CN118086620A - 一种lf精炼浅处理快速造渣冶炼工艺 - Google Patents

一种lf精炼浅处理快速造渣冶炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，包括如下步骤：在转炉出钢过程中加入石灰；放钢后向钢包内渣面上加入钢水脱氧促进剂；钢包到达吹氩位后，进行测温，根据温度情况加入冷料；钢包进站后，开启底吹；钢包到达加热位后，第一次调整底吹流量，加入造渣剂，搅拌后第二次调整底吹流量；降电极通电，分批持续加入发泡剂直至通电结束。本发明提供的工艺，通过调整渣系，优化造渣剂和发泡剂加入时机，实现吹氩位大冷料量摄入，进精炼后快速成渣，全程埋弧冶炼的目的，不仅提高了升温速率，而且延长了钢包使用寿命。

Description

一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体是一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺。
背景技术
LF精炼作为目前常用的一种炉外精炼方式，成为炼钢领域一个必有工序，上启转炉，下承连铸。随着炉外精炼技术的发展，精炼工序又增加了如下功能：加热，调节钢液温度；搅拌钢液，均匀成分和温度；金属的合金化和成分调整；精炼造渣功能(脱硫、脱磷)、去除夹杂等。
LF精炼作为转炉与连铸生产的连接件，肩负着承上启下的关键作用。一方面，LF精炼需要对转炉处理后的钢水进一步脱氧、造渣促进夹杂物的去除、成分微调等；另一方面，又要兼顾连铸浇铸需要，完成钢水温度的提升。因废钢中含有锰、硅、钒、铬等合金元素，直接将废钢加入转炉中进行冶炼，废钢中大部分合金元素被氧化，而且大约有10％的铁元素也被氧化进入渣中，造成铁、锰、钒、铬等合金元素资源的浪费。为了能够最大限度利用废钢资源，实现废钢中合金元素全量利用，并减少铁元素流失。在转炉放完钢后，向钢包内加入废钢，然后进LF精炼进行快速提温处理，可有效降低吹损及合金消耗。
正常生产中，LF精炼炉在较短时间内要使渣料及全部废钢冷料充分熔化、形成还原性白渣，完成升温、合金化、去夹杂和脱硫等目的，存在化渣时间长、熔渣碱度低、生产节奏紧等主要问题。
目前LF精炼电极普遍选用为超高功率电极，具有快速提温的优点。高效化生产需求导致精炼周期缩短，造渣时间不足，通电过程使用大电压、大电流，导致埋弧效果差，造成钢包渣线侵蚀严重、电耗高。为了给精炼创造良好的动力学和热力学条件，就需要充分利用出钢到精炼过程的各种条件，通过造渣前移、石灰石分解快速起泡、过程飘加碳粉等手段，确保精炼全程埋弧冶炼。
中国专利文献CN 109338041 A(申请号201811244163.9)公开了一种石灰石代替电石应用于LF精炼的方法，具体的，在钢水进站，钢包进入工作位后，加入石灰和石灰石及脱氧剂，该过程中，石灰石受热分解生成CO2，故该方法前期发泡快，但分解产生的CO2量较少，持续发泡效果差，且由于石灰石属于生料，在加入过程中会影响温度提升，增加电耗，且石灰石加入的时机越晚，其对钢水温度的影响越大；同时在精炼过程中不再加入其他发泡剂，不能满足全程埋弧冶炼的目的。
中国专利文献CN 112813225 A(申请号202011582516.3)公开了一种降低普钢精炼电耗的控制方法，具体的，在精炼进站时加入造渣剂和发泡剂，造渣剂包括白灰、化渣剂和循环渣，发泡剂包括碳化硅、电石和碳粉，增加钢水进站造渣量和发泡量，提升埋弧效率和稳定性，并提高升温速率和降低电耗。该方法中所述发泡剂在钢水进站后一次性加入，通电后期埋弧效果难以保证。且使用氟化钙作为化渣剂，对钢包内衬耐材及环境都有较大危害。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，通过调整渣系，优化造渣剂和发泡剂加入时机，实现吹氩位大冷料量摄入，进精炼后快速成渣，全程埋弧冶炼的目的，不仅提高了升温速率，而且延长了钢包使用寿命。
为实现上述技术效果，本发明采用下述技术方案：
一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，包括如下步骤：
S1.在转炉出钢过程中加入石灰；
S2.放钢后向钢包内渣面上加入钢水脱氧促进剂；
S3.钢包到达吹氩位后，进行测温，根据温度情况加入冷料；
