CN103966389B

CN103966389B - 一种半钢冶炼高碳钢的方法

Info

Publication number: CN103966389B
Application number: CN201410188231.XA
Authority: CN
Inventors: 陈均; 曾建华; 梁新腾; 杨森祥; 喻林; 黄生权; 陈路; 李盛
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-05-06
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2034-05-06
Also published as: CN103966389A

Abstract

本发明公开了一种半钢冶炼高碳钢的方法，其中，该方法包括：(1)在转炉中兑入半钢后向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气和底吹氮气或氩气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2.5-3.5，吹炼5-6min后，倒掉炉渣，所述顶吹氧气的条件包括：供氧强度为2-3m³/(吨钢·min)，氧枪的枪位为2.5-3m；(2)在顶吹氧气和底吹氮气或氩气进行吹炼的条件下，向炉内再次加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢，所述顶吹氧气的条件包括：供氧强度为3-3.5m³/(吨钢·min)，氧枪的枪位为1.8-2.8m。该方法能够有效的脱磷和保碳，实现去磷情况下冶炼高碳钢的目的。

Description

一种半钢冶炼高碳钢的方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地，涉及一种半钢冶炼高碳钢的方法。

背景技术

随着工业和科技的发展，各行业对钢的质量要求越来越苛刻。钢中碳含量和磷含量直接影响钢的质量。转炉冶炼高碳钢的方法一般有两种，一种是增碳法，即出钢碳较低，出钢过程加入增碳剂对钢水进行增碳，该方法能保证终点钢水中具有较低的磷含量，但炉渣氧化性高会侵蚀炉衬、钢水氧活度高会增加脱氧剂用量同时也会降低合金收得率，且出钢后向钢包加入大量的增碳剂，使得钢水成分波动较大；另一种方法是高拉补吹法，该方法出钢碳含量较高，一般在≥0.20％之间，钢水中氧含量较低，合金收得率较高且稳定同时节约大量增碳剂，但是该方法很难同时实现钢水脱磷保碳。

目前，国内铁水炼钢企业通过对转炉冶炼工艺的优化，基本能实现高拉碳炼钢方式下钢水同时脱磷保碳。现有文献中已有用铁水采用高拉补吹法冶炼高碳钢的报道，如《第七届(2009)中国钢铁年会论文集(上)》中的“转炉高碳钢冶炼工艺研究与应用”一文公开了鞍钢二炼钢为解决转炉冶炼高碳钢去磷、保碳、提温三者难以同时实现的问题，通过对终点留渣量、底吹流量、氧枪枪位及终点控制的优化最终实现了高拉补吹法冶炼高碳钢，并取得了较好的效果。但是文中没有涉及转炉冶炼高碳钢时的具体参数，如造渣方法等，且采用的是常规的铁水炼钢。

为了确保对钒资源的有效利用，采用钒钛矿资源进行冶炼需要在炼钢之前进行提钒和脱硫。但是半钢炼钢企业通过脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量低(3.4％-4.0％)，半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，并且半钢冶炼时造渣大多采用加入酸性造渣材料，渣系组元单一、成渣速度慢，脱磷率低。因此，半钢冶炼高碳钢时几乎都采用增碳法。该方法由于加入大量增碳剂，不但增加了冶炼的成本而且也会导致钢水中成分波动较大。使用半钢为原料并采用高拉补吹法冶炼高碳钢的方法尚未有报道。

因此，本领域急需开发一种转炉高拉碳的情况下，能够实现有效降低终点钢水磷含量的并达到高碳出钢的半钢冶炼的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的半钢冶炼高碳钢方法中成渣时间长和脱磷效果差的缺陷，提供一种快速成渣且脱磷效果好的半钢冶炼高碳钢的方法。

本发明的发明人在研究中发现，在顶吹氧气进行吹炼条件下，通过加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂调节炉渣碱度，能够达到快速成渣并有效解决脱磷率低的问题；本发明的发明人进一步研究发现，在顶吹氧气进行吹炼条件下，通过再次加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂调节炉渣碱度并进行冶炼终点的控制，可以有效的减缓炉内碳氧反应速率，达到保碳的目的。

