CN113652523A - 一种lf精炼过程钢水脱磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，钢水进入LF精炼炉后，加石灰2.8～3.2kg/t，吹氧3～4分钟，氧气流量240～260NL/min；钢水温度提升至1590～1600℃，保持此温度7～9分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF精炼13～15分钟后，通过电弧加热，在120s内将温度快速提升至1617～1622℃，保持此温度3～5分钟，完成LF炉内脱磷。采用本发明方法生产低磷钢时，使用的铁水P上限可提升至0.160％，铁水条件基本不影响生产；转炉冶炼周期基本在35分钟左右，大幅提升了生产效率；LF冶炼过程，磷元素的脱除率在50％以上，对生产低磷钢产品起到重大促进作用。

Description

一种LF精炼过程钢水脱磷的方法
技术领域
本发明属于炼钢领域,涉及一种LF精炼过程钢水脱磷的方法。
背景技术
磷是钢中有害元素，能少量提高钢的强度，但大幅降低钢的塑性和韧性，增加焊裂的敏感性。同时，磷易偏析，从而加重了钢材的带状组织，对钢材性能影响极大，所以在绝大多数钢的冶炼过程中，都希望将磷含量控制的越低越好，但是由于冶炼过程中的各种因素制约，导致钢水中的P难以有效去除。据有关数据统计，绝大多数情况下，钢水中磷元素的含量难以去除到100ppm以下，对于低温韧性要求高的钢铁产品来说，将会严重影响的产品的低温性能合格率。目前，大多数钢铁企业脱磷都是在转炉过程中进行的，LF精炼主要功能为钢水升温、脱硫、成分微调和提高钢水洁净度，LF精炼过程磷含量不仅无法去除，还会有部分增加。
中国专利文献CN 112195309 A(202010870303.4)公开了一种具有深脱磷功能的LF炉冶炼工艺。该专利主要是通过加入还原脱磷剂，利用LF还原气氛，控制钢渣界面氧分压及对钢水中P3+进一步深脱。该专利采用的是还原性脱磷，成本高且不容易操作。另外，根据该专利实施例1～3记载，该方法将转炉中的刚出先经过脱P处理、RH处理后再进一步进行LF还原深度脱磷，其工艺复杂、成本高，不适用于在普通钢材冶炼中推广使用。
中国专利文献CN105039647A(201510348833.1)公开一种LF炉脱磷精炼方法，它包括如下步骤：(1)钢水入LF炉后，接通钢包底吹气管、外接氧气源，底吹氧40～42s后切换至氩气源，精炼过程全程底吹氩；(2)送电及造渣：送电前加入以下造渣料：9～10Kg/t的转炉粒子钢、1.5～2.8Kg/t的矿石和2Kg/t的萤石，送电至炉渣化透；所述转炉粒子钢为转炉终点渣返回自然冷却后破碎颗粒，以质量百分比计，其主要成分为45～49％CaO、14～20％FeO，其余为杂质；(3)炉渣化透后停电，将底吹氩流量升至800～850NL/min，采用该气量搅拌10～ 15min，搅拌过程加入1～1.5Kg/t的转炉粒子钢、1～1.5Kg/t的矿石和1Kg/t的萤石粉铺撒至渣层，进行脱磷；(4)脱磷完成后加入石灰1.5～2Kg/t以防止回磷。但是，该专利是通过改变造渣方法控制脱磷，可操作性较差，且脱磷率较低，仅有16％。
发明内容
本发明针对现有技术中LF精炼过程脱磷困难的问题，提供一种新型LF精炼过程钢水脱磷的方法。本发明方法合理，生产工艺控制简单，脱磷效率高，效果好、产品质量稳定。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，其特征在于，
钢水进入LF精炼炉后，加石灰2.8～3.2kg/t，吹氧3～4分钟，氧气流量240～260NL/min；钢水温度提升至1590～1600℃，保持此温度7～9分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；
LF精炼13～15分钟后(LF精炼时间从吹氧开始计算)，通过电弧加热，在120s内将温度快速提升至1617～1622℃，保持此温度3～5分钟，完成LF炉内脱磷。
优选的，上述方法中，所用铁水原料的成分为C：3.5-5.0％、Mn：0.15-0.30％，Si：0.18～0.32％， P：0.130～0.160％，S：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选的，LF炉精炼前的钢水成分(即转炉冶炼后钢水成分)为：C：0.070～0.160％、Mn：0.85～1.60％，Si：0.10～0.40％，P：0.011～0.018％，S：0.009～0.013％，Nb：0.005％～0.060％、 V：0.005％～0.070％、Ni：0.010％～0.500％，其余为Fe和不可避免的杂质。
优选的，钢水在LF炉内完成脱磷后，加入1.9～2.1kg/t脱氧剂，LF精炼处理18-23分钟，期间根据钢种成分需要加入适量合金进行成分微调；然后再喂硅钙线160-200m，软吹15min， LF出站钢水温度为1600～1610℃。
进一步优选的，所述脱氧剂为铝镁钙复合脱氧剂。
