛重398吨；生产前选铁，铁水S＝0.022％、P＝0.101％、Ti＝0.0288％；铁水铁水预处理脱硫后硫含量0.0008％；
2)转炉生产前使用入炉S≤0.005％的扒渣铁水涮炉2次；
3)转炉双渣冶炼：
转炉加入纯铁专用废钢(S≤0.02％)28.9吨，开始吹氧，吹氧48s加入造渣料，吹氧4.8min，吹氧氧气累积量4000标准立方米，抬枪放渣；转炉过程温度控制在1558℃，过程碳控制在0.21％，终点温度控制在1645℃，出钢氧值625ppm；出钢碳0.033％；出钢磷0.0092％；出钢硫控制0.0045％；转炉沸腾出钢，出钢过程加入600kg白灰，出钢过程吹氩33s，氩站吹氩32s；钢水净空580mm；
4.LF脱磷：
1)钢水进站后，确认吹氩正常后进行测温；
2)分批次加入萤石和白灰，保证升温前埋弧效果；
3)白灰：萤石按3:1进行配加，在升温过程中将渣料加完；温度升高到1605℃进行搅拌脱P，白灰加入2.52吨，脱P过程保证顶渣良好流动性，搅拌13min进行测温取样；
4)扒渣前温度1613℃；
5.钢水扒渣
1)钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；
2)加入505kg白灰，使用钢水扒渣板搅拌均匀，吸附熔渣，在将熔渣彻底扒除；
6.LF脱硫
1)钢水扒渣结束，确认吹氩正常后进行定氧操作；
2)加入白灰1002kg，萤石252kg，加入铝线段608kg，搅拌3.2min进行升温操作；
3)进行顶渣强改质脱硫，改质过程白灰总加入量3.3吨，搬出S＝9ppm；
4)LF脱硫的中后期使用雾化铝粉，出站Alt 0.010％；
5)LF处理结束温度1603℃，镇静时间17min。
7.钢水扒渣
1)钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；
2)加入500kg白灰，使用钢水扒渣板搅拌均匀，吸附熔渣，在将熔渣彻底扒除；
8.LF升温
1)加入萤石和白灰(白灰加入量控制在7.5-11.5kg/t钢，萤石控制在1.7-2.9kg/t钢)，搅拌2-3min加入铝线段0.11-0.19kg/t钢脱氧，搅拌3min升温。
2)在升温的同时，进一步脱硫，温度1625℃。
9.RH脱碳
1)LF搬出时，RH提升气体切换为氩气，流量固定150m3/h；
2)钢水进站后，进行吹氧脱碳，RH不加其他合金及废钢，脱碳时间15min，启动深真空；
3)真空度≤0.5kPa深真空脱碳时间不低于15min；
4)破空后测温取样定氢，搬出温度控制在1583℃。镇静时间控制在21min。
10.铸机操作
1)中包采用中空颗粒覆盖剂，覆盖剂加入保证中包钢水不裸露；
2)中包采用超低碳钢取样器进行取样；
3)采用超低碳保护渣；目标拉速按照1.3m/min控制。
成品元素含量：C:0.006％、P:0.002％、S:0.001％，成功冶炼了DYCT-3。
Claims (7)
1.一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，其特征在于，工艺路线：铁水预处理-转炉双渣冶炼-LF脱磷-钢水扒渣-LF脱硫-钢水扒渣-LF升温-RH脱碳-连铸；具体包括：
1）铁水预处理，脱硫
预处理前铁水S≤0.040%、P≤0.13%、Ti≤0.085%；铁水预处理脱硫后S≤0.002%，扒渣干净；
2）转炉双渣冶炼，控制回硫
转炉加入S≤0.02%的废钢，吹氧，吹氧40-50s后，加入造渣料，吹氧4-5min，吹氧氧气累积量3500-4500标准立方米，抬枪放渣；
3）LF脱硫
钢水扒渣结束，吹氩正常后进行定氧操作；加入萤石和白灰，白灰加入量控制在3.85-4.2kg/t钢，萤石1.0-1.5kg/t钢，加入铝线段2.4-3.0kg/t钢，搅拌3-5min，升温操作；进行顶渣强改质脱硫，改质过程白灰总加入量不低于11.55kg/t钢，保证出站S控制在10ppm以下；
4）钢水扒渣
钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；加入1.92-2.10kg/t钢的白灰，搅拌均匀，吸附熔渣，再将熔渣彻底扒除；
5）LF升温
加入萤石和白灰，搅拌2-3min加入铝线段0.11-0.19 kg/t钢脱氧，之后进行升温，在升温的同时，进一步脱硫，温度控制在1620℃以上；
6）RH脱碳包括以下步骤：
a. RH工序：
LF搬出时，RH提升气体切换为氩气，流量固定140~160m3/h；
b. 钢水进站后，进行吹氧脱碳，RH不加其他合金及废钢，脱碳时间14~16min；
c. 启动深真空，真空度≤0.5kPa，深真空脱碳时间不低于15min；
d. 破空后测温取样定氢，搬出温度控制在1580-1585℃，镇静时间控制在20min以上；
7）铸机操作，控制回硫
中包采用中空颗粒覆盖剂，覆盖剂加入保证中包钢水不裸露；采用硫含量≤0.020%的低硫保护渣。
2.根据权利要求1所述的一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，其特征在于，步骤5）中的白灰加入量控制在7.5-11.5 kg/t钢，萤石控制在1.7-2.9 kg/t钢。
3.根据权利要求1所述的一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，其特征在于，冶炼过程中控磷：
1）转炉控磷：转炉过程温度控制在1550-1570℃，过程碳控制在0.20%-0.30%，终点温度控制在1640-1660℃，出钢氧值不低于550ppm；出钢碳控制在0.04%以下；出钢磷控制在0.010%以下；出钢硫控制在0.005%以下；转炉沸腾出钢，出钢过程只加入白灰2.3-3kg/t钢，出钢过程吹氩30-40s，氩站吹氩30-40s；钢水净空500-600mm；
2）LF脱磷
钢水到达LF后先进行升温操作，在升温过程中将脱磷渣料加完，温度升高到1600℃以上进行搅拌脱磷， LF炉出站P控制在10ppm以下；保证扒渣前温度控制在1605℃以上；
3）钢水扒渣：钢水进站后，将表层渣子扒除，回罐至零位；加入1.92-2.10kg/t钢的白灰，搅拌均匀，吸附熔渣，再将熔渣彻底扒除。
4.根据权利要求1所述的一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，其特征在于，转炉生产前使用S≤0.005%的扒渣铁水涮炉2-3次，涮炉炉次不允许加入含S高于0.020%的废钢，涮炉炉次不允许向炉内加入含有Ni、Cu、Mo、Cr元素的合金或废钢。
5.根据权利要求1所述的一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，其特征在于，步骤2）所述的造渣料包括轻烧白云石、白灰，轻烧白云石加入量15.4-23.1 kg/t钢，白灰加入量46.0-50.0 kg/t钢。
6.根据权利要求3所述的一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，其特征在于，步骤2）所述的脱磷渣料包括萤石、白灰，白灰：萤石按3:1-4:1进行配加，白灰控制在7.7-11.5 kg/t钢。
7.根据权利要求1所述的一种超低碳超低硫纯铁的冶炼方法，其特征在于，步骤3）所述的钢水扒渣先将表层渣子扒除，回罐至零位；加入1.92-2.10kg/t钢的白灰，搅拌均匀，吸附熔渣，再将熔渣彻底扒除。
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