CN107354262A - 一种提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法，其工艺为：炼钢转炉装入提钒半钢、废钢、镍板和铜板；废钢加入量控制在6～8%；所述提钒半钢中Si+Ti+Mn≤0.10wt%、C 3.40～3.90wt%，温度为1350～1400℃。本方法基于半钢中硅加钛与锰含量为痕迹，转炉炼钢通过降低入炉废钢比、炉渣碱度、造渣料加入量，控制吹炼过程枪位与氧气流量，提高终点出钢温度，出钢完毕适量下渣等，达到半钢冶炼耐候钢终点钢水高磷的目的。本方法中含钒铁水含有宝贵的钒资源，经脱硫、提钒后，为冶炼高磷耐候钢创造了少渣、少组元渣系、脱碳保磷的良好条件；通过炼钢技术控制，利用含钒铁水自身元素资源，达到耐候钢P含量要求，降低了磷铁合金的使用，有效降低了合金成本和提升炼钢经济指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢方法，尤其是一种提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法。
背景技术
耐候钢具有优质钢的强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性；同时，具有耐锈，使构件抗腐蚀延寿、减薄降耗，省工节能等特点。主要用于铁道、车辆、桥梁、塔架等长期暴露在大气中使用的钢结构；用于制造集装箱、铁道车辆、石油井架、海港建筑、采油平台等结构件；耐候钢是一个可融入现代冶金新机制、新技术、新工艺而使其持续发展和创新的钢系。
耐候钢中加入有磷、铜、铬、镍等元素后，使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜，阻碍锈蚀往里扩散和发展，保护锈层下面的基体，以减缓其腐蚀速度。有些钢厂例如承钢，其铁水含有宝贵的钒资源，在冶炼之前进行提钒处理，得到硅、钛、锰含量为痕迹的半钢，因此，如何采用提钒半钢来冶炼耐候钢具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本的提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：（1）炼钢转炉装入提钒半钢、废钢、镍板和铜板；废钢加入量控制在半钢的6～8%；所述提钒半钢中Si+Ti+Mn≤0.10wt%、C3.40～3.90wt%，温度为1350～1400℃；
（2）吹炼过程采用低枪位模式，前期、后期枪位控制在1.1～1.3m，中期枪位控制在1.4～1.6m，氧气流量控制在26000～28000m3/h；
（3）加入造渣料，轻烧白云石控制在10～20kg/t，石灰控制在2～5kg/t，前期加入渣料总量的60～70wt%，中后期加入渣料总量的30～40wt%；
（4）吹炼终点控制C含量在0.04～0.06%，温度在1650～1680℃，起枪停止供氧，进行出钢；
（5）出钢过程加入400～500kg预熔精炼渣，400～500kg石灰，然后进行脱氧合金化，全程吹氩搅拌，最后进行挡渣出钢，根据终点钢水P含量控制进行下渣。
本发明所述步骤（3）中，轻烧白云石技术指标为：MgO≥29wt%，CaO≥41wt%，S≤0.080wt%，粒度5～50mm；石灰技术指标为：CaO+MgO≥86wt%，CaO≥81wt%，SiO2≤3.00wt%，P≤0.020wt%，S≤0.080wt%，活性度≥300ml，粒度30～60mm。
本发明所述步骤（4）中，吹炼后期根据二级动态模型在C含量为0.30～0.40wt%时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量。
本发明所述步骤（1）中，提钒半钢由含钒铁水经脱硫预处理、提钒而得；脱硫预处理至S含量≤0.015wt%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明基于半钢中硅加钛与锰含量为痕迹，转炉炼钢通过降低入炉废钢比、炉渣碱度、造渣料加入量，控制吹炼过程枪位与氧气流量，提高终点出钢温度，出钢完毕适量下渣等措施，达到半钢冶炼耐候钢终点钢水高磷的目的。本发明中的含钒铁水含有宝贵的钒资源，经脱硫、提钒后，为冶炼高磷耐候钢创造了少渣、少组元渣系、脱碳保磷的良好条件；通过炼钢技术控制，利用含钒铁水自身元素资源，达到耐候钢[P]含量要求，降低了磷铁合金的使用，有效降低了合金成本和提升炼钢经济指标。
