CN102220448A - 一种转炉冶炼均匀终点钢水成分的方法 - Google Patents
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Abstract
一种转炉冶炼均匀终点钢水成分的方法，属于转炉炼钢技术领域，通过在冶炼终点采用转炉氧枪吹氮搅拌实现：转炉正常吹氧冶炼，在达到冶炼终点后，将顶吹气体由氧气切换为氮气，供氮强度为3.0～4.0Nm3/h·t钢，吹氮时间为5s～30s，根据吹氮时间长短，拉碳温度适当提高10℃～60℃，吹氮完毕后，取样检验，成份合格即可出钢。本发明利用现有已有条件无需新添设备，解决了钢水成分不均造成的检测结果不准确而带来的损失，操作简便，方法简单，不额外增加成本，还进一步脱除钢中磷、硫等含量，降低了钢水过氧化程度，降低了钢铁料消耗，提高了钢水洁净度，避免了原补吹氧工艺造成的钢水过氧化、钢铁料和脱氧剂增加等。
Description
技术领域
本发明属于转炉炼钢技术领域，特别是涉及一种转炉冶炼均匀终点钢水成分的方法，尤其适用于对冶炼终点钢水成分有严格要求的钢种。
背景技术
目前转炉炼钢是最普遍应用的炼钢工艺，具有效率高、节奏快、产量大、耗能小等诸多优点，对于一般钢种来说，转炉冶炼完毕后经过简单的处理或炉外精炼即可直接浇铸，而对于高级别的钢种来说，转炉冶炼完毕后则要经过复杂的炉外精炼后才可以浇铸。但不论采用何种工艺路线，转炉冶炼终点的成分将直接影响后序的精炼或浇铸，因此保证转炉冶炼终点钢水成分的准确性具有至关重要的作用。
转炉一般均采用顶吹氧化法进行冶炼，由于炉容、炉型和顶吹制度的影响，钢水成分在转炉内并不是完全均匀的，尤其是低碳和超低碳的钢种，由于钢水和钢渣的氧化性非常强，因此，转炉冶炼终点所取试样并不能很好的代表炉内钢水成分，这样也就造成了检测成分的不准确性，进而影响了后序处理。近年来也有一些转炉采用了顶底复吹工艺，使转炉的冶炼周期有一定程度缩短，尤其对终点控制方法有较好的作用，但由于底吹效果难以稳定保证且底吹强度偏低，因此转炉冶炼终点钢水成分的均匀仍然无法保证。在实际生产中为了防止出现由此引发的生产事故，一般采用过度吹氧或者补吹氧保证钢水碳含量和磷含量等满足要求，而这样就造成了钢水的过氧化、钢铁料消耗的增加、转炉炉衬的侵蚀等一系列不良后果。
申请(专利)号为03128987.8的发明提供了一种氧氮顶吹脱磷的方法。它主要是应用于转炉两步炼钢法中的前期脱磷阶段，在顶底复吹转炉中采用顶吹氧氮、底吹氮气或其它惰性气体进行脱磷处理，顶枪具有二种气源控制模式，在脱磷吹氧过程中进行氧氮混吹或氧氮间歇吹。当渣过氧化将引起大喷溅时，采用氧氮顶吹方式，顶吹氧枪由全吹氧切换至全吹氮，或将氧/氮按比例混合吹炼，抑制喷溅及增强熔池搅拌，改善渣钢之间的磷的平衡动力学条件。此发明可以在底吹强度较弱时也达到较好的脱磷效果。可以有效抑制脱碳反应，使铁水脱磷后的碳含量提高，铁水中锰的回收达到70％以上，为后续脱碳吹炼创造有利条件。同时提高顶部供气强度、加强搅拌、缩短脱磷期时间、提高脱磷率。但对于转炉的最后的冶炼终点钢水成分的均匀及终点时降低消耗并没有任何作用。因此为了防止由于冶炼终点钢水成分的不均匀影响炼成率，并且降低钢铁料消耗，本发明提供了一种转炉冶炼终点均匀钢水成分降低消耗的方法。
发明内容
为了解决以上问题，本发明旨在提供一种转炉冶炼均匀终点钢水成分并降低消耗的方法，通过在冶炼终点采用转炉氧枪吹氮搅拌实现。
本发明通过下列技术方案实现：
1)转炉正常吹氧冶炼，在达到冶炼终点后，将顶吹气体由氧气切换为氮气；
2)氮气顶吹供氮强度：3.0～4.0Nm3/h·t钢；
3)吹氮时间：5s～30s；
4)温度控制：根据吹氮时间长短，拉碳温度适当提高10℃～60℃；
吹氮完毕后，取样检验，成份合格即可出钢。
