CN116042959A - 一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于转炉炼钢领域，尤其涉及一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法。所述冶金控制方法包括以下步骤：1)出钢1/4‑1/3时随钢流加入合成渣进行渣洗；2)放完钢后加入脱氧剂及合金；所述脱氧剂及合金根据终点氧含量及残锰值进行称量。本发明的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法主要在于转炉沸腾留碳出钢，出钢过程中钢液在钢包内进行自脱碳脱氧反应，出钢过程中只随钢流加入顶石灰，出钢完毕后根据终点氧含量动态加入脱氧剂，转炉留碳出钢也可以增加终点钢水残锰，大大降低钢水的氧化性，可降低脱氧剂消耗、合金消耗及补炉料消耗，综合成本降低吨钢10‑15元。

Description

一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢领域，尤其涉及一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法。
背景技术
当前经济环境错综复杂，给钢铁行业带来严峻的挑战，面对新形势、新挑战，钢铁企业必须采取一些新技术、新方法，加大降本增效力度。随着市场对纯净钢需求的不断增加，为了占有更大的市场份额和追求更高的利润，国内各大钢厂在薄板坯生产线上开发和创新了许多纯净钢生产新技术，不断扩大高附加值产品的生产。这些产品大多是超低碳钢种，为满足精炼工序，要求转炉冶炼时终点钢水的[C]小于0.05％，这势必增加转炉终点钢水和炉渣的氧化性，影响转炉脱硫效果，增加脱氧合金的消耗，影响钢水质量，也增加了炉体维护的难度。通常精炼工序中终点钢水的[C]小于0.05％是所用脱氧剂为含铝脱氧剂，增加含铝脱氧剂的用量会增加钢水中因脱氧生产的夹杂物，加重了对溅渣层的侵蚀，增加耐火材料的消耗和冶炼成本，由于含铝脱氧剂不能增强CaO的脱硫能力，不能解决冶炼终点脱硫率不稳定的问题。
在常规的炼钢方法中，尤其是生产碳小于0.07％的低碳镇静钢，脱氧主要是依靠硅、铝等与氧亲和力比铁大的元素来完成。这些元素与溶解在钢液中的氧作用，生成不溶于钢液的脱氧产物，由于它们的浮出而使钢中含氧量降低。碳脱氧工艺主要应用于真空条件下，利用RH、VD等真空精炼设备，使碳与氧发生反应。在真空条件下，钢液中过剩的碳可与氧作用发生碳氧反应，而使钢液中的氧变成CO排除，这时碳在真空状态下成为脱氧剂，它的脱氧能力随真空度的提高而增强。但采用真空条件进行碳脱氧的成本高，常用于超低碳钢和对气体含量有特殊要求的高级别管线钢等钢种在常压下，生产碳含量小于0.07％的低碳镇静钢，一般采用在转炉出钢过程中加入硅系合金或铝系合金脱氧，使钢水镇静后进入精炼处理。也有在转炉出钢过程中加入少量增碳剂进行初脱氧，随后进行硅脱氧或铝脱氧及合金化处理。但此种方法顶渣泡沫化程度不易控制，溢渣风险大。而目前采用硅脱氧或铝脱氧生产低碳镇静钢，生产成本也较高。
在一般生产过程中，生产终点碳小于0.07％低碳铝镇静钢，考虑到做样成分偏差以及LF炉提温增碳的影响，转炉一般放钢碳在0.04％～0.05％左右，炉渣氧化性强，钢中氧含量高，在放钢前期加入铝锰铁或者铝块进行脱氧，2[Al]+3[O]＝Al2O3生成不溶于钢液的Al2O3，脱氧效果好但成本较高。在生产DDQ级低碳深冲钢时会用到RH真空碳脱氧，在真空条件下，钢液中的碳成为脱氧剂且真空度越高脱氧能力越强，钢液中发生C+O＝CO↑反应，生成CO排出。因经过真空精炼炉使成本大大增加，所以应用并不广泛。