具体实施方式
本提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法中，所述高磷耐候钢成分内控范围为：C 0.07～0.10%、P 0.070～0.110%、S≤0.012%，Si 0.25～0.45%、Mn 0.40～0.50%、Ni 0.10～0.20%、Cu 0.25～0.35%、Cr 0.40～0.60%、ALs 0.01～0.04%，余量为Fe和不可避免的杂质；具体步骤及控制参数如下：
（1）含钒铁水条件为（wt）：C 3.85～4.86%、Si 0.10～0.29%、Ti 0.08～0.25%、Mn 0.23～0.45%、P 0.121～0.204%、S 0.025～0.079%、V 0.190～0.278%，温度1312～1396℃，经铁水脱硫预处理，控制目标S含量≤0.015%，为转炉、精炼减轻脱硫负担，扒渣后铁水包液面裸露面积≥90%，减少在提钒、炼钢工序回硫。
（2）铁水经提钒后，控制半钢中[Si]+[Ti]+[Mn]≤0.10wt%，[C]在3.40～3.90wt%，温度在1350～1400℃之间。铁水经提钒后，Si、Ti、Mn元素被氧化成为微量，C元素部分被氧化，温度升高，冶炼时化渣组元减少，为脱碳保磷创造了条件。
（3）以120吨炼钢转炉为例，半钢装入量在130～135t，废钢以螺纹切头、坯料等为主，镍板、铜板随废钢加入，废钢量为半钢重量的6～8%，这样较少的废钢保证终点较高的钢水温度，根据热力学原理，不利于脱磷反应的进行。
（4）吹炼过程采用低枪位模式，前期、后期枪位控制在1.1～1.3m，中期枪位控制在1.4～1.6m，氧气流量控制在26000～28000m3/h。前述工艺中，前期低枪位是快速升温，中期枪位稍高是由于碳氧反应激烈，避免“返干”氧气流股对炉衬的冲刷侵蚀。
（5）造渣料加入采用少渣模式，轻烧白云石控制在10～20kg/t出钢钢水，石灰控制在2～5kg/t出钢钢水，前期加入渣料总量的60～70%，中后期加入渣料其余的30～40%。造渣料轻烧白云石中既含有MgO又含有CaO，起到造渣护炉的作用。轻烧白云石技术指标为：MgO≥29wt%，CaO≥41wt%，S≤0.080wt%，粒度5～50mm；石灰技术指标为：CaO+MgO≥86wt%，CaO≥81wt%，SiO2≤3.00wt%，P≤0.020wt%，S≤0.080wt%，活性度≥300ml，粒度30～60mm。
（6）吹炼后期根据二级动态模型在[C]含量为0.30～0.40wt%之间时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量，矫正二级动态模型中温度和碳，调整钢水温度，为终点钢水温度和碳含量的控制创造条件。控制[C]含量在0.04～0.06wt%，温度在1650～1680℃，起枪停止供氧，使用副枪TSO探头测量炉内钢水温度、碳含量、氧含量及取样，钢水成分化验完毕，进行出钢。
（7）出钢过程加入400～500kg预熔精炼渣，400～500kg石灰，电石、台铝、硅锰合金、硅铁、低碳铬铁等完成脱氧合金化，全程吹氩搅拌，均匀钢水成分，后期使用锥形带槽挡渣标进行挡渣，钢水出尽炉渣从挡渣标槽中流出，根据终点钢水[P]含量控制适量下渣，接近或达到目标[P]含量。
（8）出钢完毕，吹氩站测温、取钢水样送化验室分析，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。
实施例1：本提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法采用下述具体工艺。
脱硫预处理工序：在120吨***脱硫工序，铁水主要成分：C 4.46%、Si 0.18%、Ti0.16%、Mn 0.32%、P 0.178%、S 0.031%、V 0.258%，温度1346℃，经铁水脱硫预处理，[S]控制为0.007%，扒渣后铁水裸露面积≥90%。
提钒工序：脱硫铁水经提钒，半钢主要成分：C 3.72%、Si 0.02%、Ti 0.01%、Mn0.05%、[Si]+[Ti]+[Mn]=0.08%、P 0.175%、S 0.011%、温度1356℃。
