CN113073168B - 一种低磷钢转炉快速冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低磷钢转炉快速冶炼方法。转炉废钢比控制在22.0～27.0％，供氧流量控制在5.2～6.0Nm3/min/t，通过控制冶炼过程的供氧枪位进一步减少吹氧时间，并配合钢包脱磷和精炼脱磷的冶炼方法实现钢水成分的稳定控制。本发明方法的实施应用，转炉冶炼周期可由32～40min降低到22～28min，成品钢P含量可控制在0.01％以内，实现了低磷钢种的快速冶炼。

Description

一种低磷钢转炉快速冶炼方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种低磷钢转炉快速冶炼方法。
背景技术
低磷钢种一般要求转炉终点磷含量控制在0.01％以内，为保证终点磷含量达标，实现转炉低磷出钢，常见的冶炼方法主要有三种：(1)转炉双联法炼钢，需两座转炉配合冶炼，其中一座转炉接受铁水和少量废钢进行脱磷，另一座转炉接受来自脱磷炉的低磷铁水进行脱碳并强化脱磷，联合两座转炉可实现高效稳定的脱磷，终点磷含量能稳定控制在0.006％以内，但该作业需要两座转炉，且脱磷炉为保证废钢在低温条件下的快速熔化，要求废钢为轻薄废钢，同时废钢比控制在10％以内；该工艺生产组织复杂，经济性欠佳。(2)转炉双渣法炼钢，在同一座转炉进行双渣法冶炼，在留渣操作的条件下，利用转炉冶炼前期低温条件快速脱磷，然后尽可能多地倒出富磷渣，之后重新造渣强化脱磷；此工艺的优点：由于倒出了富磷渣，脱磷效率高，转炉终点磷含量基本可稳定控制在0.01％以下；缺点：冶炼周期长，倒渣过程铁损较大。(3)转炉单渣大渣量法炼钢，在一个转炉内，控制转炉终点高碱度、大渣量及低温的冶炼条件，并通过等样出钢结合补吹操作，实现转炉磷含量达标；其优点是：操作相对简单，冶炼节奏相对较快；缺点：脱磷效果不稳定，补吹率高，发生补吹时冶炼节奏反而延长。
中国专利文献CN202010967370.8公开了一种缩短品种钢转炉供氧时间的方法，包括步骤有转炉采用高废钢比冶炼，供氧强度控制在4.5～5.0Nm3/min/t，最大底吹流量控制在0.15Nm3/min/t，具体通过控制冶炼过程的加料制度(额外加入升温剂等)、供氧制度和底吹制度来实现终点成分的稳定控制。以此种方法冶炼，虽可在较高的供氧强度(4.5～5.0Nm3/min/t)下，将转炉终点磷控制在目标范围内，但有以下几个不足：(1)冶炼结束需等样出钢，延长了冶炼周期；(2)为保证脱磷效果，转炉终点炉渣全铁含量相对较高，铁损较大；(3)仅靠转炉炉内脱磷实现脱磷任务，其最高的供氧强度只能做到5.0Nm3/min/t以内，难以进一步提高。
中国专利文献CN101979672A公开了一种钢包深脱磷的冶炼方法，包括步骤有：转炉出钢前，先将石灰、萤石和碳钢除尘灰压块加入钢包；转炉终点等样出钢，出钢时控制钢液氧含量不小于0.065％，磷含量不大于0.015％；出钢全过程钢包底吹氩搅拌；采用钢包扒渣操作，扒渣后钢包内的渣量控制在2kg/t以内；最终可控制终点磷含量在0.003％以内。该方法的不足之处在于：(1)要求转炉磷含量不大于0.015％，转炉终点需等样出钢且难以提高转炉供氧强度，冶炼节奏较慢；扒渣效率相对较低，扒渣铁损大。
发明内容
为了克服上述工艺的缺点，缩短转炉冶炼周期，本发明提出转炉采用高废钢比(在保证炉内热源的情况下，尽可能提高废钢比，减少入炉碳含量)、高供氧强度5.2～6.0Nm3/min/t)和低枪位冶炼(加速脱碳)，转炉吹氧时间可由14.0～15.0min降低到9.0～10.0min，可缩短吹氧时间5.0min，另外，转炉终点不等样出钢，可进一步减少等样时间2～3min，减少转炉补吹处理，又可减少3～4min。转炉冶炼终点将钢水磷含量脱至0.035％以内即可，剩余脱磷任务由出钢后完成，可在保证钢水成分达标的条件下，实现转炉快节奏冶炼。
