CN104060053A

CN104060053A - 一种生产低合金钢的方法

Info

Publication number: CN104060053A
Application number: CN201310507030.7A
Authority: CN
Inventors: 陈亮; 曾建华; 徐涛; 陈永; 杨森祥; 龚洪君; 张龙超; 曾耀先; 王军; 黄德胜
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: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2033-10-24
Also published as: CN104060053B

Abstract

本发明公开了一种生产低合金钢的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）转炉中的处理：将脱硫后的钢水兑入炼钢转炉内，供氧条件下，加入造渣材料进行炼钢造渣，当钢水温度达到1650-1700℃后停止供氧并开始复吹氩气搅拌，在停止复吹氩气搅拌后进行挡渣出钢，得到第一钢水；2）RH真空处理：使所述第一钢水进入RH处理工位，开始抽真空并控制提升气体流量，然后在真空条件下依次向第一钢水中加入第一批碳粉、铝丸脱氧剂以及合金化原料和第二批碳粉，经过真空处理后得到第二钢水；3）连铸处理：将得到的第二钢水进行连铸。本发明提供的生产低合金钢的方法可以大幅度降低低合金钢的生产成本，明显提高钢水的纯净度。

Description

一种生产低合金钢的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体地，涉及一种生产低合金钢的方法。

背景技术

低合金钢的生产常采用转炉—连铸工艺进行，而且，一般会通过转炉炉后进行脱氧，以便后序进行脱硫及精炼去除夹杂。

CN101451177A公开了一种非金属复合炼钢脱氧剂和脱氧方法，通过在低合金钢的生产工艺过程中添加一种非金属复合炼钢脱氧剂以达到去除钢水中的自由氧及降低钢包渣的氧化性指数的目的，使用该脱氧剂代替现有技术中的铝合金进行炼钢脱氧，可以避免在钢水脱氧中大量使用昂贵的铝合金，而且由于非金属复合脱氧材料不出现漂浮和裹渣现象，脱氧效果好。但是，在出钢过程中使用该复合脱氧剂容易生产大量的氧化物，在钢液中形成夹杂物，从而影响钢水纯净度，而且生产成本高，不利于低合金钢的低成本生产。

CN102108430A公开了一种LF炉精炼喷吹用钝化脱氧剂，采用该脱氧剂脱氧的方法为：将钝化脱氧剂通过LF喷粉枪喷入钢水中进行脱氧操作，喷吹量控制范围在0.2-1.5kg脱氧剂/吨钢。本发明产品及方法实现对钢水的高效脱氧，反应速度快；在保证脱氧效果的同时，可以保证连铸顺行。但是，该方法工艺路线长、对设备要求高，脱氧时使用的脱氧剂为CaC₂，容易形成夹杂物。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产低合金钢的方法，在本发明的方法中可以降低昂贵的铝丸脱氧剂的用量，从而大幅降低了低合金钢的生产成本，并且可以生产出符合标准的低合金钢。

为了降低低合金钢的生产成本，本发明从生产低合金钢的工艺流程进行优化，采用转炉—RH—连铸操作。优化后的工艺，在转炉出钢过程不进行脱氧，而是采用在真空进行低成本的碳脱氧。采用该方法大大降低了低合金钢的生产成本，明显提高了钢水的纯净度，在国内并无先例。

本发明提供了一种生产低合金钢的方法，该方法包括以下步骤：

1）转炉中的处理：将脱硫后的钢水兑入炼钢转炉内，供氧条件下，加入造渣材料进行炼钢造渣，当钢水温度达到1650-1700℃后停止供氧并开始复吹氩气搅拌，在停止复吹氩气搅拌后进行挡渣出钢，得到第一钢水；

2）RH真空处理：使所述第一钢水进入RH处理工位，开始抽真空并控制提升气体流量，然后在真空条件下依次向第一钢水中加入第一批碳粉、铝丸脱氧剂以及合金化原料和第二批碳粉，经过真空处理后得到第二钢水；

