CN115491457B - 一种应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢铁冶金炼钢技术领域，具体涉及一种应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，本发明转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣，减少下渣量，并在出钢过程中加入石灰石，充分利用石灰石生料的特性，造渣效果更加迅速有效，并且渣面不易结坨，缩短了精炼调渣时间，工艺效率进一步提高。加入石灰石后能有效提高钢包内炉渣碱度，控制出钢后的炉渣碱度≥2.0，为碳化钙脱氧提供了有利条件，出钢后立即加入碳化钙，在钢包底吹的作用下，利用碳化钙良好的发泡性，在进LF精炼之前碳化钙充分反应，提前成渣，由于碳化钙发泡性良好，提高了渣面保温效果，同时由于提前成渣，钢水中夹杂物能更有效的上浮去除，提高了精炼工艺效果。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金炼钢技术领域，尤其涉及转炉工序，具体涉及一种应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺。
背景技术
中国钢材消费有着明显的发展中国家特点，建筑业和工业钢材消费约占钢材总消费量的90％左右，其中建筑用钢所占比重为50％。由于中国正处于城镇化快速发展的历史阶段，对建筑钢材需求很大。螺纹钢作为主要的建筑用钢材，消费一直占据着中国钢材生产的较大比重，广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。螺纹钢是热轧带肋钢筋的俗称，是国民经济建设中广泛应用的基础材料之一，在严峻的钢铁形势下，低成本的螺纹钢筋生产一直是现场技术人员关注的问题。目前钢铁厂生产螺纹钢一般采用铁水→转炉冶炼→吹氩(LF精炼)→连铸→中小型轧制，其中转炉冶炼是重要环节，考虑到成本控制，钢厂一般在转炉直接合金化，但是钢水在转炉阶段脱氧能力有限，造成到精炼炉后炉渣氧化性较强，全铁含量在10％以上，钢中夹杂物去除不充分，而精炼阶段时间同样有限，进而影响铸坯质量控制，同时此种工艺条件下也影响钢包的抗侵蚀能力，造成周转成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，基于现有转炉冶炼条件下采用滑动出钢口挡渣，减小下渣量，并在出钢后期加入石灰石，迅速成渣，提高钢包内炉渣碱度，同时出钢结束后在渣面立即加入活性碳化钙，利用碳化钙良好的发泡性，在进精炼之前充分反应，提前成渣，实现炼钢工序造渣工艺前移，进一步提高钢水洁净度，对钢铁厂螺纹钢生产质量和成本控制意义重大。
实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，包括以下步骤：
(1)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉生产，转炉过程采用高拉补吹工艺，后期结合副枪测量判定吹炼终点；
(2)转炉出钢过程控制：转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣，全面取代挡渣器挡渣，有效提高了挡渣成功率和减少钢包下渣量，出钢前期加入锰硅合金和增碳剂，锰硅合金和增碳剂的加入量分别为2500～3000kg和50～150kg，保证钢水成分符合技术要求，出钢后期加入石灰石造渣，控制炉渣碱度≥2.0；锰硅合金和增碳剂是根据螺纹钢钢种要求配加，不同加入量对应不同的成分要求，锰硅合金加入一般在2500～3000kg，增碳剂加入在50～150kg，两者均是在出钢过程中加入，即在出钢1/3左右开始加入；石灰石加入量在350～450kg之间，主要作用是防止回磷和提高炉渣碱度，加入量主要是根据炉渣碱度≥2.0考虑的；
本发明利用滑动出钢口挡渣效果更好，减少造渣料的使用，降低成本的同时提高造渣效果；
本发明是在转炉冶炼之后加入石灰石，优点在于石灰石在出钢过程中加入可利用钢水的冲击和高温作用，在几秒钟的时间内即能分解反应，迅速成渣；即，在出钢过程中对钢包内炉渣改质，炉渣改质目的是为了给精炼炉提前创造良好的精炼条件，加入石灰石后迅速成渣，提高钢包内炉渣碱度，达到2.0以上，可有效防止出钢过程中的回磷现象；