一种低磷钢转炉快速冶炼方法，冶炼的工艺流程为：转炉冶炼→出钢脱磷→精炼脱磷→稠渣→扒渣→脱氧合金化。具体包括如下步骤：
步骤一：转炉冶炼过程控制方法为：(1)废钢比：22.0～27.0％。(2)供氧制度：供氧流量控制在5.2～6.0Nm3/min/t；吹氧0～90％，枪位1.6～1.8m；吹氧90％～100％，枪位1.5～1.6m。(3)终点控制：温度1580～1620℃，磷含量0.035％以内，碳含量0.05±0.02％，氧含量0.05％以上。
步骤二：钢包脱磷方法：出钢过程控制下渣量3～5kg/t，出钢30s加入石灰：4.0～8.0kg/t，萤石0.5～1.5kg/t，氧化铁球0.5～1.5kg/t；出钢过程底吹流量控制在2.0～4.0L/min/t。
步骤三：精炼脱磷方法：钢包到站后，立即加入石灰2.5～4.2kg/t，萤石0.4～1.2kg/t，氧化铁球0.8～1.7kg/t；之后通电升温5～10min，通电结束后钢包温度控制在1550～1580℃；精炼过程底吹流量控制在1.5～2.5L/min/t。
步骤四：稠渣方法：加入2.0～3.0kg/t石灰和2.0～3.0kg/t轻烧白云石，并搅拌1～2min，底吹流量控制在1.0～2.0L/min/t。
步骤五：扒渣方法：要求扒渣时间控制在1～3min，扒渣后钢包渣量为≤2kg/t。
步骤二和步骤三中所述的氧化铁球的成分为FeO：56％，Fe2O3：43％，P≤0.1％，余量为杂质；萤石的成分为CaF2：90.6％，SiO2：9.3％，P：0.01％，S：0.02％，余量为杂质。
步骤二中所述的钢包渣成分为CaO：47％～55％，MgO：4％～6％，SiO2：9％～13％，FeO：14％～17％，CaF2：5～10％,P2O5:2～4,Al2O3:3～5，炉渣碱度控制在5～6。
步骤三中所述的钢包渣成分为CaO：50％～55％，MgO：3％～5％，SiO2：7％～9％，FeO：17％～20％，CaF2：7～12％,P2O5:2～5,Al2O3:2～4，炉渣碱度控制在6～8。
步骤四中所述的钢包渣成分CaO：55％～60％，MgO：10％～15％，SiO2：6％～8％，FeO：10％～13％，CaF2：3～6％,P2O5:2～5,Al2O3:2～4。
本发明的技术优势主要有：(1)转炉高强度供氧，供氧强度提高至5.2～6.0Nm3/min/t，在更高的供氧强度下，进一步缩短了转炉吹氧时间且无需等样出钢，缩短转炉冶炼周期8min以上；由于在更高的供氧强度下，且不强调脱磷，可使转炉终点炉渣全铁含量更低，经济效益更加显著。(2)出钢开始后采用钢包脱磷和精炼脱磷相结合的方式，将钢水磷含量稳定脱除至0.01％以内，保证钢水磷含量达标。(3)稠渣方法为采用加石灰和轻烧白云石，提高炉渣碱度和MgO含量，可提高扒渣效率减少扒渣铁损，同时可减少炉渣对钢包砖的侵蚀。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1
120t转炉冶炼LX82A钢种，原料：铁水量103t，铁水温度1380℃，铁水硅0.47％，废钢量32t。供氧制度：冶炼过程的吹氧流量设定为5.8Nm3/min/t，吹氧量0～90％，枪位1.8m，吹氧量90％～100％，枪位1.6m；转炉终点温度：1610℃，终点碳0.051％，终点氧0.063％，终点磷含量0.032％。提枪后直接摇炉出钢，出钢30s加入石灰660kg，萤石120kg，氧化铁球100kg；出钢结束后采用滑板挡渣进行挡渣操作；出钢过程底吹氩气流量420L/min。精炼到站后加入石灰400kg，萤石100kg，氧化铁球100kg；并通电升温6min，通电结束后钢水温度1572℃，精炼脱磷处理过程氩气流量控制在250L/min；之后加入250kg石灰和350kg轻烧白云石，并搅拌2min，底吹氩气流量为180L/min；之后将钢水调运至扒渣站，扒渣时间1.2min，扒渣后钢包渣量为1.8kg/t。扒渣结束后将钢水重新调运至精炼炉，进行后期的脱氧合金化操作。