本发明具有下列优点和效果：1)解决了钢水成分不均造成的检测结果不准确而带来的影响炼成率的情况，避免了由此带来的损失；2)利用现有设备无需新添任何设备；3)操作简便，方法简单；4)在一定程度上可以进一步脱除钢中的磷、硫等含量；5)降低了钢水过氧化程度，降低了钢铁料消耗；6)减少了脱氧产物，提高了钢水质量；7)避免了原补吹工艺带来的钢水过氧化、钢铁料和脱氧剂增加等。
具体实施方式
对比实施例1
原工艺：
钢种为管线钢X70，转炉出钢量为100吨，生产工艺为“铁水预处理-转炉-钢包炉精炼-RH真空处理-连铸”，转炉出钢钢水成分设定为：C％≤0.03％，P％≤0.006％，S％≤0.010％；转炉冶炼终点取样，然后补吹氧，吹氧流量为21000Nm3/h，供氧强度为3.5Nm3/h·t钢，吹氧时间为15s，补吹完毕后取三个钢样，钢水成分检测结果如表1所示。
表1钢水补吹氧前后成分，质量百分比％
| 补吹氧前 | 补吹氧后样1# | 补吹氧后样2# | 补吹氧后样3# | |
| C％ | 0.029 | 0.018 | 0.022 | 0.033 |
| P％ | 0.009 | 0.007 | 0.007 | 0.006 |
| S％ | 0.008％ | 0.008％ | 0.008％ | 0.009％ |
| 氧活度，ppm | 823 | 1338 | 1156 | 1020 |
| N，ppm | 21 | 22 | 23 | 20 |
| 钢水温度 | 1703 | 1728 | 1717 | 1709 |
对钢渣成分进行检测，补吹氧前渣中FeO％为22.4％，补吹氧后渣中FeO％为26.5％。
本发明：
钢种为管线钢X70，转炉出钢量为100吨，生产工艺为“铁水预处理-转炉-钢包炉精炼-RH真空处理-连铸”，转炉出钢钢水成分设定为：C％≤0.03％，P％≤0.006％，S％≤0.010％，拉碳温度设定为1710℃，比原拉碳温度提高40℃；转炉冶炼终点取样，然后补吹氮，吹氮流量为21000Nm3/h，供氮强度为3.50Nm3/h·t钢，吹氮时间为15s，补吹完毕后取三个钢样，钢水成分检测结果如表2所示。
表2钢水补吹氮前后成分，质量百分比％
| 补吹氮前 | 补吹氮后样1# | 补吹氮后样2# | 补吹氮后样3# | |
| C％ | 0.028 | 0.026 | 0.027 | 0.027 |
| P％ | 0.009 | 0.007 | 0.006 | 0.007 |
| S％ | 0.008％ | 0.008％ | 0.007％ | 0.007％ |
| 氧活度，ppm | 851 | 626 | 658 | 643 |
| N，ppm | 20 | 22 | 23 | 21 |
| 钢水温度，℃ | 1708 | 1681 | 1678 | 1671 |
对钢渣成分进行检测，补吹氧前渣中FeO％为22.8％，补吹氧后渣中FeO％为22.1％。
由以上两种工艺对比可知，补吹氧后三个试样碳含量相差较大，钢水氧活度与补吹氧之前均有不同程度增加，因此说明转炉内钢水成分不均匀且钢水过氧化程度增加，由补吹氧前后渣中FeO％对比可知，补吹氧后FeO％增加4.1％，说明钢渣中钢铁料含量增多。而补吹氮后的三个试样碳含量非常接近，氧活度均有不同程度降低，且补吹氮后的钢渣中的FeO％也有轻微降低，说明钢水过氧化程度有所降低，且渣中所含钢铁料有所减少。
补吹氮与补吹氧两种工艺都具有一定程度的脱磷效果，对增氮基本无影响。
实施例2
