CN104060019B - 一种半钢炼钢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半钢炼钢方法，该方法包括将含钒铁水经铁水预处理脱硫后进行提钒操作，提钒出半钢时加入硅铁，出完半钢后进行捞钒渣操作，在转炉中兑入捞渣后的半钢并加入废钢进行转炉炼钢，将出钢后的钢水进行吹氩处理，并将吹氩处理结束后的钢水进行连铸。本发明的半钢炼钢方法为一种半钢炼钢时从铁水预处理脱硫到连铸的全流程生产方法，具有低成本、高废钢比（50-90kg废钢/吨钢）、高出钢温度（1680-1710℃）、短流程及操作简单等特点。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体地，涉及一种半钢炼钢方法。
背景技术
我国攀西地区具有独特的钒钛磁铁矿资源，高炉冶炼时采用钒钛磁铁矿，铁水中含有较高的钒（0.20%-0.40%），为了实现资源的综合利用，铁水中的钒要经转炉进行提钒操作，并将钒氧化进入钒渣再从钒渣中提取钒。提钒氧化钒的同时，碳含量得到了不同程度的烧损，且硅含量为痕迹；出半钢时往往有部分钒渣随钢流进入半钢罐中，造成钒渣的浪费，且含钒渣的半钢兑入转炉进行炼钢时既影响转炉成渣也影响溅渣效果。提钒后的半钢碳质量百分数（3.0%-3.8%）较一般铁水低，半钢中硅、锰发热成渣元素含量为痕迹，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、初期渣形成时间晚、并且热量不足等特点，这使得半钢炼钢比铁水炼钢更加困难，同时脱磷率较低，半钢冶炼要实现高出钢温度，转炉大量吃废钢非常困难。
在现有技术中已有半钢炼钢工艺的报道，如专利申请CN1275625A“半钢脱磷脱硫炼钢新工艺”是通过在含钒铁矿炼钢工艺流程中增加半钢脱磷、硫工艺，在提钒后的半钢中加入氧化钙-氧化铁-氟化钙等添加剂并将半钢兑入转炉促进初期化渣脱磷、硫，创造生产超低磷钢和纯净钢的技术条件。但是，该专利申请只涉及从提钒后到转炉冶炼的脱磷、硫工艺，并未提及提钒和转炉炼钢的终点控制及全流程生产工艺。
现有技术中，尚没有具有低成本、高废钢比、高出钢温度、短流程及操作简单等特点的半钢炼钢方法的报道。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种半钢炼钢方法，该方法为一种半钢炼钢时从铁水预处理脱硫到连铸的全流程生产方法，具有低成本、高废钢比、高出钢温度、短流程及操作简单等特点。
本发明的发明人在研究中意外发现，在半钢炼钢过程中，采用铁水预处理脱硫→提钒→捞钒渣→转炉炼钢→吹氩→连铸这一流程生产方法，且在提钒出半钢时加入硅铁，能够实现低成本、高废钢比、高出钢温度、短流程及操作简单的效果。
因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种半钢炼钢方法，该方法包括将含钒铁水经铁水预处理脱硫后进行提钒操作，提钒出半钢时加入硅铁，出完半钢后进行捞钒渣操作，在转炉中兑入捞渣后的半钢并加入废钢进行转炉炼钢，将出钢后的钢水进行吹氩处理，并将吹氩处理结束后的钢水进行连铸。
本发明的半钢炼钢方法为一种半钢炼钢时从铁水预处理脱硫到连铸的全流程生产方法，具有低成本、高废钢比（50-90kg废钢/吨钢）、高出钢温度（1680-1710℃）、短流程及操作简单等特点，具有很好的推广应用前景。
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。
本发明提供了一种半钢炼钢方法，该方法包括将含钒铁水经铁水预处理脱硫后进行提钒操作，提钒出半钢时加入硅铁，出完半钢后进行捞钒渣操作，在转炉中兑入捞渣后的半钢并加入废钢进行转炉炼钢，将出钢后的钢水进行吹氩处理，并将吹氩处理结束后的钢水进行连铸。
