CN112760443B - 一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用。本发明中所用低钒铁水包括以下质量百分比的化学成分：C：4.0～4.4％，V：0.10～0.15％，Si+Ti：0.2～0.5％，P：≤0.13％，S：≤0.06％，其余为铁和不可避免的杂质元素。本发明在不改变原工艺路线的情况下，通过对转炉炼钢过程中的工艺控制，将低钒铁水转炉冶炼终点钢水的余钒回收率提高至9％～12％，实现了钒元素的有效回收，降低了后续合金化过程中钒合金的用量，降低了炼钢成本。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用。
背景技术
钒是一种贵重金属，应用范围广，经济价值高，是一种极为重要的工业原料，可广泛用于钢铁、化工、航空航天、电子工业、生物和农业领域，钒在自然界的分布极为分散，常与其他金属共生，钒钛磁铁矿是钒的主要矿物资源，钒、铁、钛共生，一般将其冶炼成铁水后，再氧化吹炼得到钒渣作为生产钒产品的主要原料。
而在高炉冶炼低含钒铁水(钒元素质量百分含量0.1～0.15％)的过程中，转炉提钒后所得的钒渣品位较低，不适合钒化工企业的进一步加工，所以低含钒铁水一般不进行提钒操作直接炼钢，这就导致铁水中的钒元素在吹炼的过程中被氧化为V2O5转移至炉渣中，造成钒元素的浪费，且吹炼终点的余钒含量过低，在后续合金化过程中还需加入大量的钒合金，增加炼钢成本。
发明内容
针对现有技术中低钒铁水吹炼终点所得钢水中钒含量过低，导致铁水中原有的钒被浪费，后期合金化过程中还需加入大量的钒合金，导致生产成本升高的技术问题，本发明提供一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法及其应用。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法：所述低钒铁水包括以下质量百分比的化学成分：
C：4.0～4.4％，V：0.10～0.15％，Si+Ti：0.2～0.5％，P：≤0.13％，S：≤0.06％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
所述低钒铁水在顶吹转炉中冶炼，采用单渣工艺，具体包括如下步骤：
S1、转炉内装入废钢，兑入所述低钒铁水，摇直转炉，开始吹炼；所述废钢与铁水的比例为2～4:100；
S2、吹炼开始至4～6min的阶段，加入造渣料并控制氧枪枪位1.3～1.4m；
S3、S2结束后的4～6min，加入造渣料并控制氧枪枪位1.2～1.4m；
S4、S3结束后的60～90s，控制氧枪枪位至1.0～1.1m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水；
所述氧枪枪位为喷头到铁水液面的距离。
相对于现有技术：本发明通过对转炉炼钢的工艺控制，减少废钢加入量、提高吹炼终点前枪位、缩短终点前降枪吹炼时间等措施，提高了转炉终点温度和碳含量，将转炉终点温度控制在1650～1670℃，碳的百分含量控制在0.06～0.10％，抑制铁水中的钒元素进入炉渣，促进吹炼后期炉渣中V2O5的还原，提高了吹炼终点钢水的余钒含量，实现了钒元素的有效回收，降低了后续合金化过程中钒合金的用量，降低了炼钢成本。
优选地，氧枪喷孔数为3孔，吹炼过程中控制氧气流速为2.0～2.4马赫，氧枪压力0.9～1.1Mpa。
优选的氧气流速和氧气压力可以对冶炼体系进行搅拌，加速化渣剂的溶解控制冶炼体系的氧化反应速率，保证造渣过程的稳定性，避免溅渣的发生，保护炉衬。
优选地，S1中兑入的低钒铁水温度为1300～1350℃。
优选的铁水温度可以为转炉炼钢提供合适的初始热量，铁水中杂质元素的氧化成渣的效率同时保证炼钢过程的稳定，又能避免喷溅的发生。
优选地：S2、S3中加入的造渣料成分为石灰和其他造渣料，其他造渣料为轻烧白云石、生白云石、萤石等其中的一种或几种；吹炼过程中加入石灰的总质量比例为20～25kg/吨钢，加入其他造渣料的总质量质量比例为10～15kg/吨钢。
优选的转炉石灰质量比例可以最大限度的除去铁水中的杂质S、P等元素，提高渣料品质，而不造成造渣料的浪费，优选的其他造渣料的质量比例可以加速石灰溶解，改善熔渣的流动性，提高成渣速度，且能保护成渣的过程，防止喷溅，保护炉衬。
优选地，S2阶段加入所述石灰总量的1/2～2/3，S3阶段内加入剩余所述石灰；S2阶段加入其他造渣料总量的1/2～2/3，S3阶段内加入剩余所述其他造渣料。
优选的造渣料加入制度可以维持整个熔炼体系的稳定性，既能使化渣料快速溶解，加速成渣效率，又能防止喷溅，保护炉衬。
本发明实施例还提供上述低钒铁水转炉炼钢控制方法在生产HRB400E钢种中的应用，用所述吹炼终点钢水生产HRB400E钢种。将终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢。
优选地，所述HRB400E钢种中的元素含量按重量百分比计，包括：C：0.2～0.25％，Si：0.35～0.6％，Mn：0.125～0.160％，V：0.03～0.05％，P≤0.045％；S≤0.045％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.31％，Si+Ti：0.34％，P：0.118％：S：0.043％，V：0.137％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入2吨废钢，兑入99吨1315℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.2马赫，压力1.0MPa；
S2、吹炼开始后至5min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.4m，吹炼过程中加入石灰1050kg，白云石和萤石的混合物600kg；
S3、S2结束后的6min，控制氧枪枪位保持在1.3m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰1030kg，轻烧白云石和萤石的混合物588kg；
S4、S3结束后的60s，控制氧枪枪位在1.1m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.2％，Si：0.35％，Mn：0.125％，V：0.03％，P：0.045％；S：0.045％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
实施例2
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.24％，Si+Ti：0.28％，P：0.121％：S：0.039％，V：0.126％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入3吨废钢，兑入98吨1319℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.3马赫，压力1.1MPa；