钢种BH冶炼，炉容100t，生产工艺为“铁水预处理-转炉-钢包炉精炼-RH真空处理-连铸”，转炉出钢钢水成分设定为：C％≤0.04％，P％≤0.015％，S％≤0.015％，拉碳温度设定为1700℃，比原拉碳温度提高50℃，转炉拉碳后补吹氮气，流量为18500Nm3/h，供氮强度为3.08Nm3/h·t钢，时间为30s，拉碳钢水温度为1702℃，补吹氮后温度为1648℃，拉碳及补吹后钢水和钢渣成分如表3和表4所示。可知补吹氮气后钢中磷、硫含量均有一定程度降低，钢渣中全铁含量和氧化亚铁含量也有一定程度降低。
表3拉碳及补吹后钢水成分变化，wt％
表4拉碳及补吹后钢渣成分变化，wt％
| 渣样 | TFe | FeO | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | MnO | P2O5 | S |
| 转炉拉碳 | 17.45 | 14.51 | 13.14 | 44.56 | 12.28 | 1.03 | 2.32 | 1.55 | 0.072 |
| 补吹氮 | 15.15 | 13.36 | 13.79 | 49.83 | 11.95 | 1.1 | 2.03 | 1.54 | 0.076 |
实施例3
钢种Q245H，炉容100t，生产工艺为“铁水预处理-转炉-钢包炉精炼-RH真空处理-连铸”，转炉出钢钢水成分设定为：C％≤0.06％，P％≤0.015％，S％≤0.015％，拉碳温度设定为1680℃，比原拉碳温度提高30℃，转炉拉碳后补吹氮气，流量为20500Nm3/h，供氮强度为3.42Nm3/h·t钢，吹氮时间为17s，拉碳钢水温度为1676℃，补吹氮后温度为1645℃，拉碳及补吹后钢水和钢渣成分如表5和表6中所示。可知补吹氮气后钢中磷、硫含量均有一定程度降低，钢渣中全铁含量和氧化亚铁含量也有一定程度降低。
表5拉碳及补吹后钢水成分变化，wt％
表6拉碳及补吹后钢渣成分变化，wt％
| 渣样 | TFe | FeO | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | MnO | P2O5 | S |
| 转炉拉碳 | 18.01 | 16.09 | 13.08 | 46.54 | 11.94 | 1.1 | 2.44 | 1.47 | 0.08 |
| 补吹氮 | 16.26 | 14.91 | 13.27 | 49.52 | 11.41 | 1.18 | 2.15 | 1.49 | 0.083 |
对比实施例4
原工艺：
某钢种，共生产178炉，炉容100t，生产工艺为“转炉-钢包炉精炼-连铸”，炉容为100t，终点设定C％≤0.03％，采用补吹氧控制终点钢水成分，实际碳含量平均为0.022％，达标率为100％，钢包炉精炼到站设定C％≤0.045％，实际碳含量平均为0.043％，波动范围为0.038％～0.047％，达标率为93％，钢包炉精炼到站氮含量满足要求。
本发明：
与原工艺相同钢种，共生产87炉，炉容100t，生产工艺为“转炉-钢包炉精炼-连铸”，炉容为100t，终点设定C％≤0.03％，采用补吹氮控制终点，实际碳含量平均为0.027％，达标率为100％，钢包炉精炼到站设定C％≤0.045％，实际碳含量平均为0.044％，波动范围为0.040％～0.046％，达标率为99％，钢包炉精炼到站氮含量满足要求。
对比两种工艺可知，采用本发明后实际转炉终点碳含量明显提高，说明降低了钢水的过氧化程度，且钢包炉精炼到站碳含量达标率提高了6％，提高了成分的控制精度。
Claims (1)
1.一种转炉冶炼均匀终点钢水成分的方法：其特征在于：转炉正常吹氧冶炼，在达到冶炼终点后，根据补吹氮时间提高拉碳钢水温度10℃～60℃，将顶吹气体由氧气切换为氮气补吹氮，供氮强度为3.0～4.0Nm3/h·t钢，吹氮时间为5s～30s。
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