S4.钢包进站后，开启底吹；钢包到达加热位后，第一次调整底吹流量，加入造渣剂，搅拌后第二次调整底吹流量；
S5.降电极通电，分批持续加入发泡剂直至通电结束。
优选的，所述步骤S1中，石灰的加入量为1.5-2.0kg/t钢，加入时石灰对准钢流加入，钢包底吹流量为800-900NL/min。
优选的，所述步骤S2中，所述钢水脱氧促进剂为铝渣，铝渣的加入量为40-60kg/炉，放钢完成后在渣面上加入铝渣，与渣中FeO反应，减少精炼过程脱氧反应，有利于缩短精炼时间，可提高吹氩位钢筋切粒的回收率。
优选的，所述步骤S3中，钢包开至吹氩位后进行测温，根据温度情况摄入冷料，所述冷料为钢筋切粒。加入过程中调整底吹流量至800NL/min，持续30秒。进一步优选的，每加入1000kg钢筋切粒降低钢水温度10℃。要求进LF温度≥1520℃。由于冷料加入量大，短时间内不能全部熔化，所以需要提前开启底吹，增加钢水内部搅拌。
优选的，所述步骤S4中，造渣剂包括石灰石和轻烧白云石；进一步优选的，所述造渣剂的加入量为石灰石2.0-3.0kg/t钢，轻烧白云石0.5-1.0kg/t钢。石灰石受热可快速分解，形成泡沫渣，利于通电前期的埋弧。加入量是根据目前使用的超高功率电极冶炼所需的渣层厚度而定，与电炉的电压、弧流、电极等相关数据有关。轻烧白云石可以补充渣中MgO的含量，调整炉渣粘稠度，减缓钢包内衬侵蚀。
优选的，所述步骤S4中，第一次调整底吹流量具体为将底吹流量调整至500-800NL/min，第二次调整底吹流量具体为将底吹流量调整至100-150NL/min；搅拌时长为2min。第一次调整底吹流量是为了加速渣料的溶解搅拌。大搅拌时间过长对钢包内衬冲刷侵蚀影响大，时间太短容易造成渣料结坨。第二次调整底吹流量是在通电过程中使用，既保证钢水升温过程内部温度均匀，又避免炉渣过于发泡外溢。
优选的，所述步骤S5中，发泡剂包括电石和碳粉，发泡剂的加入方式具体为每间隔1-2min加入电石10-20kg、飘加碳粉10-15kg。碳化钙、碳粉需在通电过程中加入，且飘加碳粉是通过电极与炉盖的缝隙进入。执行小批量、多批次加入方法。碳化钙与碳粉作为过程发泡剂，产生气体多，持续发泡效果显著。
优选的，所述步骤S5中，通电过程包括前期化渣阶段和后期提温阶段；具体的，前期化渣阶段时长4-5min，使用电压325V，弧流从19200mA逐步往上调整，30秒内调整到位；后期提温阶段时长5-8min，提高电压至325-373V，弧流为38000-45000mA，过程根据升温情况选择弧流大小。由于造渣前移，通电电压、弧流相应提高，升温速率提升，可缩短精炼周期，提升生产节奏。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)石灰在放钢过程中加入，经过高温钢水搅拌可快速溶解，有利于形成高碱度的顶渣，减少精炼造渣时间，缩短精炼周期，为提升冶炼节奏创造条件。
(2)在精炼过程使用石灰石作为发泡剂，即可以替代部分石灰又可以减少碳化钙用量。石灰石受热可快速分解产生CO2，可快速形成泡沫渣。在保证炉渣碱度的情况下，用石灰石替代石灰，可降低成本0.82-1.10元/吨钢。
(3)铝渣、碳粉在通电过程中小批量、多批次持续加入，有利于提供稳定的泡沫渣，实现全程埋弧冶炼，升温速率提升，降低电耗。
(4)埋弧效果显著提高，电弧对钢包内衬的辐射侵蚀减弱，钢包寿命大幅提升，通过该冶炼工艺的实施，钢包渣线寿命提升15次以上。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺应用于螺纹钢HRB400E的LF炉精炼过程，转炉初炼钢水重量为149t，放钢温度1636℃，LF精炼过程如下：
S1.放钢过程加入石灰283kg，加入时石灰对准钢流加入，钢包底吹流量为900NL/min；
S2.放完钢后向钢包内渣面上投入铝渣40kg；
S3.钢包车开至吹氩位测温1587℃，根据测温结果，确保钢水温度≥1520℃的前提下加入冷料，摄入冷料，增加出钢量；本实施例中，加入钢筋切粒4000kg；调整底吹流量至800NL/min，大搅拌持续30秒，测得温度为1546℃，从吹氩位到LF精炼炉加热位过程还会产生一定温降，这个过程温降基本在20度左右，加完冷料后的温度需保证＞1540℃，才能保证精炼进站温度＞1520℃；加冷料的多少除了温度直接相关外，还需考虑钢包的状况如正常周转钢包、新包或离烘包等和生产节奏等因素；