3）连铸处理：将得到的第二钢水进行连铸。

在本发明提供的低合金钢的生产方法中，使用廉价的碳粉代替大部分昂贵的铝丸脱氧剂，在保证生产的连铸坯完全符合低合金钢的标准的同时，大大降低了生产成本。

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。

本发明所述的[O]表示钢水中游离氧的浓度；T[O]为钢水中全氧的浓度，它包括游离氧和氧化物中所含有的氧；所述控制提升气体流量中的“气体”为“氩气”；所述“钢水”为炼钢用的金属溶液；所述“真空度”为绝对压力。

3）连铸处理：将得到的第二钢水进行连铸。

本发明所述的供氧条件包括采用设置氧枪来实现，且氧枪枪位为1.5-2.5m，所述枪位为钢水液面到氧枪枪口的距离。

优选条件下，本发明所述方法的步骤1）中的造渣材料可以为活性石灰、石英砂、高镁石灰和炼钢污泥球，且活性石灰的加入量为15-20kg/吨钢水、石英砂的加入量为10-15kg/吨钢水、高镁石灰的加入量为10-15kg/吨钢水和炼钢污泥球的加入量为2-3kg/吨钢水。进一步优选情况下，所述造渣材料在氧枪开始供氧后的0-10min内全部加完。其中，所述造渣材料的加入量是以脱硫后的钢水的总量为基准。

本发明所述方法的步骤1）当钢水温度达到1650-1700℃后停止供氧，优选向炉内再加入2-6kg/吨钢水的高镁石灰，并利用转炉底吹氩气搅拌1-5min。

优选情况下，在本发明所述方法的步骤1）中进行挡渣出钢时，在出钢过程中向盛装第一钢水的钢包内加入中碳锰铁0.5-1.0kg/吨钢水、活性石灰4-8kg/吨钢水和萤石0.5-2kg/吨钢水中的至少一种。其中，所述中碳锰铁、活性石灰和萤石的加入量是以第一钢水的总量为基准。

优选情况下，本发明所述方法的步骤1）中所获得的第一钢水的温度为1550-1650℃，以第一钢水的总量为基准，所述第一钢水的主要成分为：0.02-0.06重量%C，0.04-0.06重量%Mn，0.005-0.020重量%P，0.005-0.030重量%S，0.050-0.080重量%[O]，Fe和不可避免杂质。

优选情况下，本发明所述方法的步骤2）中，所述第一批碳粉的加入量根据式（1）计算，

式（1）：G=W×（0.75×（[O]₁×10⁶+200）-[C]×10⁶）；

其中，G为第一批碳粉的加入量，单位为kg；[C]为第一钢水中的碳含量；[O]₁为第一钢水的氧活度；W为第一钢水的重量，单位为kg；

优选地，所述铝丸脱氧剂的加入量根据式（2）计算，

式（2）：Q=1.2×[O]₂×W；

其中，W为第一钢水的重量，单位为kg；Q为铝丸脱氧剂的加入量，单位为kg；[O]₂为向第一钢水中加入第一批碳粉之后且在加入铝丸脱氧剂之前的钢水氧活度。

根据本发明的计算公式（1），其中，当G为正数时有效，如为负值则碳粉加入量为0kg。

优选地，当G为正数时所述第一批碳粉分一次或多次加入，且每次加入量不超过25kg，每次加入碳粉的时间间隔为1-3min。发明人通过大量的实验发现若每次加入碳粉的量超过25kg时极易引起钢液喷溅。

