CN114410890B - 一种极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺 - Google Patents

一种极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺。一种极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺，以下两个步骤：（1)电炉工序造初期渣。(2)LF炉工序造精炼渣。本发明在LF炉合金化和脱氧还原精炼过程中在适当的范围内提高精炼渣四元碱度，同时减少萤石用量，新增石英砂，优化精炼渣碱度，使精炼渣碱度和黏度匹配，减少精炼渣对钢包耐材的侵蚀。用硅钙钡和碳化钙复合脱氧代替铝脱氧，使用低铝合金，控制铝含量，降低钢水氧含量，改进钢水纯净度。

Description

一种极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺
技术领域
本发明涉及极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺。
背景技术
极低铝铁路钢轨钢是出口国外用于生产铁道钢轨的钢种，设计世界上各国国家建设和国民出行的基础建设工程，对钢纯净度、化学成分要求严格，要求[Al]含量达到≤0.004%，[O]≤20ppm。
在极低铝条件下保证钢水纯净度，传统的铝脱氧会在钢水中残留酸熔铝，无法保证钢水中铝≤0.004%；单纯硅脱氧剂脱氧能力不足，无法保证全氧含量达到20ppm以下，达不到纯净度要求；硅钙复合脱氧剂会因含有铝元素而造成钢水中铝含量超标。本发明通过优化造渣工艺，在提高碱度、优化硅钙钡脱氧的基础上，大幅降低精炼渣对钢包耐材的物理和化学侵蚀，在稳定钢水中铝成分的前提下，改进脱氧效果，改善钢水纯净度，保证生产顺利，为企业创造效益。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种针对极低铝钢轨钢生产制造的造渣方法。
本发明的目的是这样实现的：一种极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺，以下两个步骤：
（1)电炉工序造初期渣
电炉按照铁比80%-90%的比例加入铁水和废钢，通过炉壁上的集束氧枪吹氧方式脱碳，根据铁水中硅含量加入石灰和白云石化渣脱磷，控制电炉渣碱度2.2-2.8，一般石灰使用量40-45kg/t钢水，白云石3-5kg/t。吹氧20-25分钟后，取样分析成分满足电炉出钢要求，测温满足出钢要求1640-1680℃后，电炉准备出钢。电炉出钢前在钢包内先加造渣料，包括石灰7-8kg/t、萤石2.5-3.0kg/t、低铝硅铁5.0-5.5kg/t；电炉出钢时，随出钢钢流加入硅钙钡3.5-4.5kg/t，禁止使用铝制脱氧剂，在钢包内形成初期渣。
(2)LF炉工序造精炼渣
电炉出钢后，钢包进入 LF炉工位后开始测温送电，送电期间钢包氩气流量150-250Nl/min，温度≥1540℃时加入碳化钙1.0-1.5kg/t，根据电炉钢水的终点碳加入造渣材料进行精炼渣脱氧和复合脱氧剂脱氧；调整渣料后，继续送电，送电时间10-15分钟，开始测温、取样，分析钢水成分，观察精炼渣，精炼渣成乳白渣，厚度100-150mm，渣中无黝黑或黄色成分，说明精炼渣已经调整好，精炼白渣保持时间25-60分钟，钢水成分和温度达到要求后，LF炉可以出钢。
进一步的讲，步骤（2）中根据电炉钢水的终点碳加入造渣材料进行精炼渣脱氧和复合脱氧剂脱氧具体要求如下：若电炉钢水终点碳含量＜0.1%，LF炉加入石灰1.8-2.5kg/t，萤石0.5-0.7kg/t，石英砂0.7-0.8kg/t，硅钙钡0.5-0.7kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=1.8-2.4，曼内斯曼指数MI=CaO/( Al2O3*SiO2)=0.20-0.25；
若电炉钢水终点碳含量0.1-0.2%，LF炉加入石灰1.8-2.5kg/t，萤石0.5-0.7kg/t，石英砂1.0-1.5kg/t，硅钙钡0.5-0.7kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=2.0-2.4，曼内斯曼指数MI= CaO /( Al2O3*SiO2)=0.18-0.22；
若电炉钢水终点碳含量＞0.2%，LF炉加入石灰2.5-3.0kg/t，萤石0.6-0.8kg/t，石英砂1.5-2.0kg/t，硅钙钡0.3-0.5kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=2.0-2.5，曼内斯曼指数MI= CaO/(Al2O3*SiO2)=0.18-0.20。