S4.进LF测温1525℃，打开底吹为50NL/min，钢包车开至LF加热位，调整底吹为800NL/min后加入石灰石445kg，轻烧白云石140kg，调整底吹流量至100NL/min，搅拌2分钟；
S5.降电极开始通电，电压选用325V，电流由19200mA30秒逐步提升至38196mA后加入首批碳化钙20kg，根据加热过程噪声情况，间隔1-2分钟加入碳化钙10kg、飘加碳粉10kg。
终点出站测温1552℃，精炼周期16分，通电时间9分35秒，耗电量2575Kwh。
实施例2
一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺应用于螺纹钢HRB500E的LF炉精炼过程，转炉初炼钢水重量为145t，放钢温度1653℃，LF精炼过程如下：
S1.放钢过程加入石灰278kg，加入时石灰对准钢流加入，钢包底吹流量为900NL/min；
S2.放完钢后向钢包内渣面上投入铝渣60kg；
S3.钢包车开至吹氩位测温1599℃，加入钢筋切粒6000kg，加入过程中调整底吹流量至800NL/min，大搅拌30秒，测温1545℃；
S4.进LF测温1523℃，打开底吹调整流量为50NL/min。钢包车开至加热位测温1531℃，调整底吹为500NL/min，大搅拌1分50秒，大搅拌过程中加入石灰石335kg，轻烧白云石80kg，投料完毕后调整底吹流量至150NL/min；
S5.降电极开始通电。电压选用325V，电流由19200mA在30秒逐步提升至40196mA，通电30秒后加入首批碳化钙20kg，根据加热过程噪声情况，间隔1-2分钟加入碳化钙10kg、飘加碳粉10kg；
终点出站测温1559℃，精炼周期18分，通电时间10分17秒，耗电量2730Kwh。
实施例3
一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺应用于螺纹钢HRB400E的LF炉精炼过程，转炉初炼钢水重量为147t，放钢温度1623℃，LF精炼过程如下：
S1.放钢过程加入石灰267kg，加入时石灰对准钢流加入，钢包底吹流量为900NL/min；
S2.放完钢后向钢包内渣面上投入铝渣50kg；
S3.钢包车开至吹氩位测温1567℃，加入钢筋切粒2500kg，加入过程中调整底吹流量至800NL/min，大搅拌30秒，测温1543℃；
S4.进LF测温1524℃，打开底吹调整流量为50NL/min。钢包车开至加热位测温1526℃，调整底吹为800NL/min，大搅拌1分45秒，大搅拌过程中加入石灰石300kg，轻烧白云石100kg，调整底吹流量至125NL/min；
S5.降电极开始通电。电压选用325V，电流由19200mA在30秒逐步提升至38196mA，通电30秒后加入首批碳化钙20kg，根据加热过程噪声情况，间隔1-2分钟加入碳化钙10kg、飘加碳粉10kg。
终点出站测温1555℃，精炼周期17分，通电时间9分17秒，耗电量2436Kwh。
对比例1
以螺纹钢HRB400E的LF炉精炼过程为例，
转炉初炼钢水重量为146t，吹氩位测温1580℃，吹氩位加入钢筋切粒3500kg，进LF测温1523℃，钢包车开至LF加热位后调整底吹流量至800NL/min，加入石灰535kg，碳化钙100kg，搅拌2分30秒后调整底吹100NL/min进行通电，通电4分30秒，取样测温1530℃，加入碳化钙60kg，继续通电7分15秒，测温1550℃，继续通电1分55秒，测温1557℃，精炼周期27分，通电时间13分40秒，耗电量3311Kwh。
对比例2
以螺纹钢HRB400E的LF炉精炼过程为例，
转炉初炼钢水重量为145t，吹氩位测温1572℃，加入钢筋切粒3000kg，到达LF加热位后测温1524℃。加入石灰550kg，石灰石425kg，调整底吹流量至300NL/min搅拌3分钟后，调整流量至100NL/min，降电极开始通电。初次加热时间6分钟，加热结束后测量钢水温度1527℃，继续通电加热5分53秒，测温1556℃。精炼周期25分，通电时间11分53秒，耗电量3012Kwh。
对比例3
以螺纹钢HRB400E的LF炉精炼过程为例，