优选情况下，本发明所述方法的步骤2）中，在真空条件下向钢水中加入第一批碳粉的真空度为9-12kPa。

优选情况下，本发明所述方法的步骤2）中，向钢水中加入铝丸脱氧剂时的真空度为60-300Pa。

优选情况下，本发明所述方法的步骤2）中，合金化原料和第二批碳粉的加入时机为铝丸脱氧剂加入后2-4min内，所述合金化原料为中碳锰铁0-1kg/吨钢水和/或中碳硅铁0-2kg/吨钢水，优选为中碳锰铁0.001-1kg/吨钢水和/或中碳硅铁0.001-2kg/吨钢水。其中，所述中碳锰铁、中碳硅铁的加入量是以第一钢水的总量为基准。所述第二批碳粉每次的加入量不超过25kg，每次加入碳粉的时间间隔为1-3min。

优选情况下，本发明所述方法的步骤2）中，所述控制提升气体流量的过程包括：从开始抽真空到加入第一批碳粉结束，气体流量控制为1600-1800NL/min；从加入第一批碳粉结束到加入合金化原料和第二批碳粉结束，气体流量控制为2000-2500NL/min；从加入合金化原料和第二批碳粉到RH真空处理结束，气体流量控制为1800-2000NL/min。

优选情况下，本发明所述方法的步骤2）中，RH真空处理结束后，所述方法还包括对盛装有第二钢水的钢包进行底吹氩处理，所述底吹氩流量为50-150NL/min，优选为80-100NL/min，且吹氩时间为8-20min。

根据本发明的一种优选实施方式，生产低合金钢的方法包括以下步骤：

1）转炉中的处理：设置氧枪，且氧枪枪位为1.5-2.5m，将脱硫后的钢水兑入炼钢转炉内，供氧条件下，加入造渣材料进行炼钢造渣，所述造渣材料为活性石灰、石英砂、高镁石灰和炼钢污泥球，且活性石灰的加入量为15-20kg/吨钢水、石英砂的加入量为10-15kg/吨钢水、高镁石灰的加入量为10-15kg/吨钢水和炼钢污泥球的加入量为2-3kg/吨钢水，所述造渣材料在氧枪开始供氧后的0-8min内全部加完，当钢水温度达到1650-1700℃后停止供氧，向转炉内再加入高镁石灰4-6kg/吨钢水，然后在转炉进行底吹氩气搅拌1-5min，吹氩流量为80-120NL/min，最后进行挡渣出钢得到第一钢水，并在出钢过程中向盛装第一钢水的钢包内加入中碳锰铁0.5-1.0kg/吨钢水、活性石灰4-8kg/吨钢水和萤石0.5-2kg/吨钢水中的至少一种。第一钢水的温度为1550-1650℃，主要成分为：0.02-0.06重量%C，0.04-0.10重量%Mn，0.005-0.020重量%P，0.005-0.030重量%S，0.050-0.080重量%[O]，Fe和不可避免杂质。

2）RH处理：测定步骤1）中得到的第一钢水进入RH处理工位时的第一氧活度和碳含量，然后提升气体流量，在真空条件下，在保持真空度为60-300Pa时向钢水中加入第一批碳粉，再次测定钢水中的氧活度为第二氧活度，然后向钢水中加入铝丸脱氧剂，其中，所述第一批碳粉的加入量根据式（1）计算，且当G为正数时所述第一批碳粉分一次或多次加入，且每次加入量不超过25kg，每次加入碳粉的时间间隔为1-3min，如为负值则碳粉加入量为0kg，保持加入碳粉时的真空度为9-12kPa；

式（1）：G=W×（0.75×（[O]₁×10⁶+200）-[C]×10⁶）；

且所述铝丸脱氧剂的加入量根据式（2）计算；

式（2）：Q=1.2×[O]₂×W；

其中，W为第一钢水的重量，单位为kg，Q为铝丸脱氧剂的加入量，单位为kg；[O]₂为向第一钢水中加入第一批碳粉之后且在加入铝丸脱氧剂之前的钢水氧活度。

在铝丸加入后2-4min内向钢水中加入第二批碳粉、中碳锰铁为0-1kg/吨钢水和中碳硅铁0-2kg/吨钢水。从而得到第二钢水，其中，控制整个步骤2）中提升气体流量的过程为：从开始抽真空到加入第一批碳粉结束，气体流量控制为1600-1800NL/min；从加入第一批碳粉结束到加入合金化原料和第二批碳粉结束，气体流量控制为2000-2500NL/min；从加入合金化原料和第二批碳粉到RH真空处理结束，气体流量控制为1800-2000NL/min，RH真空处理结束后，所述方法还可以包括对盛装有第二钢水的钢包进行底吹氩处理，所述底吹氩流量为50-150NL/min，且吹氩时间为8-20min。