本发明的有益效果是：本发明在LF炉合金化和脱氧还原精炼过程中在适当的范围内提高精炼渣四元碱度，同时减少萤石用量，新增石英砂，优化精炼渣碱度，使精炼渣碱度和黏度匹配，减少精炼渣对钢包耐材的侵蚀。用硅钙钡和碳化钙复合脱氧代替铝脱氧，使用低铝合金，控制铝含量，降低钢水氧含量，改进钢水纯净度。
本工艺实施改进前，钢水中铝含量0.006-0.009%，不满足≤0.004%工艺要求，本发明工艺实施后，铝含量达到0.0018-0.0039%，满足≤0.004%技术要求，同时[O]≤15ppm，满足≤20ppm的纯净度要求，全部达到极低铝条件下控制钢水纯净度和钢水成分的双重目标。
具体实施方式
本发明是控制钢水极低铝含量的条件下提高钢水纯净度的方法，关键技术是避免使用含铝脱氧剂和辅料，提高石灰使用量、减少萤石用量、新增石英砂，在保证精炼渣碱度、粘度匹配情况下，确保硅钙钡脱氧效果达到最佳效果，减少精炼渣对钢包的化学和机械侵蚀，改进钢水纯净度，同时避免硅钙钡脱氧后精炼渣对钢包耐材侵蚀，减弱耐材中铝元素对钢水成分的影响，避免钢水中铝含量出格。
具体方案如下：
1、取消铝脱氧，改用硅钙钡和碳化钙脱氧；
2、优化精炼渣造渣方法；电炉钢水终点碳含量不同，钢水氧化情况不同，根据电炉钢水终点碳含量不同，采取三种不同的造渣工艺。三种造渣工艺均可确保精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=1.8-2.5，曼内斯曼指数MI= CaO /( Al2O3*SiO2)=0.18-0.25。这种精炼渣碱度高、脱氧脱硫能力强，对钢包耐材侵蚀作用弱，有利于在极低铝条件下深脱氧，提高钢水纯净度。
极低铝条件下控制钢水纯净度的生产实践，包括以下两个步骤：
1、电炉工序造初期渣。
电炉按照铁比≥80%的比例加入铁水和废钢，通过炉壁上的4支集束氧枪吹氧方式脱碳，加入石灰和白云石化渣脱磷，吹氧20-25分钟后，取样分析成分满足电炉出钢要求，测温满足出钢要求1640-1680℃后，电炉准备出钢。电炉出钢前在钢包内先加造渣料，包括石灰7-8kg/t、萤石2.5-3.0kg/t、低铝硅铁5.0-5.5kg/t；电炉出钢时，随出钢钢流加入硅钙钡3.5-4.5kg/t，禁止使用铝制脱氧剂，在钢包内形成初期渣。
2、LF炉工序造精炼渣。
电炉出钢后，钢包进入 LF炉工位后开始测温送电，送电期间钢包氩气流量150-250Nl/min，温度≥1540℃时加入碳化钙1.0-1.5kg/t，根据电炉钢水的终点碳加入造渣材料进行精炼渣脱氧和复合脱氧剂脱氧。
若电炉钢水终点碳含量＜0.1%，LF炉加入石灰1.8-2.5kg/t，萤石0.5-0.7
kg/t，石英砂0.7-0.8kg/t，硅钙钡0.5-0.7kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=1.8-2.4，曼内斯曼指数MI=CaO/(Al2O3*SiO2)=0.20-0.25。
若电炉钢水终点碳含量0.1-0.2%，LF炉加入石灰1.8-2.5kg/t，萤石0.5-0.7kg/t，石英砂1.0-1.5kg/t，硅钙钡0.5-0.7kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=2.0-2.4，曼内斯曼指数MI= CaO /( Al2O3*SiO2)=0.18-0.22。
若电炉钢水终点碳含量＞0.2%，LF炉加入石灰2.5-3.0kg/t，萤石0.6-0.8
kg/t，石英砂1.5-2.0kg/t，硅钙钡0.3-0.5kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=2.0-2.5，曼内斯曼指数MI= CaO /( Al2O3*SiO2)=0.18-0.20。
调整渣料后，继续送电，送电时间≥10分钟，开始测温、取样，分析钢水成分，观察精炼渣，精炼渣成乳白渣，厚度100-150mm，渣中无黝黑或黄色成分，说明精炼渣已经调整好，精炼白渣保持时间≥25分钟，钢水成分和温度达到要求后。LF炉可以出钢。
三种电炉钢水终点碳情况下，电炉初期渣和LF炉精炼渣造渣材料和造渣工艺如下表。
Figure 318136DEST_PATH_IMAGE001
太钢不锈股份有限公司炼钢一厂根据伊朗用户钢轨钢合同生产了2批产品，其中1炉钢按照上述造渣工艺具体实施如下：
1、电炉工序造初期渣。