转炉工序：120吨炼钢转炉中半钢装入量为132t、废钢8t，吹炼前期枪位为1.3m，加入造渣料轻烧白云石1300kg、石灰300kg，中期枪位为1.6m，氧气流量28000m3/h，后期枪位为1.1m，加入造渣料轻烧白云石500kg、石灰200kg；上述轻烧白云石加入总量1800kg，因冶炼过程吹损，出钢量比装入量少约10%，出钢125吨，1800/125=14.4kg/t出钢钢水；上述石灰加入量为500/125=4kg/t出钢钢水；吹炼后期根据二级动态模型在[C]含量在0.30%时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量为0.32%、温度为1586℃，二级动态模型中温度和碳得到矫正，[C]含量在0.04%、温度在1665℃，起枪停止供氧，使用副枪TSO探头测量炉内钢水碳含量为0.038%、温度为1658℃、氧含量为724ppm，取样分析钢水成分为C 0.045%、P0.068%，进行出钢。出钢过程加入400kg预熔精炼渣、500kg石灰，电石、台铝、硅锰合金、硅铁、低碳铬铁等完成脱氧合金化，全程吹氩搅拌，均匀钢水成分，使用锥形带槽挡渣标挡渣成功，由于钢水中[P]含量未达到目标值，控制适量下渣，出钢完毕，开往吹氩站吹氩、测温、取钢水样分析[P]含量为0.085%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。精炼后，所得高磷耐候钢主要成分为（wt）：C 0.08%、P 0.085%、S 0.004%， Si 0.32%、Mn0.45%、Ni 0.16%、Cu 0.29%、Cr 0.52%、ALs 0.022%。
实施例2：本提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法采用下述具体工艺。
脱硫预处理工序：在120吨***脱硫工序，铁水主要成分：C 4.37%、Si 0.21%、Ti0.12%、Mn 0.33%、P 0.157%、S 0.030%、V 0.246%，温度1338℃，经铁水脱硫预处理，[S]控制为0.005%，扒渣后铁水裸露面积≥90%。
提钒工序：脱硫铁水经提钒，半钢主要成分：C 3.68%、Si 0.03%、Ti 0.01%、Mn0.06%、[Si]+[Ti]+[Mn]=0.10%、P 0.155%、S 0.010%、温度1350℃。
转炉工序：120吨炼钢转炉中半钢装入量为130t、废钢10.4t，吹炼前期枪位为1.2m，加入造渣料轻烧白云石1200kg、石灰200kg，中期枪位为1.5m，氧气流量28000m3/h，后期枪位为1.1m，加入造渣料轻烧白云石500kg、石灰200kg；上述轻烧白云石加入量为1700/125=13.6kg/t出钢钢水；上述石灰加入量为400/125=3.2kg/t出钢钢水；吹炼后期根据二级动态模型在[C]含量在0.35%时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量为0.37%，温度为1592℃，二级动态模型中温度和碳得到矫正，[C]含量在0.05%、温度在1673℃，起枪停止供氧，使用副枪TSO探头测量炉内钢水碳含量为0.048%、温度为1668℃、氧含量为633ppm，取样分析钢水成分为C 0.044%、P 0.078%，进行出钢。出钢过程加入400kg预熔精炼渣、500kg石灰，电石、台铝、硅锰合金、硅铁、低碳铬铁等完成脱氧合金化，全程吹氩搅拌，均匀钢水成分，使用锥形带槽挡渣标挡渣成功，出钢完毕，开往吹氩站吹氩、测温、取钢水样分析[P]含量为0.082%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。精炼后，所得高磷耐候钢主要成分为：C 0.08%、P 0.082%、S 0.003%， Si 0.35%、Mn 0.44%、Ni 0.155%、Cu 0.31%、Cr 0.53%、ALs 0.025%。
实施例3：本提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法采用下述具体工艺。
脱硫预处理工序：在120吨***脱硫工序，铁水主要成分：C 4.35%、Si 0.17%、Ti0.13%、Mn 0.29%、P 0.163%、S 0.041%、V 0.232%，温度1346℃，经铁水脱硫预处理，[S]控制为0.015%，扒渣后铁水裸露面积≥90%。