为了实现上述目的，本发明提供一种半钢冶炼高碳钢的方法，其中，该方法包括：(1)在转炉中兑入半钢后向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2.5-3.5，吹炼5-6min后，倒掉炉渣，顶吹氧气的条件包括：供氧强度为2-3m3/(吨钢·min)，氧枪的枪位为2.5-3m；(2)在顶吹氧气进行吹炼的条件下，向炉内再次加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢，顶吹氧气的条件包括：供氧强度为3-3.5m3/(吨钢·min)，氧枪的枪位为1.8-2.8m。

根据本发明提供的半钢冶炼高碳钢的方法，能够快速造渣、脱磷，并达到高碳出钢。另外，本发明提供的方法中避免加入大量的增碳剂，从而避免了钢水因加入增碳剂引起的成分波动，并且降低了半钢冶炼的生产成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，所述炉渣碱度为CaO与SiO₂的重量百分数之比，即R＝CaO/SiO₂，其中，CaO不包括酸性复合造渣剂中的CaO；单位“m³/(吨钢·min)”是指相对于每吨半钢钢水，每分钟的气体流量(以标准体积计)。

本发明提供了一种半钢冶炼高碳钢的方法，该方法包括：

(1)在转炉中兑入半钢后向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2.5-3.5，吹炼5-6min后，倒掉炉渣，所述顶吹氧气的条件包括：供氧强度为2-3m³/(吨钢·min)，氧枪的枪位为2.5-3m；

(2)在顶吹氧气进行吹炼的条件下，向炉内再次加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢，所述顶吹氧气的条件包括：供氧强度为3-3.5m³/(吨钢·min)，氧枪的枪位为1.8-2.8m。

在本发明中，所述高碳钢是指成品碳含量≥0.70重量％的钢种。

本发明的发明人在研究中发现，在供氧强度为2-3m³/(吨钢·min)和氧枪的枪位为2.5-3m顶吹氧气进行吹炼条件下，通过加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为2.5-3.5，能够达到快速成渣并有效解决脱磷率低的问题；本发明的发明人进一步研究发现，改变供氧条件，在供氧强度为3-3.5m³/(吨钢·min)，氧枪的枪位为1.8-2.8m顶吹氧气进行吹炼条件下，通过再次加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为3-4进行冶炼并进行冶炼终点的控制，可以有效的减缓炉内碳氧反应速率，达到保碳的目的，最终实现脱磷并高碳出钢的目的。

本发明中，在步骤(1)和步骤(2)中，加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂的顺序并没有特别的限定，只要使得转炉内的炉渣碱度调节为所述碱度即可，例如可以为同时加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂使得转炉内炉渣碱度调节为所需碱度或者先加入活性石灰和高镁石灰再加入酸性复合造渣剂使得转炉内炉渣碱度调节为所需碱度，优选情况下，加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂的顺序为先加入活性石灰和高镁石灰再加入复合造渣剂以使得转炉内炉渣碱度调节至所需碱度。

根据本发明提供的方法，在步骤(1)中能够快速成渣，此时炉渣为富磷炉渣，将炉渣全部倒掉，从而达到很好的脱磷效果。

在本发明中，对于活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂并没有特别的限定，优选情况下，在步骤(1)中，所述活性石灰的加入量为10-15kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为10-12kg/吨钢，所述酸性复合造渣剂的加入量使得转炉内炉渣碱度为2.5-3.5；在步骤(2)中，所述活性石灰的加入量为7-10kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为5-8kg/吨钢，所述酸性复合造渣剂的加入量使得转炉内炉渣碱度为3-4。

本发明的发明人在研究中发现，本发明提供的方法，在步骤(1)中，吹炼5-6min时炉渣中氧化性很高，炉渣比较发泡，导致炉渣很难倒出炉口，考虑到半钢冶炼的效率，可以控制炉渣泡沫化并降低炉渣碱度以快速倒出炉渣，优选情况下，在步骤(1)中，吹炼5-6min后和倒掉炉渣前，加入2-3kg/吨钢的酸性复合造渣剂。