3）连铸处理：将得到的第二钢水进行连铸。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中所使用的原材料在没有特别说明的情况下均购自攀枝花钢城集团有限公司，具体成分为：

中碳锰铁的成分为：77重量%的Mn和21重量%的Fe，其余为杂质。

中碳硅铁的成分为：78重量%的Si和21重量%的Fe，其余为杂质。

碳粉的成分为：94重量%的C、3.5重量%的灰分、0.15重量%的硫、1.1重量%的挥发物和0.5重量%的水，粒度为3-15mm。

铝丸的成分为：99.9重量%的Al，其余为微量元素和杂质。

实施例1

将脱硫后的半钢兑入210t复吹炼钢转炉吹炼，兑入量为235t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，进行炼钢造渣，向炉内加入造渣材料活性石灰、石英砂、高镁石灰以及炼钢污泥球，并在开吹供氧6min内将造渣材料全部加完，造渣材料中活性石灰、石英砂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为18kg/吨钢水、11kg/吨钢水、13.5kg/吨钢水以及2.2kg/吨钢水；供氧874秒时停止供氧并提升氧枪，此时转炉钢渣碱度为3.1，获得温度为1687℃的钢水，钢水的主要成分：0.036重量%的C、0.06重量%的Mn、0.007重量%的P、0.014重量%的S，0.083重量%的[O]，Fe和不可避免杂质。然后再次向炉内加3.0kg/吨钢水的高镁石灰，利用复吹搅拌2min，进行挡渣出钢，在出钢过程中依次向钢包内加入活性石灰3.0kg/吨钢水。出钢后钢包内第一钢水温度为1615℃，其成分为0.008重量%的P、0.016重量%的S、0.034重量%的C、0.051重量%的Mn、0.071重量%的[O]，Fe和不可避免杂质。

第一钢水送往RH真空处理工位，此时温度为1608℃，碳含量为0.035重量%，[O]为0.074重量%，钢水量为221t，根据公式（1）计算需要加入碳粉80kg。开始抽真空，提升气体流量为1600NL/min，分四次加入碳粉，每次加入量为20kg，每次间隔时间为2min。碳粉加完后，将真空度降低到290Pa，将提升气体流量调整到2500NL/min，真空度为290Pa的处理时间为8min；处理8min后，保持真空度，测得氧活度为0.0039重量%，根据公式（2）计算结果，向真空室内的钢水中加入铝丸11kg，进行脱氧，铝丸加入2min后，再分四次加入碳粉90kg、中碳硅铁300kg和中碳锰铁310kg。合金化原料加完后，调整提升气体流量至1800NL/min，继续处理7min后，破真空，RH处理结束。钢包采用100NL/min的氩气流量底吹氩15min后将所得第二钢水出站。然后钢包送往连铸。