专利申请CN112375864A中，涉及一种用于转炉出钢末期的炉渣改质方法，包括先根据钢种终点氧含量确定碳粉的加入量，然后在出钢过程中，向炉内加入小包碳粉，转炉冶炼按照正常作业模式，冶炼终点时，根据取样确认钢水终点氧含量，在不进行二次下枪的情况下，此时氧含量确定为终点氧化性；最后在出钢过程中，向炉内加入碳粉，通过渣中的碳氧反应，降低终渣氧化铁含量到一定值，使其在出钢过程中有充分的时间进行脱氧反应，待出钢结束后进行溅渣操作。该过程是降低炉渣的强氧化性，阻碍转炉炉气、氧化炉渣对炉衬砖的直接接触侵蚀，达到保护炉衬砖的目的。但是仍然存在炉渣对转炉炉衬的侵蚀。
专利申请CN108690900A中，涉及公开了一种超低碳铝镇静钢钢水处理方法，属于钢铁冶炼技术领域。为了解决现有处理超低碳铝镇静钢钢水，脱碳时易出现氧不足或高氧，钢水夹杂物难以控制，可浇性较差的问题，提供了一种超低碳铝镇静钢钢水处理方法，其包括：A、钢水出钢过程加入石灰，出钢后加入调渣剂；B、钢水LF站加入高碱度精炼渣，将LF出站前氧活度控制在800ppm内；C、钢水RH站控制钢水氧活度500ppm～800ppm，RH出站加入调渣剂。该方法采用适当控制钢水氧活度、造渣工艺，解决了脱碳时氧不足和高氧问题，稳定控制钢水夹杂物状态，提高RH钢水精炼处理能力，改善钢水可浇性，保证连铸产品质量。但是氧化炉渣对炉衬砖的直接接触侵蚀，大大减少炉衬寿命。
专利申请CN114908219A中，涉及一种减少铝镇静钢中硅锰类夹杂物的冶炼方法，采用“初炼炉+LF精炼+真空脱气+保护浇注”的工艺路线，从防止夹杂物生成的角度全流程精细化控制：初炼工序的出钢过程依据出钢量分批依次加入铝锭进行铝脱氧，加入硅铁合金、低碳锰铁及其他合金进行合金化，加入铝酸钙预熔渣和石灰造渣操作，控制LF精炼过程炉渣碱度为5-8，真空脱气破空后钢液中铝质量百分含量控制范围为0.01～0.025％；通过控制初炼炉氧位、出钢过程合金化制度及合金类型，避免了出钢过程硅锰类夹杂物的生成；通过控制精炼过程炉渣成分及脱气破空后的铝含量，避免了精炼过程硅锰类夹杂物的生成，显著提高了钢液洁净度，特别适用于包括42CrMo的硅、锰含量较高的铝镇静钢。转炉炉况的维护一直是炼钢工作的基础任务，也是炼钢的根本所在。当品种钢冶炼比例大、低磷低碳类钢种较多时，钢水氧化性较强，对炉况侵蚀较为严重。长寿命炉龄与炼钢产量一直是矛盾相互并存，因此，日常的炉况维护工作成为重中之重。
高氧化性的炉渣对转炉炉衬危侵蚀非常严重，连续生产低碳钢会大大减少炉衬寿命，在冶炼低碳钢和中高碳钢时炉渣成分中差别最大的是w(TFe)，根据转炉终点碳氧平衡终点碳0.04％和0.08％的渣中w(TFe)含量能相差7％，渣中氧化铁的矿物多为低熔点铁酸盐，渣中氧化铁多，炉渣熔点会低于出钢温度，因此高氧化性炉渣护炉效果较差，转炉连续生产低碳钢时，炉渣连续高氧化性，转炉炉衬侵蚀加快，降低转炉炉衬寿命。因此提高转炉终点碳能降低渣中w(TFe)含量，降低炉渣氧化性，大大提高转炉炉衬寿命。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法。所述冶金控制方法包括以下步骤：
1)出钢1/4-1/3时随钢流加入合成渣进行渣洗；
2)放完钢后加入脱氧剂及合金；所述脱氧剂及合金根据终点氧含量及残锰值进行称量。
作为本方法的进一步优选，所述步骤1)中所述合成渣包括顶石灰和/或萤石灰。
作为本方法的进一步优选，所述步骤1)中合成渣的加入量为450-550kg。
作为本方法的进一步优选，所述步骤2)中，根据终点氧含量称量脱氧剂，转炉终点氧含量为600ppm-700ppm时，铝锰铁按照2.5kg/t-3.0kg/t加入。
作为本方法的进一步优选，终点氧每减少20ppm-30ppm减少铝锰铁加入量5kg-10kg。
作为本方法的进一步优选，所述步骤2)中，根据残锰值称量合金，
冶炼钢种Mn判定≤0.25％时，残锰＞0.12％时不配加锰铁合金；残锰≤0.12％，合金加入量为：
作为本方法的进一步优选，采用滑板挡终点渣，放钢完毕出钢口内渣子禁止放入钢包。