转炉初炼钢水重量为147t，吹氩位测温1578℃，加入钢筋切粒4000kg，折入上炉次剩余的炉渣。到达LF加热位后，测温1513℃。加入石灰100kg，30kg氟化钙，20kg碳化钙，60kg碳化硅。调整底吹流量至800NL/min搅拌2分钟后，调整流量至100NL/min，降电极开始通电。初次加热时间5分钟，加热结束后测量钢水温度1524℃，继续通电加热6分14秒，测温1557℃。精炼周期27分，通电时间11分14秒，耗电量2945Kwh。
通过跟踪实施例与对比例LF精炼过程，可以发现放钢过程中加入石灰，能够缩短LF炉造渣时间，在LF炉加入部分石灰石后炉渣起泡早，碳化钙、碳粉在通电过程中小批量分批次加入，加热过程无异响，过程埋弧效果好升温快，电流利用率得到提高，精炼周期明显缩短。
耗电量(kwh/t钢) 钢包平均蚀损量(mm)
实施例1 16.83 3.4
对比例1 22.15 4.2
实施例2 18.08 3.2
对比例2 20.35 4.5
实施例3 16.29 3.3
对比例3 19.50 4.0
通过实施例和对比例LF精炼过程可以看出，使用对比例中提供的精炼方式，钢包一次寿命在40-45次范围内，平均每炉侵蚀量为4-4.5mm；实施本申请体用的冶炼工艺，钢包一次寿命在56-61次范围内，平均每炉侵蚀量为3.2-3.4mm。使用本申请提供的冶炼工艺，实现了全程埋弧，降低了钢包内衬侵蚀，有效地延长了钢包的使用寿命。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.在转炉出钢过程中加入石灰；
S2.放钢后向钢包内渣面上加入钢水脱氧促进剂；
S3.钢包到达吹氩位后，进行测温，根据温度情况加入冷料；
S4.钢包进站后，开启底吹；钢包到达加热位后，第一次调整底吹流量，加入造渣剂，搅拌后第二次调整底吹流量；
S5.降电极通电，分批持续加入发泡剂直至通电结束。
2.如权利要求1所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S1中，石灰的加入量为1.5-2.0kg/t钢，加入时石灰对准钢流加入，钢包底吹流量为800-900NL/min。
3.如权利要求1所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S2中，所述钢水脱氧促进剂为铝渣，铝渣的加入量为40-60kg/炉。
4.如权利要求1所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S3中，钢包开至吹氩位后进行测温，所述冷料为钢筋切粒。
5.如权利要求4所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S3中，冷料加入过程中调整底吹流量至800NL/min，持续30秒；进一步优选的，每加入1000kg钢筋切粒降低钢水温度10℃。
6.如权利要求1所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S4中，造渣剂包括石灰石和轻烧白云石。
7.如权利要求6所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S4中，所述造渣剂的加入量为石灰石2.0-3.0kg/t钢，轻烧白云石0.5-1.0kg/t钢。
8.如权利要求1所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S4中，第一次调整底吹流量具体为将底吹流量调整至500-800NL/min，第二次调整底吹流量具体为将底吹流量调整至100-150NL/min；搅拌时长为2min。
9.如权利要求1所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S5中，发泡剂包括电石和碳粉，发泡剂的加入方式具体为每间隔1-2min加入电石10-20kg、飘加碳粉10-15kg。
10.如权利要求1所述的LF精炼浅处理快速造渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤S5中，通电过程包括前期化渣阶段和后期提温阶段；前期化渣阶段时长4-5min，使用电压325V，弧流从19200mA逐步往上调整，30秒内调整到位；后期提温阶段时长5-8min，提高电压至325-373V，弧流为38000-45000mA。
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