进一步优选的，所述LF出站钢水成分为：C：0.080～0.200％、Mn：0.90～1.70％、Si： 0.15～0.55％、S≤0.005％、P≤0.007％、Nb：0.005％～0.060％、V：0.005％～0.070％、Ni：0.010％～ 0.500％、Ti：0.005～0.020％，Ca：0.005～0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分比。
本发明所述方法，步骤(1)既完成脱磷操作，步骤(2)为正常LF精炼处理，操作简单，仅需控制吹氧流量、时间以及钢水温度等因素就能实现LF精炼过程的脱磷操作，方便简单、便捷。
本发明方法合理，生产工艺控制简单，脱磷效率高，效果好、能够稳定将P含量控制在 70ppm以内，产品质量稳定。
本发明至少具有以下有益效果：
(1)以往生产P≤0.010％的钢时，要求铁水P含量必须控制在0.130％以内；采用本发明方法，相较常规冶炼生产工艺，增加了LF前期脱磷工艺，因此在生产低磷钢时，使用的铁水P上限可提升至0.160％，铁水条件基本不影响生产；
(2)减轻了转炉生产压力，采用本发明方法前，转炉冶炼低磷钢的冶炼时间一般都在 45分钟以上，采用该方法后，转炉冶炼周期基本在35分钟左右，大幅提升了生产效率；
(3)采用本发明方法前，LF冶炼过程磷含量无法控制，甚至会有一定的增加，采用该发明后，LF冶炼过程，磷元素的脱除率在50％以上，对生产低磷钢产品起到重大促进作用。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的技术方案进一步进行解释说明。
实施例1
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，包括以下步骤：
(1)铁水原料成分
C:4.2％、Mn:0.26％，Si:0.24％，P:0.153％，S:0.019％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)转炉冶炼后钢水成分
C:0.120％，Mn:1.41％，Si:0.31％，P:0.016％，S:0.010％，Nb：0.028％、V：0.026％、Ni： 0.17％，其余为Fe和不可避免的杂质，转炉出钢量137吨；
(3)LF精炼过程
钢包进站加石灰411kg，吹氧3.5分钟，氧气流量：250NL/min；温度提升至1595℃，保持温度7分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF冶炼14分钟，将温度快速提升至1620℃，保持温度4分钟，然后加入铝镁钙复合脱氧剂274kg，硅锰合金50kg，Nb铁15kg，Ti线300m， LF精炼处理21分钟，喂硅钙线200m，软吹15min，LF出站钢水温度:1607℃；
LF出站钢水成分质量百分比:C：0.135％、Mn：1.42％、Si：0.32％、S：0.003％、P：0.007％、Nb：0.029％、V：0.026％、Ni：0.17％、Ti：0.013％，Ca：0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质。
经计算:LF精炼脱磷率为56.25％。
实施例2
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，包括以下步骤：
(1)铁水原料成分
C:4.17％、Mn:0.29％，Si:0.22％，P:0.145％，S:0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)转炉冶炼后钢水成分
C:0.131％、Mn:1.37％，Si:0.29％，P:0.013％，S:0.011％，Nb：0.030％、V：0.024％、Ni： 0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质，转炉出钢量135吨；
(3)LF精炼
钢包进站加石灰405kg，吹氧3分钟，氧气流量：250NL/min；温度提升至1595℃，保持温度8分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF冶炼13分钟，将温度快速提升至1620℃，保持温度3分钟，然后加入铝镁钙复合脱氧剂270kg，硅锰合金70kg，铌铁12kg，钒铁20kg，钛线300m，LF精炼处理19分钟，喂硅钙线200m，软吹15min，LF出站钢水温度：1610℃；
LF出站钢水成分质量百分比:C：0.134％、Mn：1.40％、Si：0.30％、S：0.002％、P：0.005％、 Nb：0.031％、V：0.026％、Ni：0.15％、Ti：0.014％，Ca：0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质；
经计算:LF精炼脱磷率61.54％。
实施例3
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，包括以下步骤：
(1)铁水原料成分
C:3.95％、Mn:0.26％，Si:0.20％，P:0.160％，S:0.020％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)转炉冶炼后钢水成分