并且加入石灰石则可充分利用其生料的特性，即，在高温作用下石灰石可自行炸裂、分解，迅速成渣，杜绝了这种渣料结坨的疑难问题出现，不会影响后续精炼处理；
(3)出钢后的造渣处理：出钢结束后在渣面立即加入活性碳化钙40～80kg，然后打开钢包底吹，钢包底吹时间在1～3min，流量在500～800L/min；活性碳化钙的加入量根据转炉出钢过程下渣量和炉渣氧化程度在一定范围内调整，利用活性碳化钙良好的发泡性搅拌钢包内炉渣，使其充分反应，从而实现炼钢工序的造渣前移；出钢后加入碳化钙可利用其良好的脱氧能力和发泡性，迅速对炉渣进行脱氧搅拌，使之充分反应，使炉渣氧化性降低至10％以内，减少了对钢包的侵蚀，同时为精炼造还原渣做好准备；
本发明中的加入碳化钙的目的是利用其良好的发泡性，根据转炉出钢后炉渣情况，调整碳化钙加入量，实现后续精炼炉不再添加碳化钙的效果；
本发明技术先进，设计合理，能够满足钢铁厂炼钢工序造渣工艺要求，该工艺设计在转炉工序应用效果良好，炉渣精炼处理前氧化性明显降低，全铁含量在6％左右，顺利实现了造渣工艺前移，为下一步精炼炉处理创造了良好的条件；
(4)LF精炼：根据常规LF精炼炉工艺进行处理，出站温度为1560～1580℃；
(5)连铸：采用全保护浇铸工艺，并使用自动加渣技术，拉速为2.6～3.3m/min。自动加渣技术是目前钢厂连铸机比较先进的一项技术，代替人工推加保护渣，可实现机械化自动控制保护渣加入，避免人工加入不均等问题。
本发明的技术方案还有：步骤(2)中，石灰石成分重量百分比要求：CaO≥52％，SiO2≤1.5％，P+S≤0.09％，粒度为10～50mm。本发明使用的石灰石是高钙石，即，氧化钙、二氧化硅等成分达到一定要求的石灰石，强调的是石灰石包含的有效成分。
本发明的技术方案还有：步骤(1)中，吹炼时间为13～15min，终点温度控制在1630～1655℃，终点碳控制在0.09％～0.13％。
本发明的技术方案还有：步骤(3)中，所述常规LF精炼炉工艺包括通电提温、调渣、微调成分，石灰加入320～500kg，萤石加入150～300kg，周期为25～30min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣，减少下渣量，降低造渣成本的同时提高后续的造渣效果；并在出钢过程中加入石灰石，充分利用石灰石生料的特性，即，在高温作用下石灰石可自行炸裂、分解，迅速成渣，出钢过程中在钢包内加入石灰石可在1.5min内全部分解成渣，杜绝了渣料结坨的疑难问题出现。造渣效果更加迅速有效，避免了因渣面结坨还需在精炼阶段通电化渣的问题，缩短了精炼调渣时间，工艺效率进一步提高。
加入石灰石后钢包内炉渣碱度可提高0.4左右，控制出钢后的炉渣碱度≥2.0，而提高碱度能够防止出钢过程中钢水回磷现象，回磷量控制在0.003％以内，有效减少钢水成分因磷超标造成的判废事故。并且为碳化钙脱氧提供了有利条件，出钢后立即加入碳化钙，在钢包底吹的作用下，利用碳化钙良好的发泡性，在进LF精炼之前碳化钙充分反应，提前成渣，由于碳化钙发泡性良好，渣面保温效果有一定的提高，同时由于提前成渣，钢水中夹杂物能更有效的上浮去除，精炼工艺效果进一步提高。
并根据转炉出钢后炉渣情况，调整碳化钙加入量，实现后续精炼炉不再添加碳化钙的效果。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的螺纹钢铸坯的低倍检测结果图；
图2为本发明实施例2制备的螺纹钢铸坯的低倍检测结果图；
图3为本发明对比例1制备的螺纹钢铸坯的低倍检测结果图；
图4为本发明对比例2制备的螺纹钢铸坯的低倍检测结果图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细描述，本发明实施例中的石灰石均为市场采购产品，石灰石成分重量百分比要求：CaO≥52％，SiO2≤1.5％，P+S≤0.09％，粒度为10～50mm。
实施例1
一种应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，包括以下步骤：