以上述方法生产，钢包脱磷后炉渣成分为CaO：53.8％，MgO：5.5％，SiO2：10.2％，FeO：16.3％，CaF2：6.4％,P2O5:4.5％,Al2O3:3.3％，炉渣碱度为5.3。精炼脱磷后钢包渣成分为CaO：54.2％，MgO：5.5％，SiO2：7.5％，FeO：18.6％，CaF2：7.5％,P2O5:3.8％,Al2O3:2.9％，炉渣碱度控制在7.3。稠渣后钢包渣成分CaO：59.6％，MgO：13.3％，SiO2：6.5％，FeO：10.3％，CaF2：3.8％,P2O5:3.6％,Al2O3:2.9％。转炉冶炼终点炉渣全铁含量为13.3％，扒渣铁损为80kg，钢包脱磷后钢水磷含量为0.012％，精炼脱磷后钢水磷含量为0.007％，成品钢水磷含量：0.008％，转炉冶炼周期22min，精炼处理周期20min。
实施例2
120t转炉冶炼LX82A钢种，原料：铁水量101t，铁水温度1392℃，铁水硅0.38％，废钢量34t。供氧制度：冶炼过程的吹氧流量设定为5.8Nm3/min/t，吹氧量0～90％，枪位1.8m，吹氧量90％～100％，枪位1.6m；转炉终点温度：1596℃，终点碳0.058％，终点氧0.057％，终点磷含量0.028％。提枪后直接摇炉出钢，出钢35s加入石灰630kg，萤石150kg，氧化铁球120kg；出钢结束后采用滑板挡渣进行挡渣操作；出钢过程底吹氩气流量450L/min。精炼到站后加入石灰400kg，萤石130kg，氧化铁球160kg；并通电升温7min，通电结束后钢水温度1568℃，精炼脱磷处理过程氩气流量控制在250L/min；之后加入250kg石灰和350kg轻烧白云石，并搅拌2min，底吹氩气流量为180L/min；之后将钢水调运至扒渣站，扒渣时间2.3min，扒渣后钢包渣量为1.2kg/t。扒渣结束后将钢水重新调运至精炼炉，进行后期的脱氧合金化操作。
以上述方法生产，钢包脱磷后炉渣成分为CaO：52.0％，MgO：4.9％，SiO2：9.4％，FeO：16.8％，CaF2：8.2％,P2O5:4.6％,Al2O3:4.1％，炉渣碱度为5.5。精炼脱磷后钢包渣成分为CaO：54.7％，MgO：5.2％，SiO2：7.9％，FeO：18.2％，CaF2：7.6％,P2O5:4.1％,Al2O3:2.3％，炉渣碱度控制在6.9。稠渣后钢包渣成分CaO：58.6％，MgO：14.5％，SiO2：6.3％，FeO：10.6％，CaF2：3.5％,P2O5:3.9％,Al2O3:2.6％。转炉冶炼终点炉渣全铁含量为12.8％，扒渣铁损为120kg，钢包脱磷后钢水磷含量为0.010％，精炼脱磷后钢水磷含量为0.005％，成品钢水磷含量：0.006％，转炉冶炼周期24min，精炼处理周期22min。
实施例3
120t转炉冶炼LX82A钢种，原料：铁水量99t，铁水温度1412℃，铁水硅0.35％，废钢量36t。供氧制度：冶炼过程的吹氧流量设定为5.5Nm3/min/t，吹氧量0～90％，枪位1.8m，吹氧量90％～100％，枪位1.6m；转炉终点温度：1586℃，终点碳0.04％，终点氧0.072％，终点磷含量0.024％。提枪后直接摇炉出钢，出钢35s加入石灰680kg，萤石150kg，氧化铁球100kg；出钢结束后采用滑板挡渣进行挡渣操作；出钢过程底吹氩气流量450L/min。精炼到站后加入石灰420kg，萤石120kg，氧化铁球160kg；并通电升温8min，通电结束后钢水温度1566℃，精炼脱磷处理过程氩气流量控制在250L/min；之后加入250kg石灰和350kg轻烧白云石，并搅拌2min，底吹氩气流量为180L/min；之后将钢水调运至扒渣站，扒渣时间3.0min，扒渣后钢包渣量为0.3kg/t。扒渣结束后将钢水重新调运至精炼炉，进行后期的脱氧合金化操作。
