CN112301180A - 一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法。本发明提供一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法,该方法利用转炉优越的动力学条件快速脱碳以及转炉过程中吹氧过程中，氧与大量硅铁、铝粒等合金元素发生氧化放热反应产生的化学热代替电炉电能热来熔化锰合金，该技术改变了长期以来，超高锰钢锰合金化只能通过电炉或中频炉的方式完成这一现状，解决了传统工艺电炉锰合金化过程中大量锰合金熔化时间周期长、钢水均匀性差、锰收得率差、成本高的问题。

Description

一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法。
背景技术
高锰钢同时具有碳钢优良的焊接性能、高强度和不锈钢高延伸性、无磁性、形变诱导等特性，建筑隔音用高锰钢、变压器用高锰无磁钢、超低温压力容器用高锰钢均作为高锰钢的代表，成为全球研究的热点，高锰钢中的锰含量从20-25％之间，通过锰含量代替铬镍含量，高锰钢为碳钢中的不锈钢。
高锰钢冶炼生产最大难题就是锰合金化，传统工艺采取电炉或中频炉的方式完成锰合金化，在100吨电炉需要加入30-40吨电解锰，才能使得钢水锰含量达到20-25％，锰合金化周期长、锰收得率差、成本高，另外电炉或中频炉动力学条件差，造成钢水流动性差、成分均匀性差。为了解决以上问题，必须寻找出一种比传统工艺更短、更经济的锰合金化技术。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述现有技术现状，提出一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了实现所述目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法，包括以下步骤：
S1、铁水预处理,脱磷铁水初始碳含量一般在2.8％-3.5％，初始温度一般在1350℃～1400℃之间，高炉铁水脱P处理，为后续冶炼创造条件，磷脱到0.0015％以下，同时为使高碳锰铁合金加入时铁水温度达到碳锰转化温度以上，以最大限度实现“脱碳保锰”目的。
S2、主脱碳升温：兑入总出钢量五分之四的脱P铁水，开始吹炼，过程中加入焦炭，提高炉内温度，侧吹O2和Ar，终点碳含量达到目标值。
S3、一次锰合金化：MnO升高使氧化阶段炉渣稀化，影响CO逸出，使脱碳变得困难，锰的合金化分两个阶段进行。
S4、脱碳脱氧：调整O2：Ar的比例进行动态脱碳，吹炼到终点，加入Al粒，对钢水进行脱氧，之后电解锰分批加入炉内，同时每批电解锰加入时加少量Al粒，对钢水进行升温、成分调整。
S5、二次锰合金化：使用纯度更高的电解锰，分3～4批加入，每批4～5吨电解锰，同时配加3kg/t铝粒氧化升温，取样测成分，依据检测结果微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站，出站后经过还原、扒渣得到合格的锰合金化钢水，钢水经LF炉连铸。
进一步地，所述步骤S1中超高锰钢按重量百分比计锰含量25-32％。
进一步地，所述步骤S2中侧吹风枪O2:Ar比例分别按1:1～2和1:1～3控制，终点碳含量达到目标值0.30～0.38％，依据不同高锰钢碳含量实际调节。
进一步地，步骤S3中所述锰的合金化的两个阶段分别为：一次锰合金化首先加入2～4吨经济性更好的高碳锰铁，取消顶枪供氧，侧吹氧气和氩气混合气体，随后加入1～3吨纯度更高的电解锰，终点碳含量控制在0.30～0.38％。
进一步地，所述步骤S4中调整O2：Ar的比例进行动态脱碳，吹炼到终点碳0.15～0.19％，加入Al粒，对钢水进行脱氧，之后电解锰分批加入炉内，同时每批4～5吨电解锰加入时加少量Al粒，对钢水进行升温、成分调整。此过程中调整O2：Ar的比例3：1～5：1之间，减少氧气增大氩气，加大搅拌功率，利用气体吹动钢液的流场，使锰合金快速熔入钢液。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)经脱P处理后的铁水S、P低，降低了后续转炉负荷，提高了转炉生产效率，缩短冶炼周期。
2)利用转炉侧吹不同比例氧氩混合气体降低CO分压，实现高效脱碳，同时利用转炉良好的侧吹动力学条件可获得较高的锰金属收得率。
3)“加入焦炭，铝粒”发热元素，转炉内热量充足，动力学条件好，实现快速合金化，冶炼周期短；
4)转炉炉内两次锰合金化时，先加入部分高碳锰合金，实现合金化同时且能提供部分碳元素达到升温作用，还能节约合金成本，后来加入的电解锰保证钢中的锰含量。
5)本发明解决了高锰钢锰合金化过程中原有工艺脱碳效率低、冶炼周期长、金属收得率低的问题，为后续连铸工艺提供了合理的工序配匹时间，缩短了生产工艺流程，有效的降低了生产成本，大幅度释放了冶炼产能，取得了显著的经济效益，具有重要的推广价值。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施实例。
为了实现所述目的，本发明具体采用如下技术方案。