(1)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉生产，转炉过程采用高拉补吹工艺，吹炼时间为13.5min，后期结合副枪测量判定吹炼终点，终点温度为1630℃，终点碳为0.11％。
(2)转炉出钢过程控制：转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣，有效提高挡渣成功率和减少钢包下渣量，出钢前期正常加入锰硅合金2700kg，增碳剂80kg，保证钢水成分符合技术要求，出钢后期加入石灰石400kg造渣，控制炉渣碱度≥2.0。
(3)出钢后的造渣处理：出钢结束后在渣面立即加入活性碳化钙50kg，然后打开钢包底吹，包底吹时间为1.5min，流量为500L/min。
(4)LF精炼：根据正常LF精炼炉工艺进行处理，包括通电提温、调渣、微调成分，石灰加入350kg，萤石加入150kg，周期为25min，保证出站温度为1560℃，成分符合技术标准。
(5)连铸：采用全保护浇铸工艺，并使用自动加渣技术，为保证连铸机浇铸顺利，拉速为3m/min。
如表2和图1所示，对本实施例的铸坯进行低倍检测，基本消除了中间裂纹和中心裂纹，有效提高了铸坯质量。
实施例2
(1)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉生产，转炉过程采用高拉补吹工艺，吹炼时间为14min，后期结合副枪测量判定吹炼终点，终点温度为1645℃，终点碳为0.09％。
(2)转炉出钢过程控制：转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣，有效提高挡渣成功率和减少钢包下渣量，出钢前期加入锰硅合金2800kg，增碳剂128kg，保证钢水成分符合技术要求，出钢后期加入石灰石400kg造渣，控制炉渣碱度≥2.0。
(3)出钢后的造渣处理：出钢结束后在渣面立即加入活性碳化钙70kg，然后打开钢包底吹，包底吹时间为2.5min，流量为700L/min。
(4)LF精炼：根据正常LF精炼炉工艺进行处理，包括通电提温、调渣、微调成分，石灰加入380kg，萤石加入160kg，周期为25min，保证出站温度为1562℃，成分符合技术标准。
(5)连铸：采用全保护浇铸工艺，并使用自动加渣技术，为保证连铸机浇铸顺利，拉速为3.1m/min。
如表2和图2所示，对本实施例的铸坯进行低倍检测，基本消除了中间裂纹和中心裂纹，有效提高了铸坯质量。
对比例1
利用现有技术工艺生产螺纹钢，步骤如下：
(1)转炉冶炼：转炉过程采用高拉补吹工艺，吹炼时间为14min，后期结合副枪测量判定吹炼终点，终点温度为1625℃，终点碳控制为0.10％。
(2)转炉出钢过程控制：转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣，有效提高挡渣成功率和减少钢包下渣量，出钢前期加入锰硅合金2800kg，增碳剂112kg，保证钢水成分符合技术要求。
(3)出钢后无相应造渣改质处理。
(4)LF精炼：根据正常LF精炼炉工艺进行处理，包括通电提温、调渣、微调成分，石灰加入520kg，萤石180kg，周期为26min，保证出站温度为1560℃，成分符合技术标准。
(5)连铸：采用全保护浇铸工艺，并使用自动加渣技术，为保证连铸机浇铸顺利，拉速为2.9m/min。
如表2和图3所示，利用现有技术制备的螺纹钢的铸坯经过低倍检测，中心裂纹和中间裂纹明显，铸坯质量差。
对比例2
利用现有技术工艺生产螺纹钢，步骤如下：
(1)转炉冶炼：转炉过程采用高拉补吹工艺，吹炼时间为14.2min，后期结合副枪测量判定吹炼终点，终点温度为1637℃，终点碳为0.11％。
(2)转炉出钢过程控制：转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣，有效提高挡渣成功率和减少钢包下渣量，出钢前期加入锰硅合金2875kg，增碳剂128kg，保证钢水成分符合技术要求。
(3)出钢后无相应造渣改质处理。
(4)LF精炼：根据正常LF精炼炉工艺进行处理，包括通电提温、调渣、微调成分，石灰加入475kg，萤石170kg，周期为28min，保证出站温度为1567℃，成分符合技术标准。
(5)连铸：采用全保护浇铸工艺，并使用自动加渣技术，为保证连铸机浇铸顺利，拉速为2.96m/min。