S2、吹炼开始后至6min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.3m，吹炼过程中加入石灰1100kg，白云石和萤石的混合物750kg；
S3、S2结束后的4min，控制氧枪枪位保持在1.2m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰1056kg，生白云石和萤石的混合物720kg；
S4、S3结束后的75s，控制氧枪枪位在1.0m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.22％，Si：0.40％，Mn：0.135％，V：0.04％，P：0.04％；S：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
实施例3
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.27％，Si+Ti：0.19％，P：0.114％：S：0.034％，V：0.122％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入2吨废钢，兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.2马赫，压力1.1MPa；
S2、吹炼开始后至4min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.3m，吹炼过程中加入石灰1630kg，白云石和萤石的混合物790kg；
S3、S2结束后的5min，控制氧枪枪位保持在1.4m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰845kg，生白云石和轻烧白云石的混合物398kg；
S4、S3结束后的90s，控制氧枪枪位在1.1m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.24％，Si：0.45％，Mn：0.145％，V：0.05％，P：0.03％；S：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例1
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.27％，Si+Ti：0.19％，P：0.114％：S：0.034％，V：0.122％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入7吨废钢，兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.2马赫，压力1.1MPa；
S2、吹炼开始后至4min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.3m，吹炼过程中加入石灰1630kg，白云石和萤石的混合物790kg；
S3、S2结束后的5min，控制氧枪枪位保持在1.4m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰845kg，生白云石和轻烧白云石的混合物398kg；
S4、S3结束后的90s，控制氧枪枪位在1.1m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.24％，Si：0.45％，Mn：0.145％，V：0.05％，P：0.03％；S：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例2
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.27％，Si+Ti：0.19％，P：0.114％：S：0.034％，V：0.122％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入2吨废钢，兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.2马赫，压力1.1MPa；
S2、吹炼开始后至4min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.3m，吹炼过程中加入石灰1630kg，白云石和萤石的混合物790kg；
S3、S2结束后的6min，控制氧枪枪位保持在1.4m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰845kg，生白云石和轻烧白云石的混合物398kg；
S4、S3结束后的90s，控制氧枪枪位在0.9m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.24％，Si：0.45％，Mn：0.145％，V：0.05％，P：0.03％；S：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例3
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.27％，Si+Ti：0.19％，P：0.114％：S：0.034％，V：0.122％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入2吨废钢，兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.2马赫，压力1.1MPa；
S2、吹炼开始后至4min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.6m，吹炼过程中加入石灰1630kg，白云石和萤石的混合物790kg；
S3、S2结束后的6min，控制氧枪枪位保持在1.4m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰845kg，生白云石和轻烧白云石的混合物398kg；
S4、S3结束后的90s，控制氧枪枪位在1.1m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.24％，Si：0.45％，Mn：0.145％，V：0.05％，P：0.03％；S：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例4
