CN115786642B

CN115786642B - 一种转炉出钢加烧结矿脱碳的spa-h低成本冶炼方法

Info

Publication number: CN115786642B
Application number: CN202211524691.6A
Authority: CN
Inventors: 周永志; 陆显然; 张海波; 温希望; 张国栋; 王迪
Original assignee: Rizhao Steel Holding Group Co Ltd
Current assignee: Rizhao Steel Holding Group Co Ltd
Priority date: 2022-11-30
Filing date: 2022-11-30
Publication date: 2024-07-05
Anticipated expiration: 2042-11-30
Also published as: CN118621090A; CN118653034A; CN115786642A

Abstract

本发明公开了一种转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA‑H低成本冶炼方法，属于冶金领域，包括：转炉装料→兑铁水→转炉吹氧脱碳→加入渣料造渣→转炉出钢→脱氧合金化，其中，所述的转炉吹氧脱碳中，待转炉终点C脱碳进入0.12‑0.15％范围时，氧枪关氧提枪吹炼结束、转炉出钢；转炉出钢加烧结矿脱碳。与现有技术相比较具有保质降本的特点。

Description

一种转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法

技术领域

本发明涉及一种冶金技术，特别是一种转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法。

背景技术

现有冶炼模式，铁水条件：C 4.60％，Si 0.30％，Mn 0.40％，转炉冶炼过程中进行脱碳处理，但为降低转炉钢水终点氧化性、提高终点余Mn降低成本，现有转炉冶炼工艺转炉采用高拉碳C 0.10-0.15％操作。

但冶炼SPA-H钢种时，因SPA-H钢种C成分设计上限0.12％，其若转炉终点出钢C＞0.12％，将会超出工艺标准，钢水需回炉处理；同时，终点C偏高，转炉出钢脱氧合金化时，铬铁合金含碳，以及精炼过程升温电极消耗、合金微调等原因会造成增碳0.01-0.02％，因此终点C偏高就无法加入低成本的高碳铬铁，脱氧合金化成本较高。

因此，为了降低成本，使用低成本的高碳铬铁，实际生产中，要求冶炼SPA-H钢种转炉出钢碳需控制到0.09％以内。转炉吹氧终点拉碳C0.07％-0.09％，但随之会造成终点氧360ppm偏高，以及转炉终点余Mn0.10％-0.12％偏低，出钢合金化过程需要加入中碳锰铁及中碳铬铁。

综上，现在有的SPA-H钢种冶炼，转炉后期过氧化脱碳增加了生产成本，且影响了钢水终点氧化性和余Mn含量。为了克服这种转炉高拉碳和冶炼SPA-H钢种出钢C控制的不匹配，急需一种适合于SPA-H生产的脱碳冶炼方法。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法，将转炉后期过氧化脱碳转移到钢包中使用烧结矿脱碳，脱离了现有技术中对转炉终点C的过低限制，从而提高了余Mn回收率，降低钢水终点氧化性。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法，包括：转炉装料→兑铁水→转炉吹氧脱碳→加入渣料造渣→转炉出钢→脱氧合金化，其特征在于：所述的转炉吹氧脱碳中，待转炉终点C脱碳进入0.12-0.15％范围时，氧枪关氧提枪吹炼结束、转炉出钢；转炉出钢加烧结矿脱碳。

进一步的，上述烧结矿的成分按重量百分比为：TFe 55-56％、FeO 7-10％、CaO10％、SiO₂≤5.5％、S≤0.015％、P≤0.070％、Al₂O₃≤2.5％、MgO≤2.3％。

