CN113337772A - 一种使用提钒半钢生产if钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，包括下述步骤：铁水提钒→半钢脱硫→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸；生产的IF钢的化学成分组成及其质量百分比为：C≤0.004%、Si≤0.03%、Mn：0.10‑0.20%、P≤0.012%、S≤0.008%、Ti：0.055‑0.070%、ALs：0.020‑0.045%、N≤0.0040%、O≤10ppm；其余为Fe及不可避免杂质。本发明提供的方法在保证脱磷效果的同时达到提钒的目的，且生产工艺稳定。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体属于一种使用提钒半钢生产IF钢的方法。
背景技术
随着钒在钢铁及其他行业中的应用越来越广泛，钒产物所带来的经济效益越来越高，含钒铁水经过提钒处理后，半钢中C，Mn，Si成份含量远低于正常铁水，吹炼过程中化学热源少，渣系成份单一，后续转炉冶炼在温度控制，造渣和脱磷方面都有较大的难度。
目前现有的含钒铁水生产IF钢工艺为了保证将钢水终点磷含量控制在0.013%以下，舍弃了铁水提钒过程变为脱磷，具体的流程为含钒铁水→脱磷转炉→复合喷吹脱硫→半钢入转炉冶炼的生产模式，这种生产模式严重影响了钒渣产量，造成大量的钒元素流失。
发明内容
为了解决上述钒元素大量流失的问题，本发明提供了一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，在保证脱磷效果的同时达到提钒的目的，且生产工艺稳定。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，包括下述步骤：铁水提钒→半钢脱硫→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸。
所述铁水提钒：将成分合适的铁水送入提钒炉内进行提钒处理，以质量百分比计算，尽量选取S、P含量低的铁水，其中S≤0.06%，P≤0.12%。提钒过程中采用粗氧提钒，控制吹炼温度为1300-1400℃之间，确保提钒率，同时在吹炼过程中加入破碎料进行第一步脱磷处理，加入适量台铝、硅锰合金和硅铁对半钢进行氧化性调整，补充热量，为下一步脱硫做提前处理。所述提钒处理后得到的半钢：T＞1360℃，3.7%≤C≤4.0%，P≤0.11%，Si，Mn均为痕迹。
所述半钢脱硫：将提钒后的半钢吊至脱硫工序，对半钢进行复合喷吹脱硫和扒渣处理，包括：（1）将盛有高炉铁水的铁包在脱硫站通过复合脱硫法进行脱硫处理；（2）将脱硫处理后的铁水通过扒渣机进行扒渣处理，脱硫后半钢S≤0.003%，扒渣率≥98%。
所述转炉冶炼：将脱硫后半钢送入脱碳转炉进行冶炼，严格控制过程温度和渣况，提高脱磷效率。出钢过程中加入精炼渣与小粒灰，进行不脱氧出钢，使用滑板进行挡渣操作，减少下渣量，出钢终点P含量接近边缘时可使用挡渣塞，确保挡渣效果，控制出钢时间为6-8min。吹炼过程中通过控制氧化性，降低微量元素含量，转炉终点氧按照目标700-900ppm控制，终点氧高于900-1000ppm，出钢过程加入适量低氮底氮增碳剂进行终点氧控制。以质量百分比计算，所述脱碳转炉出钢钢水1650℃≤T≤1670℃，0≤C≤0.04%，P ≤0.010%，S≤0.008%。
所述LF精炼：对所述钢水进行LF精炼处理，通过添加适量中碳锰铁进行钢种锰含量的调节和补热，Mn合金加入量以钢水中Mn元素不超过上限为标准；精炼过程中加入少量石灰保证埋弧效果，氩站氧含量接近或超过900ppm时可在出钢前加入适量铝制改制剂脱除部分渣中氧进行顶渣改质，避免出现泡沫渣情况，影响后续RH炉处理。以质量百分比计算，LF炉精炼处理后的钢水，1610℃≤T≤1620℃，0≤C≤0.04%，0.10%≤Mn≤0.20%，0≤Si≤0.01%，P ≤0.010%，S≤0.008%。
所述RH精炼：将上述钢水进行RH炉循环脱气处理，RH处理过程中：极限真空度不高于300kpa，纯脱气时间在6-12min，排气时间20-40min，镇静时间15-20min，在处理过程中进行Ti合金化和Mn元素的成分微调，达到控制要点要求后出钢。出钢钢水：1580℃≤T≤1590℃，0≤C≤0.003%，0.10≤Mn≤0.20%，0≤Si≤0.02%，0.060%≤Ti≤0.070%，P≤0.010%，S≤0.007%，N≤0.0030%，O：≤10ppm。
