CN103469048A - 一种含硼钢硼合金化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种含硼钢硼合金化处理方法,在烧结矿中配加硼铁矿,配加比例按配矿后烧结矿中硼元素质量百分含量为0.01%~0.1%;铁水脱硫按目标值上限处理,脱硫后进行扒渣处理;转炉吹炼过程中不进行扒渣处理,出钢过程下渣量在5~10kg/t钢;LF用石墨电极对钢水加热使渣料熔化,加热过程中底吹氩气,待渣料完全熔化后,增加底吹氩气流量,并向钢包中加入脱氧剂,此后进行测温、取样、合金化,精炼结束保证渣中FeO和MnO的质量百分含量之和≤2.0%。本发明不仅有利于提高烧结矿的强度,改善烧结矿的还原性,降低粉化率,而且可实现对钢水的硼合金化,降低钢水硼合金化处理成本,并避免环境污染。
Description
技术领域
本发明属于冶炼工艺技术领域,特别涉及一种用于含硼钢的硼合金化处理方法。
背景技术
由于硼元素的导热系数很大,因此钢中加入微量硼元素(硼含量一般为0.0005%~0.0035%)的作用一般是为了提高钢的淬透性。但同时硼元素的化学性质比较活泼,其与氧的亲和力与硅元素接近,稍次于铝,与氮的亲和力强于钛而弱于铝,在钢水合金化及凝固过程中极易与钢中的氧、氮等元素反应,从而导致硼的收得率较低且不稳定。目前钢水硼合金化多数采用加入硼铁或硼线的方式,在硼铁加入之前钢水充分脱氧、固氮,确保硼具有较高收得率。中国专利申请号200710049005.3公开了一种转炉冶炼硼钢的方法,该方法采用转炉冶炼→钢包脱氧→LF精炼→连铸的方法生产硼钢,LF精炼结束保证渣中FeO和MnO的总量≤2.0%,钢液溶解氧活度≤10×10-6,此后加入钛铁,硼铁,硼的收得率为69.4%~91.8%。中国专利申请号200810015497.9介绍的含硼钢冶炼采用转炉→LF→VD生产工艺,控制LF终渣成分FeO和MnO的总量≤1.5%,SiO2含量≤15%,此后加入硼铁或喂入硼铁包芯线,最后进行VD真空处理,硼回收率稳定在90%以上。
众所周知,我国硼矿资源储量居世界第五位,其中硼铁矿占硼矿资源的一半以上。多年来,冶金工作者围绕硼铁矿资源的综合利用开展了大量工作,在烧结矿中配加硼铁矿成为其中重要的研究方向之一。文献1“加硼MgO质酸性球团的冶金性能”(朱家骥,杨兆祥.烧结球团,1993,(2):1-6.)中指出:将低品位硼镁铁矿作为烧结和球团生产中的添加剂,可降低焙烧温度,降低能耗,提高产品强度及成品率,改善产品质量和冶金性能。文献2“硼铁矿综合利用概况与展望”(刘然,薛向欣,姜涛等. [J].矿产综合利用,2006,2:33-37.)介绍:硼的添加可以抑制β-2CaO·SiO2晶型转变,B2O3可以同许多氧化物形成固溶体并降低熔点,促进烧结过程中液相的形成,半径很小的B3+可以扩散进入β-2CaO·SiO2中,冷却过程中不以γ-2CaO·SiO2析出,因此能有效减少烧结矿体积膨胀而形成大量的粉末。文献3“硼铁矿综合利用-硼精矿活化及硼铁精矿改善烧结球团的机理”(赵庆杰,何长清,高明辉.,华东冶金学院学报,1997,14(3):262-266)进行了硼铁矿加入球团及烧结矿的试验研究,结果表明加入硼铁矿后提高了球团和烧结矿的强度,改善了烧结矿的还原性,降低了粉化率。
综合上述,现有硼合金化工艺的不足在于硼铁和硼线的成本较高,同时硼铁和硼线制备过程能耗较高且污染环境。另外,烧结矿配加硼铁矿后,势必会有一部分硼元素进入铁水中,而这部分硼会有多少残留到钢水中,目前还缺乏深入研究。