本发明方法中，对于可冶炼得到含钒铁水的含钒铁矿石没有特别的限定，可以为本领域常用的各种含钒铁矿石，例如可以为钒钛磁铁矿。将钒钛磁铁矿进行冶炼后即可得到含钒铁水。采用钒钛磁铁矿冶炼得到含钒铁水的方法为本领域公知的方法，例如可以通过高炉冶炼得到含钒铁水。
本发明方法中，对于将含钒铁水进行铁水预处理脱硫的方法没有特别的限定，可以为本领域常用的各种铁水预处理脱硫方法，只要能够满足脱硫处理后铁水中硫含量≤0.025重量%即可。例如，铁水预处理脱硫的方法可以为KR法。
本发明的发明人在研究中发现，在提钒出半钢时加入硅铁有利于提高炼钢转炉废钢比和提高出钢温度。提钒操作的方法可以为转炉提钒。优选情况下，在进行提钒操作时，通过吹氧操作控制提钒终点时的半钢温度≧1360℃，提钒终点时的半钢碳含量≧3.4重量%，提钒出半钢时向半钢罐中加入2-5kg硅铁/吨钢。其中，通过吹氧操作控制提钒终点时的半钢温度和半钢碳含量的方法为本领域技术人员公知的方法，例如可以通过控制吹氧时间和吹氧强度根据提钒后期降碳速率、升温速率及火焰状况预估进行控制。进一步优选地，在吹氧操作中，控制吹氧时间为3-6min，吹氧强度为1.5-2.5m3/（min·吨钢）。
本发明中，对于加入的硅铁没有特别的限定，可以为本领域常用的各种硅铁。优选情况下，硅铁含有75重量%以上的金属硅，10-15重量%的铁，其余为杂质。硅铁中的杂质为本领域技术人员所公知，例如包括P、S等杂质。
本发明方法中，捞钒渣是指在出完半钢后采用捞渣机将半钢罐中70-90重量%的钒渣捞出，回收渣中钒。捞钒渣操作既避免了钒渣的浪费，降低了生产成本，又避免了含钒渣的半钢兑入转炉进行炼钢时对转炉成渣和溅渣效果的影响。
本发明方法中，转炉炼钢是指将捞渣后的半钢兑入转炉冶炼，兑入半钢后即向炉内加入废钢。其中，废钢是指在生产生活过程中淘汰或者损坏的作为回收利用的废旧钢铁，如钢铁厂生产过程中不成为产品的钢铁废料（如切边、切头等）以及使用后报废的设备、构件中的钢铁材料，其含碳量一般小于1.0重量%，硫、磷含量均不大于0.03重量%。对于加入的废钢没有特别的限定，可以为本领域常用的各种废钢，例如废钢可以为连铸坯切头切尾和/或热轧废材。在转炉中加入废钢时，废钢的加入量根据提钒出半钢时加入的硅铁用量来确定，确定方式例如可以包括：废钢的基础用量为20-40kg废钢/吨钢，优选为40kg废钢/吨钢，提钒出半钢时每加入1kg硅铁/吨钢，废钢的加入量在基础用量的基础上增加10-15kg废钢/吨钢，优选为增加10kg废钢/吨钢。其中，废钢的基础用量为如果提钒出半钢时不加硅铁，在转炉中加入的废钢的用量。因此，在转炉中加入废钢时，根据硅铁的加入量，废钢加入量可以为50-90kg废钢/吨钢。
本发明方法中，为了达到钢种出钢温度要求，控制转炉炼钢终点时的钢水温度为1680-1710℃。根据拉碳时测定的钢水温度，通过吹氧操作控制转炉炼钢终点时的钢水温度。其中，通过吹氧操作控制转炉炼钢终点时的钢水温度的方法为本领域技术人员公知的方法，例如可以为根据转炉炼钢后期降碳速率、升温速率及火焰状况预估，或使用副枪进行测量。对于不同的钢种，均可以控制转炉炼钢终点时的钢水温度为1680-1710℃。在拉碳时测定钢水温度，若测得的钢水温度在1680-1710℃之间，则直接进行出钢操作；若测得的钢水温度低于1680℃，则加入1-3kg硅铁/吨钢，继续吹氧10-30s，控制转炉炼钢终点时的钢水温度为1680-1710℃，结束吹氧，以达到钢种出钢的温度要求，并进行出钢操作。
本领域技术人员应该理解的是，本发明方法中吹炼即为转炉吹氧冶炼，是指通过氧枪吹氧及其它操作达到钢水出钢要求的过程。