所述连铸工艺：采用保护浇铸，使用无碳覆盖剂，头炉覆盖剂600-1500kg，连拉200-600kg，头炉过热度20-45℃，连拉炉次过热度20-40℃，连铸增碳不超过0.0009%。
本发明所生产的IF钢，其化学成分组成及其质量百分比为：C：≤0.004%、Si：≤0.03%、Mn：0.10-0.20%、P：0.012%、S≤0.008%、Ti：0.055-0.070%、ALs：0.020-0.045%、N：≤0.0040%、O：≤10ppm；其余为Fe及不可避免杂质。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明通过钛强化，降低锰含量的成分设计，并通过对各工艺参数进行合理控制，获得了屈服强度≤300MPa，抗拉强度≤360MPa，伸长率≥33%的IF钢板。
2、本发明提供的IF钢生产方法中增加了提钒工艺，提钒后的半钢进入脱硫工序，钒渣进行下一步处理，可产生经济效益。
3、本发明在提钒转炉阶段使用硅锰合金以及台铝进行脱氧，提高了脱硫效率，还根据低温提钒的特点增加了脱磷功能。
4、本发明提供的方法中提高了转炉出钢的氧含量，可减少吹炼过程中对转炉耐材的腐蚀。
5、本发明在转炉阶段出钢不使用铝制脱氧剂，仅在出钢终点氧超过900ppm时使用低氮增碳剂进行转炉终点氧控制，可有效避免使用铝制品脱氧生产的夹杂物。
6、本发明在精炼阶段使用中碳锰铁作为补热剂，降低转炉出钢温度，缩短吹炼周期，可降低对转炉炉衬的腐蚀。
7、本发明成品钢水平均终点氧在10ppm以下。以质量百分比计算，IF钢中的C≤0.004%、Si≤0.03%、Mn：0.10-0.20%、P≤0.012%、S≤0.008%、Ti：0.055-0.070%、ALs：0.020-0.045%、N≤0.0040%、O≤10ppm，不仅能够使钢水成分均匀，而且显著降低了成分偏析现象。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，包括下述步骤：铁水提钒→半钢脱硫→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸，具体操作如下：
将成分合适的铁水送入提钒炉内进行提钒处理，以质量百分比计算，尽量选取S、P含量低的铁水，其中S≤0.06%，P≤0.12%。提钒过程中采用粗氧提钒，控制吹炼温度为1300-1400℃之间，确保提钒率，同时在吹炼过程中加入破碎料进行第一步脱磷处理，加入适量台铝、硅锰合金和硅铁对半钢进行氧化性调整，补充热量，为下一步脱硫做提前处理。所述提钒处理后得到的半钢：T＞1360℃，3.7%≤C≤4.0%，P≤0.11%，Si，Mn均为痕迹。
将提钒后的半钢吊至脱硫工序，对半钢进行复合喷吹脱硫和扒渣处理，包括：（1）将盛有高炉铁水的铁包在脱硫站通过复合脱硫法进行脱硫处理；（2）将脱硫处理后的铁水通过扒渣机进行扒渣处理，脱硫后半钢S≤0.003%，扒渣率≥98%。
将脱硫后半钢送入脱碳转炉进行冶炼，严格控制过程温度和渣况，提高脱磷效率。出钢过程中加入精炼渣与小粒灰，进行不脱氧出钢，使用滑板进行挡渣操作，减少下渣量，出钢终点P含量接近边缘可使用挡渣塞，确保挡渣效果，控制出钢时间为6-8min。吹炼过程中通过控制氧化性，降低微量元素含量，转炉终点氧按照目标700-900ppm控制，终点氧高于900-1000ppm，出钢过程加入适量低氮底氮增碳剂进行终点氧控制。以质量百分比计算，所述脱碳转炉出钢钢水1650℃≤T≤1670℃，0≤C≤0.04%，P ≤0.010%，S≤0.008%。
对所述钢水进行LF炉处理，在精炼工序，通过添加适量中碳锰铁进行钢种锰含量的调节和补热，Mn合金加入量以钢水中Mn元素不超过上限为标准；精炼过程中加入少量石灰保证埋弧效果，氩站氧含量接近或超过900ppm时可在出钢前加入适量铝制改制剂脱除部分渣中氧进行顶渣改质，避免出现泡沫渣情况，影响后续RH炉处理。以质量百分比计算，LF炉精炼处理后的钢水，1610℃≤T≤1620℃，0≤C≤0.04%，0.10%≤Mn≤0.20%，0≤Si≤0.01%，P ≤0.010%，S≤0.008%。
将上述钢水进行RH炉循环脱气处理，RH处理过程中：极限真空度不高于300kpa，纯脱气时间在6-12min，排气时间20-40min，镇静时间15-20min，在处理过程中进行Ti合金化和Mn元素的成分微调，达到控制要点要求后出钢。出钢钢水：1580℃≤T≤1590℃，0≤C≤0.003%，0.10≤Mn≤0.20%，0≤Si≤0.02%，0.060%≤Ti≤0.070%，P≤0.010%，S≤0.007%，N≤0.0030%，O：≤10ppm。