电炉按照铁比≥83%的比例加入铁水和废钢，通过炉壁上的4支集束氧枪吹氧方式脱碳，加入石灰和白云石化渣脱磷，吹氧24分钟后，取样分析成分满足电炉出钢要求，测温满足出钢要求1654℃后，电炉准备出钢。电炉出钢前在钢包内先加造渣料，包括石灰640kg（8kg/t）、萤石208kg（2.6kg/t）、低铝硅铁416kg（5.2kg/t）；电炉出钢时，随出钢钢流加入硅钙钡320kg（4kg/t），在钢包内形成初期渣。
2、LF炉工序造精炼渣。
电炉出钢后，钢包进入 LF炉工位后开始测温送电，温度1545℃，送电期间钢包氩气流量180Nl/min，加入碳化钙100kg（1.25kg/t）。电炉钢水终点碳含量0.16%，LF炉加入石灰176kg（2.2kg/t），萤石48kg（0.6kg/t），石英砂100kg（1.25kg/t），硅钙钡48kg（0.6kg/t），低铝硅铁100kg（1.25kg/t），取样分析精炼渣CaO=55%,MgO=10%，Al2O3=15.5%，SiO2=16.0%，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=2.1，曼内斯曼指数MI= CaO /( Al2O3*SiO2)=0.22。
调整渣料后，继续送电12分钟，开始测温、取样，分析钢水成分，观察精炼渣，精炼渣成乳白渣，测量精炼渣厚度115mm，此后精炼白渣保持时间35分钟，钢水成分和温度达到要求后，LF炉出钢。终点铝成分0.0021%，满足≤0.004%的要求，全氧含量12ppm，满足≤20ppm的要求。本炉钢的造渣工艺生产的产品完全满足客户合同要求，顺利通过用户验收，完成用户合同需求。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (1)

1.一种极低铝铁路钢轨钢的造渣工艺，其特征在于：以下两个步骤：
电炉工序造初期渣
电炉按照铁比80%-90%的比例加入铁水和废钢，通过炉壁上的集束氧枪吹氧方式脱碳，根据铁水中硅含量加入石灰和白云石化渣脱磷，控制电炉渣碱度2.2-2.8，一般石灰使用量40-45kg/t钢水，白云石3-5kg/t，吹氧20-25分钟后，取样分析成分满足电炉出钢要求，测温满足出钢要求1640-1680℃后，电炉准备出钢，电炉出钢前在钢包内先加造渣料，包括石灰7-8kg/t、萤石2.5-3.0kg/t、低铝硅铁5.0-5.5kg/t；电炉出钢时，随出钢钢流加入硅钙钡3.5-4.5kg/t，禁止使用铝制脱氧剂，在钢包内形成初期渣；
LF炉工序造精炼渣
电炉出钢后，钢包进入 LF炉工位后开始测温送电，送电期间钢包氩气流量150-250Nl/min，温度≥1540℃时加入碳化钙1.0-1.5kg/t，根据电炉钢水的终点碳加入造渣材料进行精炼渣脱氧和复合脱氧剂脱氧；调整渣料后，继续送电，送电时间10-15分钟，开始测温、取样，分析钢水成分，观察精炼渣，精炼渣成乳白渣，厚度100-150mm，渣中无黝黑或黄色成分，说明精炼渣已经调整好，精炼白渣保持时间25-60分钟，钢水成分和温度达到要求后，LF炉可以出钢；
步骤（2）中根据电炉钢水的终点碳加入造渣材料进行精炼渣脱氧和复合脱氧剂脱氧具体要求如下：若电炉钢水终点碳含量＜0.1%，LF炉加入石灰1.8-2.5kg/t，萤石0.5-0.7kg/t，石英砂0.7-0.8kg/t，硅钙钡0.5-0.7kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=1.8-2.4，曼内斯曼指数MI=CaO/( Al2O3*SiO2)=0.20-0.25；
若电炉钢水终点碳含量0.1-0.2%，LF炉加入石灰1.8-2.5kg/t，萤石0.5-0.7kg/t，石英砂1.0-1.5kg/t，硅钙钡0.5-0.7kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=2.0-2.4，曼内斯曼指数MI= CaO /( Al2O3*SiO2)=0.18-0.22；
若电炉钢水终点碳含量＞0.2%，LF炉加入石灰2.5-3.0kg/t，萤石0.6-0.8kg/t，石英砂1.5-2.0kg/t，硅钙钡0.3-0.5kg/t，低铝硅铁1.0-1.5kg/t，精炼渣四元碱度R=（CaO+MgO）/（Al2O3+SiO2）=2.0-2.5，曼内斯曼指数MI= CaO/(Al2O3*SiO2)=0.18-0.20。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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