提钒工序：脱硫铁水经提钒，半钢主要成分：C 3.40%、Si 0.01%、Ti 0.01%、Mn0.04%、[Si]+[Ti]+[Mn]=0.06%、P 0.162%、S 0.019%、温度1390℃。
转炉工序：120吨炼钢转炉中半钢装入量为133t、废钢8t，吹炼前期枪位为1.3m，加入造渣料轻烧白云石1200kg、石灰300kg，中期枪位为1.6m，氧气流量27000m3/h，后期枪位为1.2m，加入造渣料轻烧白云石600kg、石灰200kg；上述轻烧白云石加入量为1800/125=14.4kg/t出钢钢水；上述石灰加入量为500/125=4kg/t出钢钢水；吹炼后期根据二级动态模型在[C]含量在0.40%时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量为0.43%、温度为1582℃，二级动态模型中温度和碳得到矫正，[C]含量在0.06%、温度在1680℃，起枪停止供氧，使用副枪TSO探头测量炉内钢水碳含量为0.055%、温度为1672℃、氧含量为568ppm，取样分析钢水成分为C 0.056%、P 0.088%，进行出钢。出钢过程加入400kg预熔精炼渣、500kg石灰，电石、台铝、硅锰合金、硅铁、低碳铬铁等完成脱氧合金化，全程吹氩搅拌，均匀钢水成分，使用锥形带槽挡渣标挡渣成功，出钢完毕，开往吹氩站吹氩、测温、取钢水样分析[P]含量为0.095%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。精炼后，所得高磷耐候钢主要成分为：C 0.085%、P 0.094%、S 0.002%， Si 0.33%、Mn 0.44%、Ni 0.155%、Cu0.31%、Cr 0.48%、ALs 0.024%。
实施例4：本提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法采用下述具体工艺。
脱硫预处理工序：在120吨***脱硫工序，铁水主要成分：C 4.03%、Si 0.26%、Ti0.08%、Mn 0.38%、P 0.134%、S 0.061%、V 0.278%，温度1375℃，经铁水脱硫预处理，[S]控制为0.013%，扒渣后铁水裸露面积≥90%。
提钒工序：脱硫铁水经提钒，半钢主要成分：C 3.90%、Si 0.02%、Ti 0.02%、Mn0.05%、[Si]+[Ti]+[Mn]=0.09%、P 0.172%、S 0.017%、温度1372℃。
转炉工序：120吨炼钢转炉中半钢装入量为131.6t、废钢8.4t，吹炼前期枪位为1.1m，加入造渣料轻烧白云石800kg、石灰325kg，中期枪位为1.4m，氧气流量26000m3/h，后期枪位为1.1m，加入造渣料轻烧白云石450kg、石灰300kg；上述轻烧白云石加入量为1250/125=10kg/t出钢钢水；上述石灰加入量为625/125=5kg/t出钢钢水；吹炼后期根据二级动态模型在[C]含量在0.32%时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量为0.35%、温度为1562℃，二级动态模型中温度和碳得到矫正，[C]含量在0.05%、温度在1650℃，起枪停止供氧，使用副枪TSO探头测量炉内钢水碳含量为0.047%、温度为1644℃、氧含量为592ppm，取样分析钢水成分为C 0.052%、P 0.084%，进行出钢。出钢过程加入450kg预熔精炼渣、480kg石灰，电石、台铝、硅锰合金、硅铁、低碳铬铁等完成脱氧合金化，全程吹氩搅拌，均匀钢水成分，使用锥形带槽挡渣标挡渣成功，开往吹氩站吹氩、测温、取钢水样分析[P]含量为0.089%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。精炼后，所得高磷耐候钢主要成分为：C 0.082%、P 0.090%、S 0.006%， Si 0.35%、Mn 0.45%、Ni 0.15%、Cu 0.30%、Cr0.51%、ALs 0.021%。
实施例5：本提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法采用下述具体工艺。