以上述方法生产，钢包脱磷后炉渣成分为CaO：54.0％，MgO：5.8％，SiO2：9.3％，FeO：16.2％，CaF2：6.2％,P2O5:4.3％,Al2O3:4.2％，炉渣碱度为5.8。精炼脱磷后钢包渣成分为CaO：53.8％，MgO：4.6％，SiO2：7.2％，FeO：18.1％，CaF2：8.9％,P2O5:4.1％,Al2O3:3.3％，炉渣碱度控制在7.5。稠渣后钢包渣成分CaO：59.3％，MgO：14.7％，SiO2：6.3％，FeO：10.2％，CaF2：3.5％,P2O5:3.5％,Al2O3:2.5％。转炉冶炼终点炉渣全铁含量为14.5％，扒渣铁损为160kg，钢包脱磷后钢水磷含量为0.008％，精炼脱磷后钢水磷含量为0.003％，成品钢水磷含量：0.003％，转炉冶炼周期25min，精炼处理周期23min。
对比实施例1
本转炉采用常规工艺冶炼的具体工艺步骤。
120t转炉冶炼LX82A钢种，原料：铁水量115t，铁水温度1405℃，铁水硅0.47％，废钢量20t；供氧制度：采用恒压变枪位操作，供氧流量3.8Nm3/t/min，冶炼枪位控制在1.4～2.2m；底吹制度：冶炼过程底吹流量控制在200～500Nm3/h。加料制度：供氧0～36％阶段，加入石灰4600kg，加入轻烧白云石2200kg；供氧36～85％，分别在供氧40％和50％各加入600kg和600kg石灰，供氧50％、60％和70％各加入矿石500kg、400kg和600kg。转炉冶炼结束后，下TSO测温取样，并等样出钢。转炉终点温度：1615℃，终点碳：0.068％，终点磷：0.009％，终渣碱度3.68，终渣FeO：14.8％；成分满足要求，进行出钢并合金化操作。
以上述模式冶炼，转炉冶炼终点炉渣全铁含量为17.6％，转炉供氧量：6500Nm3，供氧时间：14.6min，冶炼周期33.2min。
对比实施例2
120t转炉冶炼LX82A钢种，原料：铁水量102t，铁水温度1396℃，铁水硅0.45％，废钢量33t。供氧制度：冶炼过程的吹氧流量设定为5.8Nm3/min/t，吹氧量0～90％，枪位1.8m，吹氧量90％～100％，枪位1.6m；转炉终点温度：1605℃，终点碳0.059％，终点氧0.056％，终点磷含量0.028％。提枪后直接摇炉出钢，出钢35s加入石灰630kg，萤石150kg，氧化铁球120kg；出钢结束后采用滑板挡渣进行挡渣操作；出钢过程底吹氩气流量450L/min。精炼到站后加入石灰400kg，萤石130kg，氧化铁球160kg；并通电升温7min，通电结束后钢水温度1570℃，精炼脱磷处理过程氩气流量控制在250L/min；精炼结束后不进行稠渣操作。之后将钢水调运至扒渣站，扒渣时间5.1min，扒渣后钢包渣量为1.9kg/t。扒渣结束后将钢水重新调运至精炼炉，进行后期的脱氧合金化操作。
以上述方法生产，钢包脱磷后炉渣成分为CaO：51.8％，MgO：4.7％，SiO2：9.5％，FeO：17.0％，CaF2：8.4％,P2O5:4.7％,Al2O3:3.9％，炉渣碱度为5.5。精炼脱磷后钢包渣成分为CaO：54.2％，MgO：5.6％，SiO2：8.2％，FeO：18.4％，CaF2：7.2％,P2O5:4.1％,Al2O3:2.3％，炉渣碱度控制在6.6。
转炉冶炼终点炉渣全铁含量为13.2％，扒渣铁损为560kg，钢包脱磷后钢水磷含量为0.011％，精炼脱磷后钢水磷含量为0.005％，成品钢水磷含量：0.007％，转炉冶炼周期24min，精炼处理周期25min。
对比实施例3