作为本方法的进一步优选，转炉放完钢加完脱氧剂及合金后，打开钢包底吹，大氩气搅拌2-4min。
作为本方法的进一步优选，出钢过程采用沸腾出钢，出钢过程中钢液在钢包内进行自脱碳脱氧反应。
作为本方法的进一步优选，终点碳小于0.07％。
具体地，本发明的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法主要在于转炉沸腾留碳出钢，出钢过程中钢液在钢包内进行自脱碳脱氧反应，出钢过程中只随钢流加入顶石灰，出钢完毕后根据终点氧含量动态加入脱氧剂，转炉留碳出钢也可以增加终点钢水残锰，大大降低钢水的氧化性，可降低脱氧剂消耗、合金消耗及补炉料消耗，包括以下步骤：
1、改变放钢过程中脱氧合金化顺序，由放钢1/4-1/3时加入脱氧剂及合金改为放完钢后加入脱氧剂及合金，转炉吹炼过程改变操作模式，由转炉终点低温低碳的低碳钢操作模式改为减少渣料加入量提高转炉终点碳的普碳钢操作模式，留碳出钢，终点碳判定为小于0.07％时，终点碳按0.07％-0.09％控制；因终点碳较高且未脱氧，在钢包内钢液中一部分碳能和钢液中的氧发生C+O＝CO↑反应，进行钢包自脱碳脱氧。其中，低碳钢操作模式和普碳钢操作模式为本领域公知的操作模式。
2、根据终点氧含量及残锰值称量脱氧剂及合金。
120t转炉终点氧含量为600ppm-700ppm时，铝锰铁按照2.5kg/t-3.0kg/t加入，终点氧每减少20ppm-30ppm减少铝锰铁加入量5kg-10kg；
冶炼钢种Mn判定≤0.25％时，残锰＞0.12％时不配加锰铁合金；残锰≤0.12％，合金加入量为：
3、出钢1/4-1/3时随钢流加入500kg顶石灰进行渣洗，因沸腾出钢加入石灰可起到钢包内脱磷、脱硫和去除杂质的效果。
4、采用滑板挡终点渣，放钢完毕出钢口内渣子禁止放入钢包。
5、为减轻LF炉生产负担及减少钢包吊运过程中的烟尘逸散，转炉放完钢加完脱氧剂及合金后，手动打开钢包底吹，大氩气搅拌3min，融化合金及脱氧剂，均匀成分及温度。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、常压下钢包内自脱碳脱氧工艺生产低碳镇静钢，改变转炉整个冶炼过程，由转炉终点低温低碳的低碳钢操作模式改为减少渣料加入量提高转炉终点碳的普碳钢操作模式。
2、改变转炉脱氧合金化工艺，由放钢1/4-1/3时加入脱氧剂及合金改为放完钢后加入脱氧剂及合金。
3、由加完脱氧剂及合金后再加入顶石灰进行渣洗，改为在出钢1/4-1/3时随钢流加入500kg顶石灰进行渣洗。
4、整个出钢过程采用沸腾出钢，出钢过程中不仅能自脱碳脱氧，随钢流加入顶石灰还能进行脱磷，可提高转炉一次拉碳率，提高钢水质量。
5、转炉终点碳提高，钢水氧化性大大降低，转炉渣料消耗、氧气消耗降低，转炉炉衬使用寿命增长，转炉补炉次数明显减少，脱氧剂消耗量降低，锰铁合金使用量降低，综合成本降低吨钢10-15元。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
实施例1-30
本发明针对上述问题，提供一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法。
本发明的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法主要在于转炉沸腾留碳出钢，出钢过程中钢液在钢包内进行自脱碳反应，出钢过程中只加入顶石灰，出完钢后根据终点氧含量加入脱氧剂，根据终点碳及残锰加入合金，可降低脱氧剂消耗、合金消耗及补炉料消耗，包括以下步骤：
1、改变放钢过程中脱氧合金化顺序，由放钢1/4时加入脱氧剂及合金改为放完钢后加入脱氧剂及合金，转炉吹炼过程改变操作模式，由低碳钢操作模式改为普碳钢操作模式，减少渣料加入量提高转炉终点碳，留碳出钢，终点碳判定为小于0.07％时，终点碳按0.07％-0.09％控制；因终点碳较高且未脱氧，在钢包内钢液中一部分碳能和钢液中的氧发生C+O＝CO↑反应，进行钢包自脱碳。