进一步的，上述兑铁水中，铁水中C 4.60％，Si 0.30％，Mn 0.40％。

进一步的，上述转炉吹氧脱碳中，吹炼140-160S时加入35-45kg/吨钢渣料造渣，造渣过程加入5-10kg/吨钢烧结矿。

进一步的，上述的渣料包括石灰、石灰石、白云石，比例为石灰：石灰石：白云石＝1：(1.4-1.6)：(1.4-1.6)。

进一步的，上述的转炉出钢步骤中，出钢1/3时，向钢包内分次加入烧结矿，同时将钢包底吹流量提高，大搅用于钢液脱碳。

进一步的，上述的烧结矿加入总量为1-3kg/吨钢；按照每批次50kg左右对准钢流冲击区加入，钢包底吹流量提高至800NL/min。

进一步的，上述的转炉出钢步骤中，待出钢至3/4时，根据成分需求高碳铬铁、硅锰合金，使加入后Mn含量为0.40-0.45％。优化方案中，同时加入高碳锰铁。

与现有技术相比较，本发明具有以下突出的有益效果：

1、本发明将转炉终点部分脱碳任务转移到钢包中，在钢包中使用烧结矿脱碳处理，使SPA-H出钢C限定由≤0.09％放宽至0.12-0.15％，降低了转炉冶炼过程中的脱碳处理难度；

2、转炉出钢C提高，降低钢液终点氧化性，提高转炉终点余Mn回收率；

3、使低价的高碳铬铁、高碳锰铁的使用成为可行，替代部分中碳铬铁、硅锰进行脱氧合金化，且不降低品质的前提下，降低了生产成本(降本14-19元/吨钢)；

4、脱碳过程中钢液中Mn未被氧化，同时在精炼造还原渣钢液脱硫后，残余的氧化铁还原成Fe进入钢液。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。

出于以下详细描述的目的，应该理解的是，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代变型和步骤次序。此外，除了在任何操作实例中或在另外指示的地方以外，所有表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的数字在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。至少，并且不企图限制对权利要求书的范围的相等物的原理的应用，每个数字参数应至少按照报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来理解。

尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地含有某些由其相应测试测量值中所发现的标准差必然造成的误差。

还应理解的是，本文陈述的任何数值范围旨在包含所有其中纳入的子范围。例如，“1到10”的范围旨在包含所有介于(及包含)所陈述的最小值1及所陈述的最大值10之间的子范围，也就是说，具有等于或大于1的最小值及等于或小于10的最大值。

在本申请中，除非另外特别说明，否则单数的使用包含复数并且复数涵盖单数。另外，在本申请中，除非另有明确说明，否则“或”的使用意指“和/或”，即使在某些情况下可以明确地使用“和/或”。进一步地，在本申请中，除非另外特别说明，否则“一个”或“一种”的使用意指“至少一个/种”。例如，“一种”第一材料、“一种”涂料组合物等是指这些项目中的任何项目中的一个或多个项目。

转炉生产SPA-H钢种C成分设计上限0.12％，为了达到这个标准，考虑到转炉出钢脱氧合金化时，硅锰合金、铬铁合金含碳，以及精炼过程升温电极消耗、合金微调等原因会造成增碳0.01-0.02％。现有冶炼模式，铁水条件：C 4.60％，Si 0.30％，Mn 0.40％，转炉吹氧终点拉碳C 0.07％-0.09％、终点氧360ppm偏高、转炉终点余Mn 0.10％-0.12％偏低；因此，出钢合金化过程需要加入中碳锰铁及中碳铬铁。本发明的目的在于将转炉终点部分脱碳任务转移到钢包中，使转炉终点C含量上线控制为0.12-0.15％、降低终点氧化性，提高转炉终点余Mn回收率，在出钢过程脱碳后，使用高碳锰铁及高碳铬铁合金化。

