CN109778054B

CN109778054B - 一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法

Info

Publication number: CN109778054B
Application number: CN201910032100.5A
Authority: CN
Inventors: 杨峰; 罗海明; 张嘉华; 刘少峰; 陈�胜; 魏晓东; 段云波; 董磊
Original assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Baotou Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2039-01-14
Also published as: CN109778054A

Abstract

本发明涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法，其包括：KR铁水预处理；转炉冶炼：控制终渣碱度范围在3.0～4.5，终点吹炼温度为1600～1620℃范围；挡渣出钢：出钢过程中不加钢水脱氧剂和炉渣脱氧剂；LF精炼：精炼过程中造高碱度炉渣，钢包底吹氩气搅拌，钢水温度为1520～1560℃；扒渣，重新造渣；脱氧处理。该工艺可以使用磷含量高于0.160％的铁水生产的钢水，处理成分P元素含量可以稳定达到0.005％以内，最低可以达到0.002％，可以满足各钢种对钢水成分P含量的要求，也可以实现生产超低磷钢的目的，工艺控制过程稳定可靠。

Description

一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，特别涉及一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法。

背景技术

磷是钢中的有害元素，磷会导致钢韧脆转变温度升高，恶化钢的冲击韧性，引起冷脆。磷还是钢中强偏析元素，在钢水凝固过程中易导致铸坯中心偏析，引起铸坯中间裂纹。磷来源于炼铁原料所用的矿石，脱磷是炼钢的主要任务之一。目前高品质品种钢如汽车钢、低温油气管线钢、工业纯铁等产品对钢水磷含量要求都很低。钢铁厂在成本控制方面不断加强，低成本高磷矿石的使用引起的铁水磷含量过高，对炼钢工艺控制提出了新的挑战。因此开发钢铁冶金新工艺进一步提高脱磷效率，满足品种钢对钢水成分磷含量的要求成为本领域技术人员的共同目标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法。

本发明提供一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法，其包括如下步骤：

KR铁水预处理：高磷铁水中的P的含量大于0.160％；

转炉冶炼：控制终渣碱度范围在3.0～4.5，终点吹炼温度为1600～1620℃范围；

挡渣出钢：出钢过程中钢包底吹氩气搅拌，并且不加钢水脱氧剂和炉渣脱氧剂；

LF精炼：精炼过程中并造高碱度炉渣，钢包底吹氩气搅拌，钢水温度为1520～1560℃；

扒渣，重新造渣；

脱氧处理。

进一步地，转炉冶炼过程中，控制终渣碱度为3.8，终点吹炼温度为1612℃。

进一步地，出钢前钢包底部吹氩气搅拌1～2min。

进一步地，LF精炼过程中控制钢水温度为1530～1550℃。

进一步地，脱氧处理具体为：向钢水中加入铝粒进行脱氧。

进一步地，脱氧处理在LF工位或者RH工位进行。

相对于现有技术，本发明提供的用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法具有如下优点：

1，从钢水脱磷反应的热力学和动力学所需条件出发，设计了全新的炼钢工艺流程，充分发挥钢铁冶炼各工序的脱磷反应能力，最大限度的降低钢水磷含量。

2，开创性的设计了转炉炉外钢水脱磷即上述LF精炼工艺，钢水综合脱磷效率可以达到97％以上，能够稳定生产P含量低于0.005％的钢水，最低P含量可以达到0.002％以内，可以满足各钢种对钢水P含量的要求。

3，将炼钢任务分解到不同工序，如将脱硫任务设计在铁水预脱硫环节完成、在LF炉进行脱磷处理，能够高效、协同、稳定的实现炼钢工艺控制目标，并有效降低钢铁冶炼生产成本。

4，使用该工艺方法可以直接利用高磷铁水,生产低磷钢，而无需进行铁水脱磷预处理或采用转炉双渣法冶炼，从而避免可能需要增加的炼钢工序和成本。

综上所述，本发明根据冶金热力学和动力学原理，充分挖掘、发挥各工序冶金单元的功能，重新设计、优化了炼钢工艺流程，实现了高效、协同、稳定的除磷效果。

具体实施方式

本发明公开了一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明提供一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法，采用该工艺可以使用高磷铁水生产的钢水，成分P元素含量可以稳定达到0.005％以内，最低可以达到0.002％，可以满足各钢种对钢水成分P含量的要求。

