CN109112248B - 一种高锰钢的转炉冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高锰钢的转炉冶炼方法，高锰钢化学成分按重量百分比计如下C：0.05％～0.15％、Mn：4％～6％、Si<0.1％、P<0.020％、S<0.015％以及Al：0.015％～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；转炉采用双联法冶炼，转炉出钢过程由料斗加入7.5kg/吨钢～8.5kg/吨钢的锰矿，3min内加完，后半钢出钢要求钢水成分以质量百分数计为C：0.04％～0.15％、Si<0.1％、Mn：4％～6％、P<0.017％、S<0.008％、出钢温度1640～1660℃。本发明解决了传统炉内加入锰矿因氧化而导致Mn收得率偏低、渣量大而造成的操作困难。
Description
技术领域
本发明属于冶金域，尤其涉及一种高锰钢的转炉冶炼方法。
背景技术
高锰钢在现代的社会被广泛的应用于耐磨件、汽车、矿山机械以及海洋平台等。因为钢中普遍含有较高的Mn，所以无论是合金化，还是连铸过程，都是生产难度较高的钢种。一般来说，生产此类钢种都是特钢厂的电弧炉+模铸的工艺。电弧炉的冶炼解决了Mn的合金化问题，而模铸避开了连铸的弯曲矫直，生产风险降低。但是对于转炉冶炼而言，由于转炉的氧化性气氛，使Mn合金的加入一般从转炉炉后或者精炼过程进行加入，这样能够保证Mn的收得率。但是近年来，随着高锰钢的大量需求，Mn含量在5％左右的钢被广泛使用，但是5％的锰含量若在精炼过程加，会增加精炼处理时间，若在转炉炉后加，料斗大小影响了合金的装入量。在冶炼过程中，有大量的论文和专利都介绍加入锰矿或者提高转炉冶炼终点残锰的方法，但是由于收得率低或者渣量大影响冶炼效果，所以高锰钢提高炉内Mn的收得率是个关键。
国内外解决该问题相关技术分两种，一种是在转炉冶炼过程中向转炉炉内加入大量锰矿或者含锰的合金，通过调整过程枪位和变换造渣方式等提高Mn的收得率。对于炉内加锰矿，由于转炉的氧化性气氛，Mn的收得率很低，一般低于30％，而且造成转炉炉内渣量大，操作变得困难。
《使锰矿直接还原合金化的转炉炼钢工艺》(申请号为CN102168160A)，其向炉内加入锰矿，并且控制了加料前的废钢、化渣剂和枪位操作等控制，但是此法Mn收得率较低，加入锰矿的总量较少。
另一种是通过转炉全程的操作控制，通过合理的冶炼，达到热力学上的氧化最低点，以提高转炉终点残锰。而提高终点残锰一类的专利可操作性强，但是仍然是因为转炉的氧化性，残锰根据铁水情况，提高到0.1％～0.2％不等，不能满足最终5％左右的合金化条件。
《一种高锰铁水终点锰控制方法》(申请号为CN106148629A)，其通过不同Mn含量的铁水入手，通过拉碳枪位、拉碳时间极易过程氧气流量压力等控制，对不同锰含量铁水的终点经行控制，在高锰铁水条件下，能控制终点残Mn达到0.25％。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种高锰钢的转炉冶炼方法，节省了精炼加入合金的时间，缩短精炼用时，也对钢水罐的周转起到减压作用，且对抑制增氮有很好的效果，更重要的是利用了廉价的锰矿，降低了合金成本。
一种高锰钢的转炉冶炼方法，
(1)本发明所述的高锰钢的化学成分按重量百分比计如下C：0.05％～0.15％、Mn：4％～6％、Si<0.1％、P<0.020％、S<0.015％以及Al：0.015％～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；
(2)预处理后的铁水要求P≤0.070％、S≤0.002％，转炉采用双联法冶炼，前半钢出钢C＞1.5％、Mn<0.2％、Si<0.03％、P<0.010％、S<0.008％，出钢温度1400～1450℃；后半钢冶炼2～3min开始逐渐加入锰矿，为保证锰矿的完全融化，所以分批加入，20min内分4～5次加入锰矿，每次加入量20kg/吨钢～30kg/吨钢；之后加入铝线段，加入量为9～11kg/吨钢；转炉出钢过程由料斗加入7.5kg/吨钢～8.5kg/吨钢的锰矿，3min内加完，后半钢出钢C：0.04％～0.15％、Mn：4～6％、Si<0.1％、P<0.017％、S<0.008％，出钢温度1640～1660℃；
所述铝线段一次加入，所述锰矿Mn含量质量分数＞40％。
本发明采用双联法转炉冶炼，前半钢脱磷后，后半钢冶炼制造还原性气氛，出钢过程加入锰矿，本发明炉内加入锰矿可保证收得率大于95％。
本发明的有益效果在于：本发明提供的方法解决了传统炉内加入锰矿因为氧化而导致的Mn收得率偏低、渣量大而造成的操作困难。不仅解决了高锰钢在转炉内合金化的问题，还释放了精炼工序，减轻了精炼的压力、钢水罐的周转压力以及钢水增氮。通过廉价的锰矿代替金属锰或者锰合金，降低成本，意义重大。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1～3均采用100t顶底复吹转炉。