C:0.140％、Mn:1.43％，Si:0.33％，P:0.017％，S:0.012％，Nb：0.025％、V：0.030％、Ni： 0.18％，其余为Fe和不可避免的杂质，转炉出钢量139吨；
(3)LF精炼
钢包进站加优质石灰417kg，吹氧4分钟，氧气流量：250NL/min；温度提升至1595℃，保持温度9分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF冶炼15分钟，将温度快速提升至1620℃，保持温度3分钟，然后加入铝镁钙复合脱氧剂278kg，Nb铁30kg，Ti线330m，LF精炼处理 23分钟，喂硅钙线200m，软吹15min，LF出站钢水温度：1605℃；
LF出站钢水成分质量百分比:C：0.143％、Mn：1.43％、Si：0.33％、S：0.001％、P：0.007％、 Nb：0.028％、V：0.030％、Ni：0.18％、Ti：0.015％，Ca：0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质；
经计算:LF精炼脱磷率58.82％。
对比例1
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，包括以下步骤：
(1)铁水原料成分
C:4.0％、Mn:0.25％，Si:0.27％，P:0.152％，S:0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质；(2) 转炉冶炼后钢水成分
C:0.116％，Mn:1.39％，Si:0.30％，P:0.017％，S:0.009％，Nb：0.027％、V：0.028％、Ni： 0.18％，其余为Fe和不可避免的杂质，转炉出钢量138吨；
(3)LF精炼
钢包进站加优质石灰417kg，吹氧2.5分钟，氧气流量：250NL/min；温度提升至1595℃，保持温度7分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF冶炼14分钟，将温度快速提升至1620℃，保持温度4分钟，然后加入铝镁钙复合脱氧剂276kg，硅锰合金90kg，Nb铁14kg，Ti线310m， LF精炼处理21分钟，喂硅钙线200m，软吹15min，LF出站钢水温度:1608℃；
LF出站钢水成分质量百分比:C：0.125％、Mn：1.43％、Si：0.31％、S：0.003％、P：0.016％、Nb：0.028％、V：0.028％、Ni：0.18％、Ti：0.014％，Ca：0.005％，其余为Fe和不可避免的杂质；
经计算:LF精炼脱磷率为5.88％。
对比例2
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，包括以下步骤：
(1)铁水原料成分
(1)铁水原料成分
C:4.21％、Mn:0.28％，Si:0.23％，P:0.146％，S:0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)转炉冶炼后钢水成分
C:0.133％、Mn:1.38％，Si:0.27％，P:0.013％，S:0.010％，Nb：0.030％、V：0.025％、Ni： 0.15％，其余为Fe和不可避免的杂质，转炉出钢量135吨；
(3)LF精炼
钢包进站加优质石灰405kg，吹氧3.3分钟，氧气流量：230NL/min；温度提升至1595℃，保持温度8分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF冶炼13分钟，将温度快速提升至1620℃，保持温度3分钟，然后加入铝镁钙复合脱氧剂270kg，硅锰合金90kg，钒铁29kg，Ti线290m， LF精炼处理19分钟，喂硅钙线200m，软吹15min，LF出站钢水温度：1610℃；
LF出站钢水成分质量百分比:C：0.133％、Mn：1.41％、Si：0.30％、S：0.002％、P：0.012％、Nb：0.030％、V：0.027％、Ni：0.15％、Ti：0.013％，Ca：0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质；
经计算:LF精炼脱磷率7.70％。
对比例3
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，包括以下步骤：
(1)铁水原料成分
C:3.97％、Mn:0.26％，Si:0.21％，P:0.159％，S:0.018％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)转炉冶炼后钢水成分
C:0.141％、Mn:1.44％，Si:0.32％，P:0.017％，S:0.011％，Nb：0.025％、V：0.029％、Ni： 0.18％，其余为Fe和不可避免的杂质，转炉出钢量140吨；
(3)LF精炼