发明内容
本发明提供一种含硼钢硼合金化处理方法,其目的一是提高烧结矿的强度,改善烧结矿的还原性,降低烧结矿的粉化率;二是利用硼铁矿中的硼元素在高炉、转炉、LF精炼过程中的氧化和还原反应使其部分进入钢水中,实现对钢水的硼合金化,降低钢水硼合金化处理成本。
为此,本发明所采取的解决方案是:
一种含硼钢硼合金化处理方法,其具体处理步骤为:
1、在烧结矿中配加硼铁矿,配加比例按照硼铁矿的含硼量进行调整,配矿后烧结矿中硼元素质量百分含量为0.01%~0.1%。
2、高炉冶炼:高炉按照常规操作,烧结矿在高炉内参与高炉中的还原反应,一部分硼元素挥发或进入高炉渣中,另一部分硼元素进入铁水中。
3、铁水预处理脱硫:铁水脱硫按目标值上限进行处理,铁水脱硫后进行扒渣处理,防止不含硼炉渣进入转炉内,易造成喷溅的同时也会稀释硼在转炉渣中的浓度。
4、转炉吹炼:转炉吹炼过程中不进行扒渣处理,其目的是因为硼在转炉吹炼过程中95%以上会进入渣中,如果扒渣,则相当于降低硼在转炉渣中的浓度,不利于后续LF精炼过程钢水的增硼处理。转炉出钢过程不留钢,出钢过程下渣量在5~10kg/t钢,使渣中的硼元素随转炉下渣进入钢包中。
5、LF精炼:用石墨电极对钢水加热使渣料熔化,加热过程中底吹氩气流量为0.05~0.1Nm3·h-1·t-1;待渣料完全熔化后,增加底吹氩气流量至0.3~0.5Nm3·h-1·t-1,并按照每吨钢1~2kg向钢包中加入脱氧剂进行深脱氧,底吹搅拌时间为5~10min,利用钢渣之间的强烈混合,实现钢水中的铝元素还原渣中氧化硼的目的,使渣中的硼元素还原进入钢水中。此后进行测温、取样、合金化,精炼结束保证渣中FeO和MnO的质量百分含量之和≤2.0%,钢液溶解氧活度≤10×10-6。
作为本发明的进一步延伸,在LF精炼后也可采用VD处理,处理过程真空度控制在67~100Pa,底吹氩气流量为0.09~0.3Nm3·h-1·t-1,处理时间10~20min。
本发明的有益效果为:
本发明在烧结矿中配加一定的硼铁矿,一方面有利于提高烧结矿的强度,改善烧结矿的还原性,降低其粉化率的作用,同时还利用硼铁矿中的硼元素在高炉、转炉、LF精炼过程中的氧化和还原反应使其部分进入钢水中,实现对钢水的硼合金化,在提高烧结矿性能的同时,降低钢水硼合金化处理成本,并可避免环境污染。
具体实施方式
实施例1:
1、在烧结矿中配加5%的硼铁矿,配加硼铁矿后烧结矿的成分如表1:
表1 配加硼铁矿后烧结矿成分质量百分比含量表 %
TFe | FeO | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | B | 余量 | R |
55.14 | 8.40 | 11.61 | 5.91 | 1.62 | 0.89 | 0.0473 | 杂质 | 1.965 |
2、经过高炉后,铁水硼含量为0.0080%。
3、铁水预处理脱硫,处理后铁水硫含量为0.01%,脱硫后扒渣,保证铁水面无大块残渣。
4、转炉吹炼。转炉吹炼采用单渣法冶炼,即吹炼过程不扒渣,95%以上的硼元素进入转炉渣中,转炉出钢钢水硼含量为0.0001%。转炉出钢下渣量估算为8kg/t钢,转炉出钢量为100t,出钢过程向钢包中加入50kg铝粒进行钢水脱氧。
5、LF精炼。钢水搬入LF处理站后,加入石灰0.8t、铝矾土0.1t、铝0.1t,利用石墨电极进行化渣处理,控制电压为435V,电流50000A,加热过程中底吹氩气流量为0.065Nm3·h-1·t-1;渣料熔化后,增加底吹氩气流量至0.45Nm3·h-1·t-1,并向钢包中再次加铝50kg,底吹搅拌时间8min。测温,取样,合金化,精炼结束渣中FeO和MnO的质量百分比之和1.65%,钢液溶解氧活度7×10-6,喂线后上机浇铸。