在本发明中，对于所述的活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂并没有特别的要求，可以为本领域常规使用的活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，例如，所述活性石灰可以为CaO的含量≥85重量％的活性石灰；所述高镁石灰可以为含有45-55重量％的CaO和30-50重量％的MgO的高镁石灰；所述酸性复合造渣剂可以为含有60-75重量％的SiO₂、10-15重量％的CaO、1-3重量％的MgO、7-15重量％的FeO和1-37重量％的Fe₂O₃的酸性复合造渣剂。

在本发明中，为了进一步保障出钢钢水的质量，优选情况下，在步骤(1)和步骤(2)中，吹炼过程还包括底吹氮气或氩气。对于底吹氮气或氩气并没有特别要求，例如，在步骤(1)中，底吹氮气或氩气的强度可以为0.08-0.13m³/(吨钢·min)；在步骤(2)中，底吹氮气或氩气的强度可以为0.03-0.05m³/(吨钢·min)。

在本发明中，优选情况下，所述冶炼终点控制包括：出钢钢水为1600-1630℃、钢水中碳含量为0.3-0.55重量％和磷含量为0.006-0.018重量％。

在本发明中，所述半钢可以为提钒后的半钢，所述提钒后的半钢可以含有：大于等于3.5重量％的C，0-0.01重量％的Si，0-0.04重量％的Mn，0.05-0.09重量％的P，0.005-0.02重量％的S和余量的Fe；优选情况下，所述提钒后的半钢可以含有：3.5-4重量％的C，0-0.1重量％的Si，0-0.04重量％的Mn，0.05-0.09重量％的P，0.005-0.02重量％的S和95.4-96.4重量％的Fe。所述提钒后的半钢的温度可以大于等于1300℃，优选为1300-1350℃。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

以提钒后的半钢为原料冶炼轴承钢GCr15。

在本实施例中，活性石灰为含有88重量％的CaO的活性石灰；高镁石灰为含有50重量％的MgO和45重量％的CaO的高镁石灰；酸性复合造渣剂为含有60重量％的SiO₂、15重量％的CaO、1重量％的MgO、15重量％的FeO和1重量％的Fe₂O₃的酸性复合造渣剂。

炼钢转炉公称容量为120t。提钒后的半钢C含量为3.5重量％，Si含量为0.01重量％，Mn含量0.04重量％，P含量为0.05重量％，S含量为0.005重量％，温度为1300℃，重量为130t。

(1)将提钒后的半钢直接兑入转炉，向转炉内加入吨钢10kg的活性石灰和吨钢10kg的高镁石灰，接着加入酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为2.5，同时顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼，吹炼5min后，加入吨钢2kg酸性复合造渣剂，倒掉炉渣。其中，顶吹氧气的条件包括：氧枪枪位为3m，顶吹氧气的强度为2m³/(吨钢·min)；底吹氩气的条件包括：底吹氩气的强度为0.08m³/吨钢·min。

(2)然后，在顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼的条件下，再次加入吨钢7kg活性石灰和吨钢5kg高镁石灰，接着酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为3，吹炼3min进行冶炼终点控制得到温度为1600℃，碳含量为0.55重量％，磷含量为0.018重量％的终点钢水；其中，顶吹氧气的条件包括：氧枪枪位为1.8m，顶吹氧气的强度为3.5m³/(吨钢·min)；底吹氩气的条件包括：底吹氩气的强度为0.03m³/吨钢·min。

实施例2

以提钒后的半钢为原料冶炼P72LXB。

在本实施例中，活性石灰为含有88重量％的CaO的活性石灰；高镁石灰为含有38重量％的MgO和55重量％的CaO的高镁石灰；酸性复合造渣剂为含有75重量％的SiO₂、7重量％的CaO、3重量％的MgO、7重量％的FeO和3重量％的Fe₂O₃的酸性复合造渣剂。

炼钢转炉公称容量为120t。提钒后的半钢C含量为3.6重量％，Si含量为0.005重量％，Mn含量0.03重量％，P含量为0.07重量％，S含量为0.015重量％，温度为1310℃，重量为130t。