本发明方法中，在转炉炼钢结束吹炼后，将出钢后的钢水进行吹氩处理以微调钢水成分及控制钢水温度。具体地，将出钢后的钢水送入吹氩站，在吹氩站微调钢水成分并控制钢水温度以达到浇注钢种要求。虽然对于不同的钢种，在吹氩站最终微调至的钢水成分和控制的钢水温度相应不同，但在吹氩处理中，对于微调钢水成分的方法和控制钢水温度的方法没有特别的限定，可以分别为本领域常用的各种方法。例如可以通过加入合金或碳线微调钢水成分。例如可以通过底吹氩气进行搅拌调整钢水温度，即，可以通过以适当的吹氩强度底吹氩气对钢包进行搅拌调整钢水温度。优选情况下，底吹氩气时，底吹氩强度为0.001-0.003m3/（min·吨钢）。以底吹氩强度为0.001m3/（min·吨钢），吹氩温降按4℃/min计算，每增加0.001m3/（min·吨钢）的底吹氩强度，温降增加4-5℃/min。进行吹氩处理时吹氩搅拌除了能够对钢水温度进行微调外，还能够促进钢种夹杂物上浮，提高钢水可浇性和钢水质量。
本发明方法中，将吹氩处理结束后的钢水直接进行连铸。对于连铸的方法没有特别限定，可以为本领域常用的各种连铸的方法。例如可以包括将装有吹氩处理结束后的钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，钢水不断地通过水冷结晶器以使铸件成形并迅速凝固结晶，凝成硬壳后将铸件从结晶器下方出口连续拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的铸坯。
实施例
以下的实施例将对本发明作进一步的说明，但并不因此限制本发明。
以下实施例中，硅铁购自攀钢集团有限公司，牌号为GF-Y。
连铸坯切头切尾为攀钢集团有限公司在铸坯生产过程中产生的连铸坯切头切尾。
钒钛磁铁矿采自四川攀枝花地区。
将含钒铁水进行铁水预处理脱硫的方法为KR法，脱硫处理后铁水中硫含量≤0.025重量%。
半钢碳含量及铸坯中C、Si、Mn、P、S的含量通过原子吸收光谱仪（购自西化仪（北京）科技有限公司，型号：TNZ1-S）分析测得。
实施例1
本实施例用于说明本发明的半钢炼钢方法。
采用钒钛磁铁矿进行冶炼得到含钒铁水，含钒铁水经铁水预处理脱硫后进行提钒，吹氧时间为4min，吹氧强度为2m3/（min·吨钢），提钒终点时半钢温度为1360℃，提钒终点时半钢碳含量为3.4重量%，提钒出半钢时向半钢罐中加入2kg硅铁/吨钢，出完半钢后采用捞渣机在炉后小平台进行捞钒渣操作，将半钢罐中80重量%的钒渣捞出，结束捞钒渣操作。将捞渣后的半钢兑入120t炼钢转炉进行冶炼，兑入半钢后加入50kg连铸坯切头切尾/吨钢，并下枪吹炼。拉碳时用副枪测得钢水温度为1660℃，此时加入1kg硅铁/吨钢继续吹氧10s，得到转炉炼钢终点钢水温度为1680℃，结束吹氧，进行出钢操作。出钢后在吹氩站将钢水成分调整到B(PSL1)钢的要求范围，并测定钢水温度为1600℃，此时以底吹氩强度为0.001m3/（min·吨钢）底吹氩气对钢包进行搅拌调整钢水温度，搅拌15min后得到钢水温度为1540℃，将吹氩处理结束后的钢水进行浇注，浇注时中包温度为1535℃，得到合格铸坯，其中，得到的铸坯中：C：0.19重量%、Si：0.23重量%、Mn：0.52重量%、P：0.013重量%、S：0.010重量%。
实施例2
本实施例用于说明本发明的半钢炼钢方法。
采用钒钛磁铁矿进行冶炼得到含钒铁水，含钒铁水经铁水预处理脱硫后进行提钒，吹氧时间为6min，吹氧强度为1.5m3/（min·吨钢），提钒终点时半钢温度为1370℃，提钒终点时半钢碳含量为3.5重量%，提钒出半钢时向半钢罐中加入4kg硅铁/吨钢，出完半钢后采用捞渣机在炉后小平台进行捞钒渣操作，将半钢罐中70重量%的钒渣捞出，结束捞钒渣操作。捞渣后的半钢兑入120t炼钢转炉进行冶炼，兑入半钢后加入80kg连铸坯切头切尾/吨钢，并下枪吹炼。拉碳时用副枪测得钢水温度为1685℃，此时不须加硅铁和补吹，直接进行出钢操作。出钢后在吹氩站将钢水成分调整到冶炼45号优质碳素结构钢的要求范围，并测定钢水温度为1575℃，此时以底吹氩强度为0.002m3/（min·吨钢）底吹氩气对钢包进行搅拌调整钢水温度，搅拌6min后得到钢水温度为1527℃，将吹氩处理结束后的钢水进行浇注，浇注时中包温度为1525℃，得到合格铸坯，其中，得到的铸坯中：C：0.45重量%、Si：0.25重量%、Mn：0.64重量%、P：0.014重量%、S：0.012重量%。