包括如下步骤：

KR铁水预处理：该过程中使用的铁水中的P的含量可大于0.160％，即本申请所述的高磷铁水；具体而言，该预处理可以为向高磷铁水中加入白灰CaO和萤石CaF₂造渣脱硫并进行搅拌。

转炉冶炼：控制终渣碱度范围在3.0～4.5，终点吹炼温度为1600～1620℃范围；控制上述工艺条件的作用在于：营造高碱低温环境，利用冶炼前期钢水温度低的热力学条件脱磷，一方面可以降低钢水中磷含量，另一方面在此条件下，渣中磷酸钙仅有少量分解出P₂O₅，钢水回磷量得到控制。作为本发明的优选方案，制终渣碱度为3.8，终点吹炼温度为1612℃。

挡渣出钢：出钢过程中钢包底吹氩气搅拌，并且不加钢水脱氧剂和炉渣脱氧剂；出钢时采用挡渣技术，优选地，出钢过程加入白灰提高渣碱度，避免出钢后钢水回磷；出钢过程中不加钢水脱氧剂和炉渣脱氧剂，保持钢水和炉渣高氧化性，通过钢包底吹氩气搅拌及出钢过程中钢流对炉渣的冲混作用，促进钢渣进一步混合，使脱磷反应可以继续进行。进一步地，出钢前钢包底部吹氩气搅拌1～2min，促进碳氧反应的同时可以使钢渣脱磷反应继续进行。

LF精炼：精炼过程中钢包底吹氩气搅拌并造高碱度炉渣，钢水温度为1520～1560℃；此工序中，可以加入等造高碱度炉渣进一步地可以加入稀渣剂，以改善炉渣流动性。造高碱度炉渣，此时钢渣保持高氧化性，钢水温度范围在1520～1560℃范围，热力学条件有利于脱磷反应进行，另外在LF整个处理过程中，钢包底吹氩气搅拌提供了良好的反应动力学条件，LF处理过程脱磷率可以达到80％以上，磷含量可以达到0.003％以下。作为本发明的优选方案，钢水温度为1530～1550℃，，更优选的为1540℃。

扒渣，重新造渣：其作用在于避免后期钢水回磷，确保钢水磷含量保持稳定。

脱氧处理，该工序具体可以为向钢水中加入铝粒进行脱氧。脱氧处理可以在LF工作进行，也可以在RH工位进行，在RH工位可以根据钢种成分设计采用轻处理模式，暨利用钢中碳来脱氧，或采用深脱碳模式生产超低碳钢。

本发明提供一种用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法具有如下优点：

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1

1，KR铁水预处理：连续冶炼生产的7炉钢铁水标号依次为1～7，经KR脱硫预处理后入炉铁水情况如表1，S含量均为0.001％，P含量范围为0.155～0.167％。

表1 KR脱硫处理后入炉铁水情况(％)

2，转炉冶炼：控制终渣碱度，终点吹炼温度；挡渣出钢，出钢前钢包底部吹氩气搅拌1～2min，出钢过程中钢包底吹氩气搅拌，并且不加钢水脱氧剂和炉渣脱氧剂；转炉冶炼终点温度、终渣碱度以及出钢钢水成分列于表2。由表2可知，出钢P含量为0.0065～0.0123％，平均脱磷率为94.1％。进一步的，通过控制终点温度在1600～1620℃可以进一步降低P含量至0.01％以下，温度过高不利于脱磷反应的进行。

表2 转炉终点出钢成分(％)、吹炼终点温度(℃)及终渣碱度

标号	C	P	S	终点温度	终渣碱度
						1	0.034	0.0092	0.0042	1617	3.0
2	0.038	0.0065	0.0036	1625	4.1
						3	0.053	0.0063	0.0041	1612	3.8
4	0.037	0.0123	0.0034	1637	3.9
						5	0.033	0.008	0.0034	1602	3.7
6	0.029	0.0118	0.0045	1616	3.2
						7	0.044	0.0115	0.0026	1621	4.5

3，LF精炼：精炼过程中钢包底吹氩气搅拌并造高碱度炉渣，钢水温度以及LF处理后钢水成分列于表3。如表3，经LF处理后，钢水P含量范围为0.0015～0.0045％，均在0.005％以下，最低可以控制在0.002％以下，LF处理平均脱磷率为70.8％。各工序钢水综合脱磷率达到98.2％，脱磷效率极高。

表3 LF脱P处理后钢水成分(％)