钢包进站加优质石灰422kg，吹氧4分钟，氧气流量：250NL/min；温度提升至1585℃，保持温度9分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF冶炼15分钟，将温度快速提升至1620℃，保持温度3分钟，然后加入铝镁钙复合脱氧剂280kg，Nb铁28kg，Ti线320m，LF精炼处理 22分钟，喂硅钙线200m，软吹15min，LF出站钢水温度：1605℃；
LF出站钢水成分质量百分比:C：0.142％、Mn：1.44％、Si：0.32％、S：0.001％、P：0.016％、 Nb：0.028％、V：0.029％、Ni：0.18％、Ti：0.014％，Ca：0.007％，其余为Fe和不可避免的杂质；
经计算:LF精炼脱磷率5.88％。
对比例4
一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，包括以下步骤：
(1)铁水原料成分
C:3.99％、Mn:0.26％，Si:0.22％，P:0.160％，S:0.017％，其余为Fe和不可避免的杂质；
(2)转炉冶炼后钢水成分
C:0.140％、Mn:1.44％，Si:0.33％，P:0.018％，S:0.014％，Nb：0.027％、V：0.029％、Ni： 0.17％，其余为Fe和不可避免的杂质，转炉出钢量139吨；
(3)LF精炼
钢包进站加优质石灰417kg，吹氧4分钟，氧气流量：250NL/min；温度提升至1595℃，保持温度5分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；LF冶炼15分钟，将温度快速提升至1620℃，保持温度3分钟，然后加入铝镁钙复合脱氧剂278kg，硅锰合金25kg，Nb铁25kg，钒铁12kg， Ti线300m，LF精炼处理22分钟，喂硅钙线200m，软吹15min，LF出站钢水温度：1605℃；
LF出站钢水成分质量百分比:C：0.141％、Mn：1.45％、Si：0.33％、S：0.002％、P：0.016％、 Nb：0.029％、V：0.030％、Ni：0.17％、Ti：0.013％，Ca：0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质；
经计算:LF精炼脱磷率11.11％。
本发明的LF精炼过程钢水脱磷的方法，通过控制吹氧时间、氧气流量、吹氧后温度、保持温度时间等因素，控制O、Ca、P反应生成钙、磷氧化物，[O]+[Ga]+[P]→CaPxOy，该生成物密度小于钢水，会上浮被钢包表面的渣层吸收。实现精炼过程钢水脱磷方法，可使用磷含量为P:0.130～0.160％的铁水，冶炼磷含量低于0.007％的钢，降低转炉生产压力，提高了生产效率，提升了产品质量。

Claims (6)

1.一种LF精炼过程钢水脱磷的方法，其特征在于，
钢水进入LF精炼炉后，加石灰2.8～3.2kg/t，吹氧3～4分钟，氧气流量240～260NL/min；钢水温度提升至1590～1600℃，保持此温度7～9分钟，此期间不添加任何脱氧合金材料；
LF精炼13～15分钟后，通过电弧加热，在120s内将温度快速提升至1617～1622℃，保持此温度3～5分钟，完成LF炉内脱磷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所用铁水原料的成分为C：3.5-5.0％、Mn：0.15-0.30％，Si：0.18～0.32％，P：0.130～0.160％，S：0.015～0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，LF炉精炼前的钢水成分为：C：0.070～0.160％、Mn：0.85～1.60％，Si：0.10～0.40％，P：0.011～0.018％，S：0.009～0.013％，Nb：0.005％～0.060％、V：0.005％～0.070％、Ni：0.010％～0.500％，其余为Fe和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，钢水在LF炉内完成脱磷后，加入1.9～2.1kg/t脱氧剂，LF精炼处理18-23分钟，期间根据钢种成分需要加入适量合金进行成分微调；然后再喂硅钙线160-200m，软吹15min，LF出站钢水温度为1600～1610℃。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述脱氧剂为铝镁钙复合脱氧剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，LF出站钢水成分为：C：0.080～0.200％、Mn：0.90～1.70％、Si：0.15～0.55％、S≤0.005％、P≤0.007％、Nb：0.005％～0.060％、V：0.005％～0.070％、Ni：0.010％～0.500％、Ti：0.005～0.020％，Ca：0.005～0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质，均为质量百分比。
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