实施例3
本实施例用于说明本发明的半钢炼钢方法。
采用钒钛磁铁矿进行冶炼得到含钒铁水，含钒铁水经铁水预处理脱硫后进行提钒，吹氧时间为3min，吹氧强度为2.5m3/（min·吨钢），提钒终点时半钢温度为1360℃，提钒终点时半钢碳含量为3.4重量%，提钒出半钢时向半钢罐中加入5kg硅铁/吨钢，出完半钢后采用捞渣机在炉后小平台进行捞钒渣操作，将半钢罐中90重量%的钒渣捞出，结束捞钒渣操作。捞渣后的半钢兑入120t炼钢转炉进行冶炼，兑入半钢后加入90kg连铸坯切头切尾/吨钢，并下枪吹炼。拉碳时用副枪测得钢水温度为1645℃，此时加入2kg硅铁/吨钢继续吹氧30s，得到转炉炼钢终点钢水温度为1710℃，结束吹氧，进行出钢操作。出钢后在吹氩站将钢水成分调整到HRB400的要求范围，并测定钢水温度为1615℃，此时以底吹氩强度为0.003m3/（min·吨钢）底吹氩气对钢包进行搅拌调整钢水温度，搅拌7min后得到钢水温度为1531℃，将吹氩处理结束后的钢水进行浇注，浇注时中包温度为1530℃，得到合格铸坯，其中，得到的铸坯中：C：0.20重量%、Si：0.50重量%、Mn：1.40重量%、P：0.015重量%、S：0.011重量%。
本发明的半钢炼钢方法为一种半钢炼钢时从铁水预处理脱硫到连铸的全流程生产方法，具有低成本、高废钢比（50-90kg废钢/吨钢）、高出钢温度（1680-1710℃）、短流程及操作简单等特点。
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 (7)
1.一种半钢炼钢方法，其特征在于，该方法包括将含钒铁水经铁水预处理脱硫后进行提钒操作，提钒出半钢时加入硅铁，出完半钢后进行捞钒渣操作，在转炉中兑入捞渣后的半钢并加入废钢进行转炉炼钢，将出钢后的钢水进行吹氩处理，并将吹氩处理结束后的钢水进行连铸；
其中，在进行提钒操作时，通过吹氧操作控制提钒终点时的半钢温度≧1360℃，提钒终点时的半钢碳含量≧3.4重量％，提钒出半钢时加入2-5kg硅铁/吨钢；
其中，在转炉中加入废钢时，废钢的基础用量为20-40kg废钢/吨钢，提钒出半钢时每加入1kg硅铁/吨钢，废钢的加入量在基础用量的基础上增加10-15kg废钢/吨钢；
其中，控制转炉炼钢终点时的钢水温度为1680-1710℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅铁含有75重量％以上的金属硅，10-15重量％的铁，其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，废钢为连铸坯切头切尾和/或热轧废材。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，捞钒渣时捞出70-90重量％的钒渣。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在拉碳时测定钢水温度，若测得的钢水温度在1680-1710℃之间，则直接进行出钢操作；若测得的钢水温度低于1680℃，则加入1-3kg硅铁/吨钢，继续吹氧10-30s，控制转炉炼钢终点时的钢水温度为1680-1710℃，结束吹氧，进行出钢操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述吹氩处理中，通过底吹氩气进行搅拌调整钢水温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述底吹氩气时，底吹氩强度为0.001-0.003m3/(min·吨钢)；以底吹氩强度为0.001m3/(min·吨钢)，吹氩温降按4℃/min计算，每增加0.001m3/(min·吨钢)的底吹氩强度，温降增加4-5℃/min。
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