一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法,包括以下步骤：
工艺流程：铁水预处理→主脱碳升温→一次锰合金化→脱氧→二次锰合金化→还原→扒渣→合格锰合金化钢水→LF→连铸。
所述铁水预处理中脱磷铁水初始碳含量一般在2.8％-3.5％，初始温度一般在1350℃-1400℃之间，高炉铁水脱P处理，为后续冶炼创造条件，磷脱到0.0015％以下，同时为使高碳锰铁合金加入时铁水温度达到碳锰转化温度以上，以最大限度实现“脱碳保锰”目的。
所述主脱碳升温中兑入总出钢量4/5的脱P铁水，开始吹炼，过程中加入焦炭，提高炉内温度。此阶段O2：Ar的比例高，总气量大，侧吹风枪O2:Ar比例分别按1:1～2和1:1～3控制，终点碳含量达到目标值0.30～0.38％，依据不同高锰钢碳含量实际调节。
所述一次锰合金化过程中，MnO含量不断升高，使氧化阶段炉渣稀化，影响CO逸出，使脱碳变得困难。锰的合金化分两个阶段进行，一次锰合金化加入2～4吨经济性更好的高碳锰铁，取消顶枪供氧，侧吹氧气和氩气混合气体，随后加入1～3吨纯度更高的电解锰，终点碳含量控制在0.30～0.38％。
所述脱碳脱氧中调整O2：Ar的比例进行动态脱碳，吹炼到终点0.15～0.19％，加入Al粒，对钢水进行脱氧，之后电解锰分批加入炉内，同时每批4～5吨电解锰加入时加少量Al粒，对钢水进行升温、成分调整。此过程中调整O2：Ar的比例3：1～5：1之间，减少氧气增大氩气，加大搅拌功率，利用气体吹动钢液的流场，使锰合金快速熔入钢液。
所述二次锰合金化中使用纯度更高的电解锰，分3～4批加入，每批4～5吨电解锰，同时配加3kg/t铝粒氧化升温，取样测成分，依据检测结果微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站，出站后经过还原、扒渣得到合格的锰合金化钢水，钢水经LF炉连铸。
表1中列出了实施例中六种不同锰含量下的钢种化学成分、锰收得率、冶炼时间，其具体变化下表所述：
Figure BDA0002708165110000051
从表1可以看出从表中中可以看出实例钢种通过6次试验，锰含量25-32％之间，锰收得率从75.3％提高到得到92-98％之间，冶炼时间从378分钟逐步降低到80分钟左右，处于稳定状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法，包括以下步骤：
S1、铁水预处理,脱磷铁水初始碳含量一般在2.8％-3.5％，初始温度一般在1350℃～1400℃之间，高炉铁水脱P处理，为后续冶炼创造条件，磷脱到0.0015％以下，同时为使高碳锰铁合金加入时铁水温度达到碳锰转化温度以上，以最大限度实现“脱碳保锰”目的。
S2、主脱碳升温：兑入总出钢量五分之四的脱P铁水，开始吹炼，过程中加入焦炭，提高炉内温度，侧吹O2和Ar，终点碳含量达到目标值。
S3、一次锰合金化：MnO升高使氧化阶段炉渣稀化，影响CO逸出，使脱碳变得困难，锰的合金化分两个阶段进行。
S4、脱碳脱氧：调整O2：Ar的比例进行动态脱碳，吹炼到终点，加入Al粒，对钢水进行脱氧，之后电解锰分批加入炉内，同时每批电解锰加入时加少量Al粒，对钢水进行升温、成分调整。
S5、二次锰合金化：使用纯度更高的电解锰，分3～4批加入，每批4～5吨电解锰，同时配加3kg/t铝粒氧化升温，取样测成分，依据检测结果微调，喂SiCaBa线进行对氧化铝进行变性处理，弱吹均匀化处理后出站，出站后经过还原、扒渣得到合格的锰合金化钢水，钢水经LF炉连铸。
2.根据权利要求1所述的一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法，其特征在于：所述步骤S1中超高锰钢按重量百分比计锰含量25-32％。
3.根据权利要求1所述的一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法，其特征在于：所述步骤S2中侧吹风枪O2:Ar比例分别按1:1～2和1:1～3控制，终点碳含量达到目标值0.30～0.38％，依据不同高锰钢碳含量实际调节。
4.根据权利要求1所述的一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法，其特征在于：步骤S3中所述锰的合金化的两个阶段分别为：一次锰合金化首先加入2～4吨经济性更好的高碳锰铁，取消顶枪供氧，侧吹氧气和氩气混合气体，随后加入1～3吨纯度更高的电解锰，终点碳含量控制在0.30～0.38％。
5.根据权利要求1所述的一种超高锰钢非电炉铝发热模式锰合金化方法，其特征在于：所述步骤S4中调整O2：Ar的比例进行动态脱碳，吹炼到终点碳0.15～0.19％，加入Al粒，对钢水进行脱氧，之后电解锰分批加入炉内，同时每批4～5吨电解锰加入时加少量Al粒，对钢水进行升温、成分调整，此过程中调整O2：Ar的比例3：1～5：1之间，减少氧气增大氩气，加大搅拌功率，利用气体吹动钢液的流场，使锰合金快速熔入钢液。
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