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法。低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.27％，Si+Ti：0.19％，P：0.114％：S：0.034％，V：0.122％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入2吨废钢，兑入99吨1326℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.2马赫，压力1.1MPa；
S2、吹炼开始后至4min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.3m，吹炼过程中加入石灰1630kg，白云石和萤石的混合物790kg；
S3、S2结束后的6min，控制氧枪枪位保持在1.4m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰845kg，生白云石和轻烧白云石的混合物398kg；
S4、S3结束后的180s，控制氧枪枪位在1.1m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水。
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.24％，Si：0.45％，Mn：0.145％，V：0.05％，P：0.03％；S：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
对比例5：
一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，低钒铁水中包括以下质量百分比的元素：C：4.28％，Si+Ti：0.37％，P：0.114％：S：0.041％，V：0.128％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
S1、转炉内装入7吨废钢，兑入96吨1321℃含有上述质量百分比元素的低钒铁水，摇直转炉开始供氧吹炼，氧枪喷孔数为3孔，氧气流速为2.2马赫，压力1.1MPa；
S2、吹炼开始后至5min的阶段，控制氧枪枪位保持在1.6m，吹炼过程中加入石灰1300kg，白云石和萤石的混合物780kg；
S3、S2结束后的5min，控制氧枪枪位保持在1.4m，保持原氧压和流速继续吹炼，吹炼过程中加入石灰620kg，生白云石和轻烧白云石的混合物468kg；
S4、S3结束后的180s，控制氧枪枪位在0.9m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水；
测量所得终点钢水的碳含量、温度、钒含量后将所得终点钢水转移至后工序，经LF精炼、连铸后生产HRB400E型钢，具体包括以下质量百分比的成分：C：0.24％，Si：0.45％，Mn：0.145％，V：0.05％，P：0.03％；S：0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
效果例
各实施例&对比例吹炼终点温度、碳含量、钒含量及钒回收率的结果如表1所示。
表1实施效果
由表1中的实施效果可见，本发明实施例中转炉终点所得钢水中碳元素的质量百分含量为0.06～0.10％，终点温度为1650～1670℃，钒回收率为9～12％，可见本申请通过减少废钢加入量，提高后期吹炼枪位，缩短终点前降枪吹炼时间等方式，提高了终点温度和碳含量，实现了钒元素的有效回收，降低了后续合金化过程中钒合金的用量，节约了成本。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，所述低钒铁水包括以下质量百分比的化学成分：
C：4.0～4.4％，V：0.10～0.15％，Si+Ti：0.2～0.5％，P：≤0.13％，S：≤0.06％，其余为铁和不可避免的杂质元素；
所述低钒铁水在顶吹转炉中冶炼，采用单渣工艺，具体包括如下步骤：
S1、转炉内装入废钢，兑入所述低钒铁水，摇直转炉，开始吹炼；所述废钢与铁水的质量比例为2～4:100；
S2、吹炼开始至4～6min的阶段，加入造渣料并控制氧枪枪位1.3～1.4m；
S3、S2结束后的4～6min，加入造渣料并控制氧枪枪位1.2～1.4m；
S4、S3结束后的60～90s，控制氧枪枪位至1.0～1.1m，吹炼结束后出钢，得到终点钢水，所述终点钢水中碳元素的质量百分含量为0.06～0.10％，转炉终点温度为1650～1670℃。
2.根据权利要求1所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，炼钢所用转炉氧枪喷孔数为3孔，吹炼过程中控制氧气流速为2.0～2.4马赫，氧枪压力0.9～1.1Mpa。
3.根据权利要求1所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，S1中兑入的所述低钒铁水的温度为1300～1350℃。
4.根据权利要求1所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，S2、S3加入的造渣料的成分为石灰和其他造渣料。
5.根据权利要求4所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，所述其他造渣料为轻烧白云石、生白云石、萤石其中的一种或几种。
6.根据权利要求4所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，所述石灰的总加入量为20～25kg/吨钢，所述其他造渣料的总加入量为10～15kg/吨钢。
7.根据权利要求6所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，S2阶段加入所述石灰总加入量的1/2～2/3，S3阶段内加入剩余所述石灰。
8.根据权利要求6所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法，其特征在于，S2阶段加入所述其他造渣料总加入量的1/2～2/3，S3阶段内加入剩余所述其他造渣料。
9.权利要求1～8任一项所述的低钒铁水转炉炼钢的控制方法在生产HRB400E钢种中的应用，其特征在于，用所述终点钢水生产HRB400E钢种。
10.根据权利要求9所述的应用，所述HRB400E钢种中的元素含量按重量百分比计包括：C：0.2～0.25％，Si：0.35～0.6％，Mn：0.125～0.160％，V：0.03～0.05％，P≤0.045％；S≤0.045％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
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