脱硫预处理工序：在120吨***脱硫工序，铁水主要成分：C 4.72%、Si 0.14%、Ti0.22%、Mn 0.27%、P 0.145%、S 0.038%、V 0.208%，温度1329℃，经铁水脱硫预处理，[S]控制为0.010%，扒渣后铁水裸露面积≥90%。
提钒工序：脱硫铁水经提钒，半钢主要成分：C 3.57%、Si 0.02%、Ti 0.02%、Mn0.04%、[Si]+[Ti]+[Mn]=0.07%、P 0.164%、S 0.018%、温度1400℃。
转炉工序：120吨炼钢转炉中半钢装入量为132t、废钢10t，吹炼前期枪位为1.2m，加入造渣料轻烧白云石1800kg、石灰125kg，中期枪位为1.5m，氧气恒流量使用28000m3/h，后期枪位为1.3m，加入造渣料轻烧白云石700kg、石灰125kg；上述轻烧白云石加入量为2500/125=20kg/t出钢钢水；上述石灰加入量为250/125=2kg/t出钢钢水；吹炼后期根据二级动态模型在[C]含量在0.37%时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量为0.38%、温度为1575℃，二级动态模型中温度和碳得到矫正，[C]含量在0.06%、温度在1658℃，起枪停止供氧，使用副枪TSO探头测量炉内钢水碳含量为0.055%、温度为1651℃、氧含量为678ppm，取样分析钢水成分为C 0.058%、P 0.074%，进行出钢。出钢过程加入500kg预熔精炼渣、400kg石灰，电石、台铝、硅锰合金、硅铁、低碳铬铁等完成脱氧合金化，全程吹氩搅拌，均匀钢水成分，使用锥形带槽挡渣标挡渣成功，开往吹氩站吹氩、测温、取钢水样分析[P]含量为0.080%，钢包加盖后，吊往LF精炼进行成分微调、去除夹杂等处理。精炼后，所得高磷耐候钢主要成分为：C 0.084%、P 0.080%、S 0.005%，Si 0.31%、Mn 0.45%、Ni 0.157%、Cu 0.29%、Cr 0.53%、ALs 0.018%。
Claims (4)
1.一种提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法，其特征在于：（1）炼钢转炉装入提钒半钢、废钢、镍板和铜板；废钢加入量控制在半钢的6～8%；所述提钒半钢中Si+Ti+Mn≤0.10wt%、C3.40～3.90wt%，温度为1350～1400℃；
（2）吹炼过程采用低枪位模式，前期、后期枪位控制在1.1～1.3m，中期枪位控制在1.4～1.6m，氧气流量控制在26000～28000m3/h；
（3）加入造渣料，轻烧白云石控制在10～20kg/t，石灰控制在2～5kg/t，前期加入渣料总量的60～70%，中后期加入渣料总量的30～40%；
（4）吹炼终点控制C含量在0.04～0.06%，温度在1650～1680℃，起枪停止供氧，进行出钢；
（5）出钢过程加入400～500kg预熔精炼渣，400～500kg石灰，然后进行脱氧合金化，全程吹氩搅拌，最后进行挡渣出钢，根据终点钢水P含量控制进行下渣。
2.根据权利要求1所述的一种提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，轻烧白云石技术指标为：MgO≥29wt%，CaO≥41wt%，S≤0.080wt%，粒度5～50mm；石灰技术指标为：CaO+MgO≥86wt%，CaO≥81wt%，SiO2≤3.00wt%，P≤0.020wt%，S≤0.080wt%，活性度≥300ml，粒度30～60mm。
3.根据权利要求1所述的一种提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，吹炼后期根据二级动态模型在C含量为0.30～0.40wt%时，使用副枪TSC探头测量炉内钢水温度和碳含量。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种提钒半钢冶炼高磷耐候钢的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，提钒半钢由含钒铁水经脱硫预处理、提钒而得；脱硫预处理至S含量≤0.015wt%。
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