2、根据终点碳、终点氧含量及残锰值称量合金及脱氧剂，120t转炉终点氧含量为600ppm时，铝锰铁按照3.0kg/t加入，终点氧每减少30ppm减少铝锰铁加入量10kg；冶炼钢种Mn判定≤0.25％时，残锰＞0.12％时不配加锰铁合金。
3、出钢1/3时随钢流加入500kg顶石灰进行渣洗，因沸腾出钢加入石灰可起到钢包内脱磷、脱硫和去除杂质的效果。
4、采用滑板挡终点渣，放钢完毕出钢口内渣子禁止放入钢包。
5、为减轻LF炉生产负担及减少钢包吊运过程中的烟尘逸散，转炉放完钢加完脱氧剂及合金后，手动打开钢包底吹，大氩气搅拌3min，融化合金及脱氧剂，均匀成分及温度。
按照以上控制方法，分别在国内某钢厂120t转炉和130t脱磷炉连续生产30炉SPHC-1低碳镇静钢，做为实施例1-30，控制情况如下：
采用该冶金控制方法，转炉出钢碳最高0.09％，精炼终点碳0.069％，转炉做碳统计平均脱碳量0.023％，只算脱氧剂、合金及钢铁料消耗可综合降本11.73元/t钢，实际生产过程中，低碳钢高拉碳对于转炉降低渣料消耗、氧气消耗、补炉料消耗、炉体维护等方面也极为有利，同时单炉座可连续生产低碳钢，便于进行生产组织，成本降低效果显著。
本说明书中若有未作详细记载的内容，均为本领域的现有技术，此处不再赘述。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，所述冶金控制方法包括以下步骤：
1)出钢1/4-1/3时随钢流加入合成渣进行渣洗；
2)放完钢后加入脱氧剂及合金；所述脱氧剂及合金根据终点氧含量及残锰值进行称量。
2.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，所述步骤1)中所述合成渣包括顶石灰和/或萤石灰。
3.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，所述步骤1)中合成渣的加入量为450-550kg。
4.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据终点氧含量称量脱氧剂，转炉终点氧含量为600ppm-700ppm时，铝锰铁按照2.5kg/t-3.0kg/t加入。
5.根据权利要求4所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，终点氧每减少20ppm-30ppm减少铝锰铁加入量5kg-10kg。
6.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，所述步骤2)中，根据残锰值称量合金，
冶炼钢种Mn判定≤0.25％时，残锰＞0.12％时不配加锰铁合金；残锰≤0.12％，合金加入量为：
Figure FDA0004037300050000011
7.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，采用滑板挡终点渣，放钢完毕出钢口内渣子禁止放入钢包。
8.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，转炉放完钢加完脱氧剂及合金后，打开钢包底吹，大氩气搅拌2-4min。
9.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，出钢过程采用沸腾出钢，出钢过程中钢液在钢包内进行自脱碳脱氧反应。
10.根据权利要求1所述的炉外自脱碳冶炼低碳钢的冶金控制方法，其特征在于，终点碳小于0.07％。
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