将该钢包中的钢水通过采用连铸保护浇注工艺技术即获得断面为230mm×1080mm连铸坯产品。

对生产的连铸坯取样分析可知，其T[O]平均为0.0023重量%，碳含量平均为0.04重量%，符合低合金钢的标准。

实施例2

将脱硫后的半钢兑入210t复吹炼钢转炉吹炼，兑入量为235t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，进行炼钢造渣，向炉内加入造渣材料活性石灰、石英砂、高镁石灰以及炼钢污泥球，并在开吹供氧7min内将造渣材料全部加完，所述造渣材料中活性石灰、石英砂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为19kg/吨钢水、12kg/吨钢水、13kg/吨钢水以及2.5kg/吨钢水；供氧时间920秒后停止供氧并提升氧枪，此时转炉钢渣碱度为3.2，获得温度为1675℃的钢水，钢水的主要成分：0.041重量%的C、0.05重量%的Mn、0.006重量%的P、0.018重量%的S，0.067重量%的[O]，Fe和不可避免杂质。然后向炉内加3.5kg/吨钢水的高镁石灰，利用复吹搅拌3min，进行挡渣出钢，在出钢过程中向钢包内依次加入活性石灰4kg/吨钢水和萤石0.6kg/吨钢水。出钢后钢包内第一钢水温度为1614℃，其成分为0.007重量%的P、0.020重量%的S、0.042重量%的C、0.05重量%的Mn、0.064重量%的[O]，Fe及不可避免的杂质。

第一钢水送往RH真空处理，此时温度为1602℃，碳含量为0.042重量%，a[O]为0.065重量%，钢水量为224t，通过公式（1）计算需要加入碳粉50kg。开始抽真空，提升气体流量为1600NL/min，分两次加入碳粉，每次加入量为25kg，每次间隔时间为2min。碳粉加完后，将真空度降低到295Pa，将提升气体流量调整到2500NL/min，真空度为295Pa的处理时间为8min；处理8min后，保持真空度，测得氧活度为0.0028重量%，然后根据公式（2）计算结果向真空室内的钢水中加入铝丸8kg，进行脱氧，铝丸加入2min后，再分四次加入碳粉92kg、中碳硅铁305kg、中碳锰铁312kg。合金加完后，调整提升气体流量至1800NL/min，继续处理7min后，破真空，RH处理结束。钢包采用100NL/min的氩气流量底吹氩10min后将所得第二钢水出站。然后钢包送往连铸。

对生产的连铸坯取样分析可知，其T[O]平均为0.0022%，碳含量平均为0.042%，符合低合金钢的标准。

实施例3

将脱硫后的半钢兑入210t复吹炼钢转炉吹炼，兑入量为237t，并采用536氧枪进行供氧造渣脱磷脱碳，在开始吹氧的同时，进行炼钢造渣，向炉内加入造渣材料活性石灰、石英砂、高镁石灰以及炼钢污泥球，并在开吹供氧6min内将造渣材料全部加完，造渣材料中活性石灰、石英砂、高镁石灰以及炼钢污泥球的加入量分别为17kg/吨钢水、10kg/吨钢水、15kg/吨钢水以及2.3kg/吨钢水；供氧910秒后停止供氧提升氧枪，此时转炉钢渣碱度为3.4，获得温度为1682℃的钢水，钢水的主要成分：0.055重量%C、0.05重量%Mn、0.004重量%P、0.015%S，0.047%重量的[O]，Fe和不可避免杂质。然后向炉内加3.2kg/吨钢水的高镁石灰，利用复吹搅拌3min，进行挡渣出钢，在出钢过程中向钢包内加入活性石灰4kg/吨钢水，在出钢过程中加中碳锰铁0.5kg/吨钢水。得第一钢水221吨，温度为1607℃，其成分为0.005重量%P、0.016重量%S、0.056重量%C、0.08重量%Mn、0.045重量%[O]，Fe和不可避免的杂质。

第一钢水送往RH真空处理，此时温度为1602℃，碳含量为0.056重量%，a[O]为0.046重量%，钢水量为226t，通过公式（1）计算结果可知不需要加入碳粉。开始抽真空，提升气体流量为1600NL/min，将真空度降低到280Pa，将提升气体流量调整到2500NL/min，真空度为280Pa的处理时间为8min；处理8min后，保持真空度，测得氧活度为0.0042重量%，通过公式（2）计算结果向真空室内钢水加入铝丸12kg，进行脱氧，铝丸加入2min后，再分四次加入碳粉95kg、中碳硅铁310kg、中碳锰铁313kg。合金加完后，调整提升气体流量至1800NL/min，继续处理7min后，破真空，RH处理结束。钢包采用80NL/min的氩气流量底吹氩8min后将所得第二钢水出站。然后钢包送往连铸。