采用保护浇铸，使用无碳覆盖剂，头炉覆盖剂600-1500kg，连拉200-600kg，头炉过热度20-45℃，连拉炉次过热度20-40℃，连铸增碳不超过0.0009%。
实施例1
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸。
提钒转炉半钢温度为1362℃，碳含量3.8%，P含量0.11%。
脱硫后铁水S含量0.0015%。
转炉出钢温度为1653℃，C含量为0.029%，P含量为0.009%，S含量为0.0053% ，O含量795ppm，出钢时间423s。
LF炉出钢温度为1613%，C含量为0.029%，Mn含量为0.14%，Si含量为0.005%，P含量为0.007%，S含量为0.007%。
RH出钢温度为1581℃，C含量为0.0007%，Mn含量为0.15%，Si含量为0.003%，Ti含量为0.07%，P含量为0.006%，S含量为0.007%，极限真空度112kpa，纯脱气时间在8min，排气时间27min，镇静时间20min。
成品成分质量百分比为C:0.0015%、Si:0.005%、Mn:0.15%、P:0.008%、S:0.007%、Ti:0.069%、ALs:0.032%、N:0.0026%、O：5ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度290MPa，抗拉强度345MPa，伸长率37%。
实施例2
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸，
提钒转炉半钢温度为1365℃，碳含量3.81%，P含量0.10%。
脱硫后铁水S含量0.0013%。
转炉出钢温度为1655℃，C含量为0.024%，P含量为0.002%，S含量为0.001%，O含量810ppm，出钢时间410s。
LF炉出钢温度为1618℃，C含量为0.028%，Mn含量为0.14%，Si含量为0.005%，P含量为0.007%，S含量为0.005%。
RH出钢温度为1588℃，C含量为0.002%，Mn含量为0.16%，Si含量为0.003%，ALs Ti含量为0.07%， P含量为0.006%，S含量为0.007%，极限真空度85kpa，纯脱气时间在8min，排气时间31min，镇静时间20min。
成品成分质量百分比为C:0.002%、Si:0.005%、Mn:0.16%、P:0.008%、S:0.006%、Ti:0.068%、ALs:0.035、N:0.0037%、O:3ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度275MPa，抗拉强度332MPa，伸长率41%。
实施例3
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸。
提钒转炉半钢温度为1368℃，碳含量3.76%，P含量0.009%。
脱硫后铁水S含量0.0020%。
转炉出钢温度为1655℃，C含量为0.020%，P含量为0.001%，S含量为0.003%，O含量823ppm，出钢时间406s。
LF炉出钢温度为1616℃，C含量为0.026%，Mn含量为0.16%，Si含量为0.004%，P含量为0.007%，S含量为0.003%。
RH出钢温度为1583℃，C含量为0.002%，Mn含量为0.11%，Si含量为0.003%，Ti含量为0.065%， P含量为0.007%，S含量为0.004%，极限真空度132kpa，纯脱气时间在6min，排气时间22min，镇静时间20min。
成品成分质量百分比为C:0.002%、Si:0.007%、Mn:0.11%、P:0.007%、S:0.004%、Ti:0.064%、ALs:0.036、N:0.0037%、O：2ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度263MPa，抗拉强度326MPa，伸长率46%。
实施例4
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸。
提钒转炉半钢温度为1366℃，碳含量3.72%，P含量0.08%。
脱硫后铁水S含量0.0024%。
转炉出钢温度为1666℃，C含量为0.033%，P含量为0.007%，S含量为0.002%，O含量886ppm，出钢时间465s。
LF炉出钢温度为1615℃，C含量为0.037%，Mn含量为0.18%，Si含量为0.007%，P含量为0.009%，S含量为0.006%。