实施例1：
一种高锰钢的方法，其特征在于：
(1)本发明实施例1高锰钢的最终化学成分按重量百分比计如下C：0.05％～0.15％、Mn：4％～6％、Si<0.1％、P<0.020％、S<0.015％以及Al：0.015～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；
(2)经过预处理后的铁水要求P：0.066％、S：0.0015％；
(3)转炉采用双联法冶炼，前半钢出钢C：2.23％、Mn：0.07％、Si：0.023％、P：0.0065％、S：0.0048％，出钢温度1444℃；
后半钢冶炼第2min开始逐渐加入锰矿，在20min内分4次加入锰矿，每次加入量2.5～2.9吨锰矿，最终加入之后11.4吨锰矿；第25min一次性加入铝线段1.02吨；转炉出钢过程由料斗加入800kg的锰矿，3min内加完；后半钢出钢C：0.054％、Mn：4.96％、Si：0.082％、P：0.0192％、S：0.0058％，出钢温度1655℃；
(4)经过精炼调Al和补足其余合金元素后，等待浇注。
(5)所述锰矿含锰量为45％；
实施例2：
(1)本发明实施例2高锰钢的最终化学成分按重量百分比计如下C：0.05％～0.15％、Mn：4％～6％、Si<0.1％、P<0.020％、S<0.015％以及Al：0.015％～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；
(2)经过预处理后的铁水要求P：0.068％、S：0.0017％；
(3)转炉采用双联法冶炼，前半钢出钢C：2.01％、Mn：0.062％、Si：0.029％、P：0.0071％、S：0.0052％，出钢温度1436℃；
后半钢冶炼第2min开始逐渐加入锰矿，在20min内分5次加入锰矿，每次加入量2.0～2.5吨锰矿，最终加入之后11.5吨锰矿；第25min一次性加入铝线段1.01吨；转炉出钢过程由料斗加入800kg的锰矿，3min内加完；后半钢出钢C：0.055％、Mn：4.968％、Si：0.082％、P：0.0166％、S：0.0056％，出钢温度控制在1650℃；
(4)经过精炼调Al和补足其余合金元素后，等待浇注；
(5)所述锰矿含锰量为45％。
实施例3：
(1)本试验钢的最终成分要求C：0.05％～0.15％、Mn：4％～6％、Si<0.1％、P<0.020％、S<0.015％以及Al：0.015％～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；
(2)经过预处理后的铁水要求P：0.064％、S：0.0019％；
(3)转炉采用双联法冶炼，前半钢出钢C：2.0％、Mn：0.07％、Si：0.022％、P：0.0077％、S：0.0055％以及出钢温度为1443℃；
后半钢冶炼第2min开始逐渐加入锰矿，在20min内分5次加入锰矿，每次加入量2.0～2.5吨锰矿，最终加入之后11.8吨锰矿。第25min一次性加入铝线段1.07吨；转炉出钢过程由料斗加入800kg的锰矿，3min内加完；后半钢出钢C：0.052％、Mn：4.967％、Si：0.087％、P：0.0162％、S：0.0059％以及出钢温度控制在1658℃；
(4)经过精炼调Al和补足其余合金元素后，等待浇注；
(5)所述锰矿含锰量为45％。
上述试验钢经过精炼和连铸处理后，中包钢样和铸坯坯样的成分均满足最终要求，此法节约了贵重的锰系合金，缩短了精炼处理时间，满足了大浇次高锰钢的稳定生产。
Claims (2)
1.一种高锰钢的转炉冶炼方法，其特征在于，
(1)所述的高锰钢的化学成分按重量百分比计如下C：0.05％～0.15％、Mn：4％～6％、Si<0.1％、P<0.020％、S<0.015％以及Al：0.015％～0.05％，其余为Fe及不可避免杂质元素；
(2)预处理后的铁水要求P≤0.070％、S≤0.002％，转炉采用双联法冶炼，前半钢出钢要求钢水成分以质量百分数计为C＞1.5％、Mn<0.2％、Si<0.03％、P<0.010％、S<0.008％，出钢温度1400～1450℃；后半钢冶炼2～3min开始逐渐加入锰矿，20min内分4～5次加入锰矿，每次加入量20kg/吨钢～30kg/吨钢；之后加入铝线段，加入量为9～11kg/吨钢；转炉出钢过程由料斗加入7.5kg/吨钢～8.5kg/吨钢的锰矿，3min内加完，后半钢出钢要求钢水成分以质量百分数计为C：0.04％～0.15％、Si<0.1％、Mn：4％～6％、P<0.017％、S<0.008％、出钢温度1640～1660℃。
2.根据权利要求1所述的一种高锰钢的转炉冶炼方法，其特征在于，其特征在于，所述铝线段一次加入，所述锰矿Mn含量质量百分数＞40％。
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