本发明转炉冶炼及出钢钢包脱碳、脱氧合金化流程如下：转炉装料→兑铁水→转炉吹氧脱碳→加入渣料造渣→转炉出钢加烧结矿脱碳→脱氧合金化。

转炉冶炼和出钢环节，在现有工艺基础上进行如下控制，具体步骤如下：

S1、转炉装料兑铁水

废钢及含铁金属物料装料后，通过铁水罐向转炉兑入铁水，兑铁完毕后转炉回零位。

所述的废钢及含铁金属物料包括循环废钢、轧钢切余废钢、低镍铁、窑渣、球团、磁选钢渣粉的一种或多种。

优化方案中，废钢斗装料20-40kg/吨钢低镍铁、10-15kg/吨钢废钢、15-25kg/吨钢窑渣、10-15kg/吨钢球团、10-20kg/吨钢磁选钢渣粉。

装料入炉后，为了物料烘烤充分，转炉按45°→0°→-70°→0°→110°→45°角度摇炉2次。

所述的铁水兑入量为980-1010kg/吨钢，兑铁完毕后转炉回零位降氧枪吹炼。

S2、转炉吹炼

(1)转炉吹炼0-45S：

软吹吹氧流量18000-20000m³/h，氧枪距熔池液面高度1300-1500mm；

(2)转炉吹炼45-100s：

氧枪吹氧流量28000-30000m³/h，氧枪距熔池液面高度降至1150-1250mm，期间不加入辅料；

(3)转炉吹炼100-700s：

氧枪吹氧流量26000-28000m³/h，氧枪距熔池液面高度提升至1200-1300mm；

其中吹炼140-160S时加入35-45kg/吨钢渣料造渣，造渣过程加入5-10kg/吨钢烧结矿；

所述的渣料包括石灰、石灰石、白云石，比例为石灰：石灰石：白云石＝1：(1.4-1.6)：(1.4-1.6)；

所述的烧结矿的组成包括：TFe 55-56％、FeO 7-10％、CaO 10％、SiO2≤5.5％、S≤0.015％、P≤0.070％、Al2O3≤2.5％、MgO≤2.3％。

优化方案中，若转炉炉口火焰发冲炉渣返干或过程副枪TSC测量温度偏高10-20℃时，再加入2-4kg/吨钢烧结矿作为调渣及降温材料。

(4)转炉吹炼700S至吹炼720S：

进行副枪TSC测量，氧枪吹氧流量19000-21000m³/h，氧枪距熔池液面高度降至1150-1250mm；

(5)转炉吹炼720S至吹炼终点：

氧枪吹氧流量30000-32000m³/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm，待转炉终点C脱碳进入0.12-0.15％范围时，氧枪关氧提枪吹炼结束、转炉出钢。

S3、转炉出钢加烧结矿脱碳

转炉出钢，出钢1/3时，在高位料仓通过旋转溜槽向钢包内分次加入烧结矿，同时将钢包底吹流量提高，大搅用于钢液脱碳。

所述烧结矿的成分按重量百分比为：TFe 55-56％、FeO 7-10％、CaO 10％、SiO₂≤5.5％、S≤0.015％、P≤0.070％、Al₂O₃≤2.5％、MgO≤2.3％。

所述的烧结矿加入总量为1-3kg/吨钢。

优化方案中，按照每批次50kg左右对准钢流冲击区加入。

钢包底吹流量提高具体为：由400NL/min提高至800NL/min。

S4、出钢脱氧合金化

待出钢至3/4时，根据成分需求加入铬、硅、锰合金，进行脱氧合金化。

优化方案中，根据转炉终点残Mn情况，铬、硅、锰合金具体为2-3kg/吨钢高碳铬铁、2-3.5kg/吨钢硅锰合金及0-1kg/吨钢高碳锰铁用于脱氧合金化，使加入后Mn含量为0.40-0.45％。

本发明工艺中，转炉出钢过程加入烧结矿，钢包底吹氩搅拌钢液中C与烧结矿带入氧进行反应，钢包中C可从初始0.12-0.15％降低至0.08％以内；此外，脱碳过程中钢液中Mn未被氧化，同时在精炼造还原渣钢液脱硫后，残余的氧化铁还原成Fe进入钢液，此工艺可将现有技术中转炉终点拉碳C上限标准从0.09％提升至0.12％、终点氧化性由350ppm降至230ppm，转炉终点余Mn回收率由35％提升至50％，在出钢过程脱碳后，可使用低价高碳锰铁及高碳铬铁代替中碳铬铁及中碳锰铁，大幅降低耐候钢冶炼成本。