标号	C	P	S	钢水温度(℃)
					1	0.034	0.0027	0.0048	1520
2	0.027	0.0017	0.0036	1530
					3	0.037	0.0015	0.0039	1540
4	0.033	0.0045	0.0033	1530
					5	0.031	0.0027	0.0043	1540
6	0.030	0.0028	0.0048	1550
					7	0.033	0.0038	0.0024	1560

4，扒渣，加入合成渣重新造渣；

5，RH脱碳脱氧：真空度为90Pa，处理20min，根据脱碳后氧的含量计算加入铝粒进行脱氧并设备中进行循环，处理10min，RH真空深脱碳脱氧后钢水成分列于表4。

表4 RH离位钢水成分(％)

标号	C	Si	P	S	Alt
						1	0.0005	0.002	0.0028	0.0047	0.022
2	0.0003	0.002	0.0021	0.0040	0.011
						3	0.0004	0.001	0.0018	0.0041	0.014
4	0.0001	0.002	0.0048	0.0039	0.005
						5	0.0001	0.002	0.0026	0.0040	0.015
6	0.0002	0.001	0.0029	0.0046	0.010
						7	0.0007	0.002	0.0039	0.0033	0.019

实施例2

1，KR铁水预处理：连续冶炼生产的4炉钢铁水标号依次为8～11，经KR脱硫预处理后入炉铁水情况如表5，S含量均为0.001％，P含量范围为0.137～0.142％。

表5 KR脱硫处理后入炉铁水情况

标号	Si(％)	Mn(％)	P(％)	S(％)	温度(℃)
						8	0.37	0.57	0.141	0.001	1247
9	0.52	0.65	0.142	0.001	1280
						10	0.50	0.60	0.137	0.001	1271
11	0.40	0.61	0.137	0.001	1276

2，转炉冶炼：控制终渣碱度，终点吹炼温度；挡渣出钢，出钢前钢包底部吹氩气搅拌1～2min，出钢过程中钢包底吹氩气搅拌，并且不加钢水脱氧剂和炉渣脱氧剂；转炉冶炼终点温度、终渣碱度以及出钢钢水成分列于表6。由表2可知，出钢P含量为0.010～0.012％。

表6 转炉终点出钢成分(％)及吹炼终点温度(℃)

标号	C	Mn	P	S	终点温度
						8	0.035	0.10	0.011	0.004	1601
9	0.033	0.09	0.010	0.004	1618
						10	0.034	0.06	0.012	0.003	1615
11	0.033	0.06	0.011	0.003	1615

3，LF精炼：精炼过程中钢包底吹氩气搅拌并造高碱度炉渣，钢水温度依次为1520℃，1530℃，1540℃，1550℃。LF处理过程钢水成分列于表7。

表7 LF处理过程钢水成分(％)

4，RH脱碳脱氧：真空度为90Pa，处理20min，根据脱碳后氧的含量计算加入铝粒进行脱氧并设备中进行循环，处理10min，RH真空深脱碳脱氧后钢水成分列于表8。由于没有做扒渣处理，RH处理过程随着炉渣中氧化性的降低，炉渣中磷被还原到钢水中，导致钢水P含量有所升高。

表8 RH离位钢水成分(％)

标号	C	Si	Mn	P	S	Alt
							8	0.0007	0.003	0.06	0.0030	0.0046	0.022
9	0.0005	0.001	0.05	0.0031	0.0048	0.013
							10	0.0008	0.002	0.05	0.0044	0.0041	0.019
11	0.0005	0.001	0.05	0.0032	0.0043	0.014

由上述内容可知，采用本发明提供的脱磷工艺新方法，该工艺可以使用磷含量高于0.160％的铁水生产的钢水，处理成分P元素含量可以稳定达到0.005％以内，最低可以达到0.002％，可以满足各钢种对钢水成分P含量的要求，也可以实现生产超低磷钢的目的，工艺控制过程稳定可靠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种使用高磷铁水生产超低磷钢的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

KR铁水预处理：高磷铁水中的P的含量大于0.160％；

LF精炼：精炼过程中造高碱度炉渣，钢包底吹氩气搅拌，钢水温度为1520～1560℃；

扒渣，重新造渣；

脱氧处理。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，转炉冶炼过程中，控制终渣碱度为3.8，终点吹炼温度为1612℃。

3.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，出钢前钢包底部吹氩气搅拌1～2min。

4.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，LF精炼过程中控制钢水温度为1530～1550℃。

5.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，脱氧处理具体为：向钢水中加入铝粒进行脱氧。

6.根据权利要求5的工艺方法，其特征在于，脱氧处理在LF工位或者RH工位进行。