(1)将提钒后的半钢直接兑入转炉，向转炉内加入吨钢13kg的活性石灰和吨钢11kg的高镁石灰，接着酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为3，同时顶吹氧气和底吹氮气进行吹炼，吹炼5.5min后，加入吨钢2.5kg酸性复合造渣剂，倒掉炉渣。其中，顶吹氧气的条件包括：氧枪枪位为2.5m，顶吹氧气的强度为3m³/(吨钢·min)；底吹氮气的条件包括：底吹氮气的强度为0.13m³/吨钢·min。

(2)然后，在顶吹氧气和底吹氮气进行吹炼的条件下，再次加入吨钢8kg活性石灰和吨钢7kg高镁石灰，接着酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为3.5，吹炼3min进行冶炼终点控制得到温度为1615℃，碳含量为0.45重量％，磷含量为0.012重量％的终点钢水；其中，顶吹氧气的条件包括：氧枪枪位为2.8m，顶吹氧气的强度为3m³/(吨钢·min)；底吹氮气的条件包括：底吹氮气的强度为0.04m³/吨钢·min。

实施例3

以提钒后的半钢为原料冶炼P82LXA。

在本实施例中，活性石灰为含有85重量％的CaO的活性石灰；高镁石灰为含有30重量％的MgO和52重量％的CaO的高镁石灰；酸性复合造渣剂为含有65重量％的SiO₂、13重量％的CaO、2重量％的MgO、10重量％的FeO和1重量％的Fe₂O₃的酸性复合造渣剂。

炼钢转炉公称容量为120t。提钒后的半钢C含量为3.65重量％，Mn含量0.04重量％，P含量为0.09重量％，S含量为0.02重量％，温度为1317℃，重量为130t。

(1)将提钒后的半钢直接兑入转炉，向转炉内加入吨钢15kg的活性石灰和吨钢12kg的高镁石灰，接着酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为3.5，同时顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼，吹炼6min后，加入吨钢3kg酸性复合造渣剂，倒掉炉渣。其中，顶吹氧气的条件包括：氧枪枪位为2.8m，顶吹氧气的强度为2.5m³/(吨钢·min)；底吹氩气的条件包括：底吹氩气的强度为0.1m³/吨钢·min。

(2)然后，在顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼的条件下，再次加入吨钢10kg活性石灰和吨钢8kg高镁石灰，接着酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为4，吹炼3min进行冶炼终点控制得到温度为1630℃，碳含量为0.30重量％，磷含量为0.006重量％的终点钢水；其中，顶吹氧气的条件包括：氧枪枪位为2m，顶吹氧气的强度为3.3m³/(吨钢·min)；底吹氩气的条件包括：底吹氩气的强度为0.05m³/吨钢·min。

从实施例1-3可以看出，根据本发明提供的方法，能够有效的脱磷和保碳，从而实现去磷情况下冶炼高碳钢的目的。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种半钢冶炼高碳钢的方法，其特征在于，该方法包括：

(2)在顶吹氧气进行吹炼的条件下，向炉内再次加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢，所述顶吹氧气的条件包括：供氧强度为3-3.5m³/(吨钢·min)，氧枪的枪位为1.8-2.8m；

在步骤(1)中，所述活性石灰的加入量为10-15kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为10-12kg/吨钢；

在步骤(2)中，所述活性石灰的加入量为7-10kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为5-8kg/吨钢；

所述方法还包括在步骤(1)中，吹炼5-6min后和倒掉炉渣前，加入2-3kg/吨钢的酸性复合造渣剂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述活性石灰中CaO的含量≥85重量％；

所述高镁石灰含有45-55重量％的CaO和30-50重量％的MgO；

所述酸性复合造渣剂含有60-75重量％的SiO₂、10-15重量％的CaO、1-3重量％的MgO、7-15重量％的FeO和1-37重量％的Fe₂O₃。

3.根据权利要求1所述的方法，在步骤(1)和步骤(2)中，吹炼过程还包括底吹氮气或氩气。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(1)中，底吹氮气或氩气的强度为0.08-0.13m³/(吨钢·min)。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(2)中，底吹氮气或氩气的强度为0.03-0.05m³/(吨钢·min)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冶炼终点控制包括：钢水温度为1600-1630℃、钢水中碳含量为0.3-0.55重量％和磷含量为0.006-0.018重量％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半钢为提钒后的半钢。