如表2和图4所示，利用现有技术制备的螺纹钢的铸坯经过低倍检测，中心裂纹和中间裂纹明显，铸坯质量差。
表1为对比例1-2和实施例1-2的工艺参数。
表1：工艺参数
表2低倍检测结果
| 中心偏析 | 中心疏松 | 中间裂纹 | 中心裂纹 | 缩孔 | |
| 对比例1 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1 | 0 |
| 对比例2 | 0.5 | 0.5 | 0 | 1 | 0 |
| 中心偏析 | 中心疏松 | 中间裂纹 | 中心裂纹 | 缩孔 | |
| 实施例1 | 0.5 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 |
| 实施例2 | 0.5 | 0.5 | 0 | 0 | 0.5 |
综上所述，经过对比能够得出，采用本发明的转炉造渣工艺后，铸坯低倍检测结果有一定提升。从低倍检测来看，对比例1和对比例2的铸坯低倍检测中间裂纹和中心裂纹较明显，其中中心裂纹达到1.0级。应用本发明的造渣工艺后，铸坯低倍检测中间裂纹和中心裂纹基本消除，有效提高了铸坯质量，为后道轧材工序提供有力条件。炉渣氧化性主要通过全铁含量指标体现，经过检测，对比例中的炉渣进站全铁在9～13％，本发明实施例则降至5～8％，脱氧效果良好。
加入石灰石后钢包内炉渣碱度可提高0.4左右，而提高碱度可防止出钢过程中钢水回磷现象，回磷量控制在0.003％以内，有效减少钢水成分因磷超标造成的判废事故，杜绝了渣料结坨的疑难问题出现，出钢过程中在钢包内加入石灰石可在1.5min内全部分解成渣，造渣迅速，避免了因渣面结坨还需在精炼通电化渣的问题，缩短了精炼调渣时间，进一步提高工艺效率。
出钢后加入碳化钙，利用其良好的发泡性，还可根据转炉出钢后炉渣情况，调整碳化钙加入量，实现后续精炼炉不再添加碳化钙的效果，有效缩短了LF精炼时间，减少了后期精炼料的使用量。
Claims (4)
1.一种应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)转炉冶炼：采用顶底复吹转炉生产，转炉过程采用高拉补吹工艺，后期结合副枪测量判定吹炼终点；
(2)转炉出钢过程控制：转炉出钢时采用滑动出钢口挡渣以减少钢包下渣量，出钢前期加入锰硅合金和增碳剂，锰硅合金和增碳剂的加入量分别为2500～3000kg和50～150kg，出钢后期加入石灰石，防止回磷和提高炉渣碱度，控制炉渣碱度≥2.0；
(3)出钢后的造渣处理：出钢结束后在渣面立即加入活性碳化钙40～80kg，然后打开钢包底吹，钢包底吹时间在1～3min，流量在500～800L/min，利用活性碳化钙良好的发泡性搅拌钢包内炉渣，使其充分反应，从而实现炼钢工序的造渣前移，并利用其良好的脱氧能力和发泡性，迅速对炉渣进行脱氧搅拌，使之充分反应，使炉渣氧化性降低至10％以内，以实现后续精炼炉不再添加碳化钙；
(4)LF精炼：根据常规LF精炼炉工艺进行处理，出站温度为1560～1580℃；
(5)连铸：采用全保护浇铸工艺，并使用自动加渣技术，拉速为2.6～3.3m/min。
2.根据权利要求1所述的应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，其特征在于：步骤(2)中，石灰石成分重量百分比要求：CaO≥52％，SiO2≤1.5％，P+S≤0.09％，粒度为10～50mm。
3.根据权利要求1所述的应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，其特征在于：步骤(1)中，吹炼时间为13～15min，终点温度控制在1630～1655℃，终点碳控制在0.09％～0.13％。
4.根据权利要求1所述的应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺，其特征在于：步骤(3)中，所述常规LF精炼炉工艺包括通电提温、调渣、微调成分，石灰加入320～500kg，萤石加入150～300kg，周期为25～30min。
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