120t转炉冶炼GCr15钢种，原料：铁水量104t，铁水温度1350℃，铁水硅0.49％，废钢量31t。供氧制度：冶炼过程的吹氧流量设定为5.7Nm3/min/t，吹氧量0～90％，枪位1.8m，吹氧量90％～100％，枪位1.6m；转炉终点温度：1599℃，终点碳0.059％，终点氧0.054％，终点磷含量0.030％。提枪后直接摇炉出钢，出钢35s加入石灰630kg，萤石150kg，氧化铁球120kg；出钢结束后采用滑板挡渣进行挡渣操作；出钢过程底吹氩气流量450L/min。出钢结束后，再加入250kg石灰和350kg轻烧白云石，并搅拌2min，底吹氩气流量为180L/min。之后将钢水调运至扒渣站，扒渣时间2.1min，扒渣后钢包渣量为1.3kg/t。扒渣结束后将钢水调运至精炼炉，进行后期的脱氧合金化操作。
以上述方法生产，钢包脱磷后炉渣成分为CaO：52.6％，MgO：4.8％，SiO2：9.2％，FeO：16.6％，CaF2：8.5％,P2O5:4.5％,Al2O3:3.8％，炉渣碱度为5.7。稠渣后钢包渣成分CaO：57.6％，MgO：14.3％，SiO2：7.6％，FeO：10.2％，CaF2：3.8％,P2O5:3.6％,Al2O3:2.9％。
转炉冶炼终点炉渣全铁含量为12.6％，扒渣铁损为150kg，钢包脱磷后钢水磷含量为0.014％，成品钢水磷含量：0.015％，转炉冶炼周期24min，精炼处理周期18min。

Claims (3)

1.一种低磷钢转炉快速冶炼方法，其特征在于：所述冶炼方法的工艺流程为：转炉冶炼→出钢脱磷→精炼脱磷→稠渣→扒渣；具体工艺步骤如下：
（1）：转炉冶炼过程中控制：废钢比：22.0~27.0%；供氧流量5.2~6.0Nm3/min/t；吹氧0~90%，枪位1.6~1.8m，吹氧90%~100%，枪位1.5~1.6m；终点：温度1580~1620℃，磷含量0.024~0.035%，碳含量0.05±0.02%，氧含量0.05%以上；
（2）：钢包脱磷：出钢过程控制下渣量3~5kg/t，出钢30s加入石灰4.0~8.0kg/t，萤石0.5~1.5kg/t，氧化铁球0.5~1.5kg/t；出钢过程底吹氩流量控制2.0~4.0L/min/t；
所述钢包脱磷后的钢包渣成分为CaO：47%~55%，MgO：4%~6%，SiO2：9%~13%，FeO：14%~17%，CaF2：5~10%，P2O5:2%~4%，Al2O3:3%~5%，炉渣碱度控制在5~6；
（3）：精炼脱磷：钢包到站后，立即加入石灰2.5~4.2kg/t，萤石0.4~1.2kg/t，氧化铁球0.8~1.7kg/t；之后通电升温5~10min，通电结束后钢包温度控制在1550~1580℃；精炼过程底吹氩流量控制1.5~2.5L/min/t；
所述精炼后的钢包渣成分为CaO：50%~55%，MgO：3%~5%，SiO2：7%~9%，FeO：17%~20%，CaF2：7~12% ,P2O5：2%~5%,Al2O3：2%~4%，炉渣碱度控制在6~8；
（4）：稠渣：加入2.0~3.0kg/t石灰和2.0~3.0kg/t轻烧白云石，并搅拌1~2min，底吹氩流量控制在1.0~2.0 L/min/t；
（5）：扒渣：扒渣时间控制在1~3min，扒渣后钢包渣量≤2kg/t。
2.根据权利要求1所述的低磷钢转炉快速冶炼方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）中氧化铁球的成分为FeO：56%，Fe2O3：43%，P≤0.1%，余量为杂质；萤石的成分为CaF2：90.6%，SiO2：9.3%，P：0.01%，S：0.02%，余量为杂质。
3.根据权利要求1所述的低磷钢转炉快速冶炼方法，其特征在于：步骤（4）中所述稠渣后的钢包渣成分CaO：55%~60%，MgO：10%~15%，SiO2：6%~8%，FeO：10%~13%，CaF2：3~6% ,P2O5:2%~5%,Al2O3:2%~4%。
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