对生产的连铸坯取样分析可知，其T[O]平均为0.0021重量%，碳含量平均为0.045重量%，符合低合金钢的标准。

对比例1

根据实施例1所述的方法生产低合金钢，所不同的是在RH进站后，不加入碳粉，而采用在脱碳结束后进行脱氧，然后再补加碳粉、中碳硅铁和中碳锰铁的工艺，对生产的连铸坯取样分析可知，其T[O]平均为0.0065重量%，碳含量平均为0.046重量%，其T[O]过高（高于25ppm），不符合低合金钢的标准。

对比例2

根据实施例1所述的方法生产低合金钢，所不同的是整个过程不加入碳粉。对生产的连铸坯取样分析可知，其T[O]平均为0.0095重量%，碳含量平均为0.045重量%，其T[O]过高（高于25ppm），不符合低合金钢的标准。

对比例3

根据实施例3所述的方法生产低合金钢，所不同的是在RH加入铝丸时不按本发明所述的公式（2）的要求加入，而仅加入5kg，对生产的连铸坯取样分析可知，其T[O]平均为0.0055重量%，碳含量平均为0.045重量%，其T[O]过高（高于25ppm），不符合低合金钢的标准。

通过以上实施例1-3和对比例1-3的结果可以看出，本发明提供的生产低合金钢的方法使用较少量的铝丸脱氧剂即可生产出符合标准的低合金钢，从而大大降低了低合金钢的生产成本。

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

1.一种生产低合金钢的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3）连铸处理：将步骤2）中得到的第二钢水进行连铸。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1）中，所述造渣材料为活性石灰、石英砂、高镁石灰和炼钢污泥球，且活性石灰的加入量为15-20kg/吨钢水、石英砂的加入量为10-15kg/吨钢水、高镁石灰的加入量为10-15kg/吨钢水和炼钢污泥球的加入量为2-3kg/吨钢水。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤1）中，在进行挡渣出钢过程中向盛装第一钢水的钢包内加入中碳锰铁0.5-1.0kg/吨钢水、活性石灰4-8kg/吨钢水和萤石0.5-2kg/吨钢水中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤2）中，所述第一批碳粉的加入量根据式（1）计算，

式（1）：G=W×（0.75×（[O]₁×10⁶+200）-[C]×10⁶）；

优选地，所述铝丸脱氧剂的加入量根据式（2）计算，

式（2）：Q=1.2×[O]₂×W；

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤2）中，当G为正数时所述第一批碳粉分一次或多次加入，且每次加入量不超过25kg，每次加入碳粉的时间间隔为1-3min。

6.根据权利要求1或4所述的方法，其中，在步骤2）中，在真空条件下向钢水中加入第一批碳粉的真空度为9-12kPa。

7.根据权利要求1或4所述的方法，其中，在步骤2）中，向钢水中加入铝丸脱氧剂时的真空度为60-300Pa。

8.根据权利要求1或4所述的方法，其中，在步骤2）中，合金化原料和第二批碳粉的加入时机为铝丸脱氧剂加入后2-4min内，所述合金化原料为中碳锰铁0-1kg/吨钢水和/或中碳硅铁0-2kg/吨钢水。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤2）中，所述控制提升气体流量的过程包括：从开始抽真空到加入第一批碳粉结束，气体流量控制为1600-1800NL/min；从加入第一批碳粉结束到加入合金化原料和第二批碳粉结束，气体流量控制为2000-2500NL/min；从加入合金化原料和第二批碳粉到RH真空处理结束，气体流量控制为1800-2000NL/min。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤2）中，RH真空处理结束后，所述方法还包括对盛装有第二钢水的钢包进行底吹氩处理，所述底吹氩流量为50-150NL/min，优选为80-100NL/min，且吹氩时间为8-20min。