为了更好地比较本申请工艺和现有技术，进行了对比试验。

各组铁水条件均为：C 4.60％，Si 0.30％，Mn 0.40％。

实施例1-4采用本申请工艺方案，加入高碳硅锰、高碳铬铁进行脱氧合金化，控制出钢合金化后Mn含量为0.40-0.45％。

对比例1-2为现有技术，控制转炉吹氧终点拉碳C 0.07％-0.09％；控制出钢合金化后Mn含量为0.40-0.45％。其中，对比例1加入的为中碳锰铁及中碳铬铁，对比例2加入的为高碳硅锰、高碳铬铁。

实施例1-4和对比例的控制情况情况如下表：

实施例1-4，终产品的C含量在0.104-0.118％之间，符合工艺标准要求。由于可以使用高碳锰铁合金、高碳铬铁合金，硅锰铬系列脱氧合金化成本为68-72元/吨钢。

对比例1，终产品的C含量为0.105％，符合工艺标准要求。由于使用中碳锰铁合金、中碳铬铁合金，硅锰铬系列脱氧合金化成本为86元/吨钢。

对比例2，终产品的C含量为0.125％，超出工艺标准，钢水需回炉处理。

需要说明的是，本发明的特定实施方案已经对本发明进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法，包括：转炉装料→兑铁水→转炉吹氧脱碳→加入渣料造渣→转炉出钢→脱氧合金化，其特征在于：所述转炉吹氧脱碳和加入渣料造渣工序中，

(1)转炉吹炼0-45S：软吹吹氧流量18000-20000m³/h，氧枪距熔池液面高度1300-1500mm；

(2)转炉吹炼45-100s：氧枪吹氧流量28000-30000m³/h，氧枪距熔池液面高度降至1150-1250mm，期间不加入辅料；

(3)转炉吹炼100-700s：氧枪吹氧流量26000-28000m³/h，氧枪距熔池液面高度提升至1200-1300mm；吹炼140-160S时加入35-45kg/吨钢渣料造渣，造渣过程加入5-10kg/吨钢烧结矿；

(4)转炉吹炼700S至吹炼720S：氧枪吹氧流量19000-21000m³/h，氧枪距熔池液面高度降至1150-1250mm；

(5)转炉吹炼720S至吹炼终点：氧枪吹氧流量30000-32000m³/h，氧枪距熔池液面高度降至1050-1150mm，待转炉终点C脱碳进入0.12-0.15％范围时，氧枪关氧提枪吹炼结束、转炉出钢；

所述的转炉出钢步骤中，出钢1/3时，向钢包内分次加入烧结矿，同时将钢包底吹流量提高，大搅用于钢液脱碳；所述烧结矿的成分按重量百分比为：TFe 55-56％、FeO 7-10％、CaO 10％、SiO₂≤5.5％、S≤0.015％、P≤0.070％、Al₂O₃≤2.5％、MgO≤2.3％；所述的烧结矿加入总量为1-3kg/吨钢；按照每批次50kg对准钢流冲击区加入，钢包底吹流量提高至800NL/min。

2.根据权利要求1所述的转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法，其特征在于：所述兑铁水中，铁水中C 4.60％，Si 0.30％，Mn 0.40％。

3.根据权利要求1所述的转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法，其特征在于：所述的渣料包括石灰、石灰石、白云石，比例为石灰：石灰石：白云石＝1：(1.4-1.6)：(1.4-1.6)。

4.根据权利要求1所述的转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法，其特征在于：所述的转炉出钢步骤中，待出钢至3/4时，根据成分需求加入高碳铬铁、硅锰合金，使加入后Mn含量为0.40-0.45％。

5.根据权利要求4所述的转炉出钢加烧结矿脱碳的SPA-H低成本冶炼方法，其特征在于：同时加入高碳锰铁。