实施例1转炉出钢钢水硼含量为0.0001%,LF精炼开始钢包顶渣中硼元素含量0.08%。LF精炼结束后钢水硼含量为0.0007%,顶渣中硼元素含量为0.002%。
实施例2:
1、在烧结矿中配加5%的硼铁矿,配加硼铁矿后烧结矿的成分如下:
表2 配加硼铁矿后烧结矿成分质量百分比含量表 %
TFe | FeO | CaO | SiO2 | MgO | Al2O3 | B | 余量 | R |
55.20 | 8.91 | 12.16 | 6.23 | 1.74 | 0.91 | 0.0458 | 杂质 | 1.953 |
2、经过高炉后,铁水硼含量为0.0060%。
3、铁水预处理脱硫,处理后铁水硫含量为0.015%,脱硫后扒渣,保证铁水面无大块残渣。
4、转炉吹炼。转炉吹炼采用单渣法冶炼,即吹炼过程不扒渣,95%以上的硼元素进入转炉渣中,转炉出钢硼含量为0.0001%。转炉出钢下渣量估算为7kg/t钢,转炉出钢量为100t。
5、LF精炼。钢水搬入LF处理站后,加入石灰1.0t、铝矾土0.2t、铝0.15t,利用石墨电极进行化渣处理,控制电压为435V,电流50000A,加热过程中底吹氩气流量为0.08Nm3·h-1·t-1;渣料熔化后,增加底吹氩气流量至0.47Nm3·h-1·t-1,底吹搅拌时间8.5min。测温,取样,合金化,钢水搬出温度为1595℃。
6、将钢包运至VD工位,对钢水进行真空处理。真空度为67Pa,底吹氩气流量为20Nm3/h,处理时间13分钟。精炼结束渣中FeO和MnO的质量百分比之和1.25%,钢液溶解氧活度3×10-6。
实施例2转炉出钢钢水硼含量为0.0001%,LF精炼开始钢包顶渣中硼元素含量0.06%。LF精炼结束后钢水硼含量为0.0005%,顶渣中硼元素含量为0.001%。
Claims (2)
1.一种含硼钢硼合金化处理方法,其特征在于,具体处理步骤为:
(1)、在烧结矿中配加硼铁矿,配加比例按照硼铁矿的含硼量进行调整,配矿后烧结矿中硼元素质量百分含量为0.01%~0.1%;
(2)、高炉冶炼:高炉按照常规操作,烧结矿在高炉内参与高炉中的还原反应,一部分硼元素挥发或进入高炉渣中,另一部分硼元素进入铁水中;
(3)、铁水预处理脱硫:铁水脱硫按目标值上限进行处理,铁水脱硫后进行扒渣处理,防止不含硼炉渣进入转炉内;
(4)、转炉吹炼:转炉吹炼过程中不进行扒渣处理,转炉出钢过程不留钢,出钢过程下渣量在5~10kg/t钢,使渣中的硼元素随转炉下渣进入钢包中;
(5)、LF精炼:用石墨电极对钢水加热使渣料熔化,加热过程中底吹氩气流量为0.05~0.1Nm3·h-1·t-1;待渣料完全熔化后,增加底吹氩气流量至0.3~0.5 Nm3·h-1·t-1,并按照每吨钢1~2kg向钢包中加入脱氧剂进行深脱氧,底吹搅拌时间为5~10min;此后进行测温、取样、合金化,精炼结束保证渣中FeO和MnO的质量百分比之和≤2.0%,钢液溶解氧活度≤10×10-6。
2.根据权利要求1所述的含硼钢硼合金化处理方法,其特征在于,LF精炼后采用VD处理,处理过程真空度控制在67~100Pa,底吹氩气流量为0.09~0.3 Nm3·h-1·t-1,处理时间10~20min。
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