RH出钢温度为1585℃，C含量为0.003%，Mn含量为0.11%，Si含量为0.005%，Ti含量为0.064%， P含量为0.005%，S含量为0.005%，极限真空度130kpa，纯脱气时间在6min，排气时间25min，镇静时间15min。
成品成分质量百分比为C:0.03%、Si:0.006%、Mn:0.12%、P:0.009%、S:0.008%、Ti:0.062%、ALs:0.031、N:0.0022%、O：5ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度281MPa，抗拉强度353MPa，伸长率36%。
实施例5
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸。
提钒转炉半钢温度为1370℃，碳含量3.93%，P含量0.09%。
脱硫后铁水S含量0.0019%。
转炉出钢温度为1662℃，C含量为0.037%，P含量为0.005%，S含量为0.005%，O含量854ppm，出钢时间383s。
LF炉出钢温度为16120℃，C含量为0.033%，Mn含量为0.12%，Si含量为0.006%，P含量为0.008%，S含量为0.003%。
RH出钢温度为1581℃，C含量为0.001%，Mn含量为0.17%，Si含量为0.015%，Ti含量为0.062%， P含量为0.007%，S含量为0.004%，极限真空度124kpa，纯脱气时间在10min，排气时间20min，镇静时间15min。
成品成分质量百分比为C:0.002%、Si:0.012%、Mn:0.0.16%、P:0.009%、S:0.005%、Ti:0.061%、ALs:0.035、N:0.0021%、O：3ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度257MPa，抗拉强度295MPa，伸长率47%。
实施例6
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸。
提钒转炉半钢温度为1364℃，碳含量3.85%，P含量0.06%。
脱硫后铁水S含量0.0017%。
转炉出钢温度为1668℃，C含量为0.018%，P含量为0.009%，S含量为0.004%，O含量897ppm，出钢时间398s。
LF炉出钢温度为1617℃，C含量为0.039%，Mn含量为0.12%，Si含量为0.009%，P含量为0.006%，S含量为0.005%。
RH出钢温度为1587℃，C含量为0.001%，Mn含量为0.13%，Si含量为0.008%，Ti含量为0.066%， P含量为0.005%，S含量为0.004%，极限真空度113kpa，纯脱气时间在12min，排气时间35min，镇静时间18min。
成品成分质量百分比为C:0.002%、Si:0.010%、Mn:0.13%、P:0.007%、S:0.005%、Ti:0.065%、ALs:0.037、N:0.0020%、O：3ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度268MPa，抗拉强度312MPa，伸长率45%。
实施例7
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸。
提钒转炉半钢温度为1368℃，碳含量3.98%，P含量0.07%。
脱硫后铁水S含量0.0026%。
转炉出钢温度为1651℃，C含量为0.011%，P含量为0.008%，S含量为0.002%，O含量708ppm，出钢时间366s。
LF炉出钢温度为1610℃，C含量为0.018%，Mn含量为0.19%，Si含量为0.003%，P含量为0.006%，S含量为0.004%。
RH出钢温度为1589℃，C含量为0.002%，Mn含量为0.20%，Si含量为0.010%，Ti含量为0.067%， P含量为0.004%，S含量为0.005%，极限真空度100kpa，纯脱气时间在10min，排气时间40min，镇静时间18min。
成品成分质量百分比为C:0.003%、Si:0.010%、Mn:0.20%、P:0.005%、S:0.005%、Ti:0.066%、ALs:0.039、N:0.0021%、O：2ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度286MPa，抗拉强度349MPa，伸长率34%。
实施例8
采用150吨转炉提钒、复合喷吹脱硫、150吨转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸。
提钒转炉半钢温度为1371℃，碳含量3.83%，P含量0.10%。
脱硫后铁水S含量0.0022%。
转炉出钢温度为1659℃，C含量为0.019%，P含量为0.003%，S含量为0.007%，O含量749ppm，出钢时间474s。
LF炉出钢温度为1612℃，C含量为0.022%，Mn含量为0.10%，Si含量为0.004%，P含量为0.008%，S含量为0.006%。
RH出钢温度为1583℃，C含量为0.001%，Mn含量为0.13%，Si含量为0.017%，Ti含量为0.061%， P含量为0.005%，S含量为0.006%，极限真空度105kpa，纯脱气时间在7min，排气时间38min，镇静时间18min。
成品成分质量百分比为C:0.002%、Si:0.017%、Mn:0.13%、P:0.005%、S:0.007%、Ti:0.061%、ALs:0.037、N:0.0024%、O：5ppm。
本实施例制备的IF钢屈服强度273MPa，抗拉强度249MPa，伸长率39%。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所示仅为本发明的较优实施方式而已，并不用于限制本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，包括下述步骤：铁水提钒→半钢脱硫→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→连铸。
2.根据权利要求1所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述铁水提钒后的半钢：T＞1360℃，3.7%≤C≤4.0%，P≤0.11%。
3.根据权利要求1或2所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述铁水提钒过程中，控制吹炼温度为1300-1400℃之间，在吹炼过程中加入破碎料进行第一步脱磷处理，加入适量台铝、硅锰合金和硅铁对半钢进行氧化性调整。
4.根据权利要求1所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述半钢脱硫处理后S≤0.003%。
5.根据权利要求1所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述转炉冶炼出钢钢水：1650℃≤T≤1670℃，0≤C≤0.04%，P≤0.010%，S≤0.008%，终点氧含量700-900ppm，出钢时间6-8min。
6.根据权利要求5所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述终点氧超过900ppm时使用低氮增碳剂进行转炉终点氧控制。
7.根据权利要求1所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述LF精炼后的钢水，1610℃≤T≤1620℃，0≤C≤0.04%，0.10%≤Mn≤0.20%，0≤Si≤0.01%，P≤0.010%，S≤0.008%。
8.根据权利要求1或7所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，在所述LF精炼工序添加中碳锰铁进行钢种锰含量的调节和补热。
9.根据权利要求1所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述RH精炼过程中：极限真空度不高于300kpa，纯脱气时间在6-12min，排气时间20-40min，镇静时间15-20min；RH精炼出钢钢水：1580℃≤T≤1590℃，0≤C≤0.003%，0.10≤Mn≤0.20%，0≤Si≤0.02%，0.060%≤Ti≤0.070%，P≤0.010%，S≤0.007%，N≤0.0030%，O≤10ppm。
10.根据权利要求1所述的一种使用提钒半钢生产IF钢的方法，其特征在于，所述IF钢的化学成分组成及其质量百分比为：C≤0.004%、Si≤0.03%、Mn：0.10-0.20%、P≤0.012%、S≤0.008%、Ti：0.055-0.070%、ALs：0.020-0.045%、N≤0.0040%、O≤10ppm；其余为Fe及不可避免杂质。
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