一种RH精炼过程加锰矿合金化方法技术

本发明专利技术公开一种RH精炼过程加锰矿合金化方法，1）RH处理起始钢液温度控制在1580-1600℃；2）RH合金化前，分2-5批次，通过合金溜槽加入锰矿，所加锰矿要求粒径在10-50mm，锰矿磷、硫质量百分含量均要求小于0.05%，锰矿加入量不超过15kg/吨钢；3）加入锰矿后，RH上升管提升气体流量控制在130-150NM3/h之间；循环时间控制在6-10min；真空室压力小于150Pa；4）循环作业结束后进行脱氧合金化，调整钢水成分至钢种目标值。本发明专利技术工艺操作简单，不需对原设备进行改进、不影响其它生产作业，可显著降低炼钢成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冶炼含锰钢方法，特别涉及一种采用锰矿合金化的炼钢工艺。
技术介绍
锰是钢铁材料中主要合金元素之一，对于强化钢材性能具有重要的作用，通常炼钢进行锰元素合金化时，采用含锰的铁合金如锰铁、硅锰铁等在出钢或精炼过程进行锰合金化。但是合金化使用的锰铁、硅锰铁等铁合金均需在铁合金厂采用锰矿制得，制造锰铁、硅锰铁等铁合金的过程是一个高能耗、高污染的过程，最终将导致环境污染和炼钢生产成本增加。锰矿种类较多,根据矿物组成不同,可分为软锰矿、褐锰矿、黑锰矿、水锰矿、硬锰矿、菱锰矿、锰方解石等,锰矿中除含有用锰氧化物外,还含有SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P、S等。为了降低炼钢成本和减少环境污染，一些炼钢企业在炼钢炉内添加锰矿进行锰合金化，但锰的收得率较低，仅为40%-60%，并且炼钢炉内添加锰矿后使渣的氧化性提高，炉衬侵蚀严重，此外通常还要配合双渣或双联工艺，因此综合成本较高，难以实现工业化；也有一些企业采用钢液添加同时含锰矿和还原剂的球团或块体进行合金化，但制球或块成本较高，很难工业生产应用。专利《转炉双联炼钢工艺》，（公开号：CN101294230A）公开了一种转炉双联炼钢工艺，并在脱碳炉内使用锰矿进行合金化。转炉冶炼包括脱磷工艺和脱碳工艺，转炉冶炼在两个转炉内完成，其中脱磷工艺在转炉I内完成，脱碳工艺在转炉II内完成，脱碳工艺中可加入锰矿来调节热平衡和提高终点锰含量，可减少出钢过程锰铁合金的用量，对高锰钢、超低磷钢等的冶炼优越性更为突出，降低冶炼成本。该专利技术可节约含锰的铁合金如锰铁、硅锰铁等耗量。但是采用双联工艺，需要设备支持，必须有脱磷转炉和脱碳转炉配合，对于没有双联工艺设备的企业，显然不适合，应用局限性较大。专利《用脱磷铁水和锰矿、铬矿生产含锰、铬低合金钢的方法》，（公开号：CN101570805A）公开了一种采用脱磷铁水和锰矿、铬矿生产含锰、铬低合金钢的转炉炼钢方法。吹炼前根据钢种对锰、铬含量的要求，按中、下限计算好锰矿和铬矿的使用量，开始吹炼3-10分钟后连续加入锰矿和铬矿；吹炼到终点后，停止顶吹，保留底吹以搅拌炉内钢水和炉渣；取样分析钢中锰、铬含量，并据此推算出渣中Cr2O3及FeO的数量，计算出所需还原剂数量和相应补加的石灰量；将硅铁和石灰投入炉内，继续底吹作为还原性吹炼；经3-12分钟还原性吹炼，使锰矿和铬矿中95%-98%重量的锰和铬被钢水所吸收，实现了用锰矿、铬矿代替锰铁、铬铁。优点在于，能最大限度地利用了锰、铬资源，也可消除六价铬离子对环境的污染。但是该工艺由于转炉渣量较大，需要消耗较大量的还原剂才能将锰矿中部分氧化锰还原为锰，因此成本优势并不突出。专利《一种锰氧化物直接合金化炼钢工艺》，（公开号：CN1470667A）公开了一种利用钢水高温将锰从锰氧化物中直接融熔还原成金属锰而对钢水进行直接合金化的方法，该工艺包括将锰氧化物配制成锰合金球团，在电炉或转炉出钢过程中将锰合金球团分批加入到钢水中，利用钢水高温将锰从锰氧化物中直接融熔还原成金属锰而对钢水进行直接合金化，同时通过吹氢或其他精炼方式以提高和稳定锰的回收率。所述锰合金球团是由锰含量大于40%的锰氧化物配加5%-15%的还原剂、1%-5%发热剂、1%-2%催化剂经破碎研磨成50-200目的粉料，然后混匀并通过粘结剂制成的，还原剂为金属Al,Si,Ca等，发热剂为Al,SiC,Si-Fe,Si-Ca等，催化剂为活性炭等。该工艺的优点在于去掉了将锰矿冶炼成含锰铁合金的生产工序，从而大幅度节约能源和减轻环境污染，也大幅度降低了钢水锰合金化的生产成本。然而，该方法虽然省去了将锰矿冶炼成锰铁合金的工序，但是需要将锰矿与还原剂、发热剂和催化剂等配合并制成锰合金球团使用，仍然存在工艺复杂、成本高的缺点。根据热力学原理，在转炉常规冶炼条件下实现锰矿直接还原合金化具有现实可能，但是传统转炉冶炼渣量太大、渣的氧化性太强、终点碳含量太低等因素都将降低锰的收得率，一般转炉冶炼锰收得率低于30%的水平，相应的，如果采用双渣或双联工艺，虽然可以降低转炉终渣量，但是也增加了冶炼操作难度，同时增加了冶炼时间，使炼钢成本增加，对工艺衔接也会造成一定影响。除此之外，无论是那种锰矿，矿物中锰氧化物通常以高价锰氧化物存在，如MnO2、Mn2O3等，这些高价锰氧化物在1200℃以上会分解为低价的MnO同时释放出氧气。因此，钢液直接添加锰矿后，受高温钢液作用（钢液温度通常在1500℃以上），锰矿受热分解，直接释放氧气到钢液中，导致钢液氧含量急剧增加，这将显著增加还原剂的消耗量，并且极易导致钢中夹杂物超标。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种RH精炼过程加锰矿合金化方法，基于传统转炉炼工艺，在不影响冶炼效果的情况下，在RH真空室投入锰矿，锰矿分解所释放的氧气可以替代部分顶枪吹入的氧气进行钢液脱碳。另外在真空条件下，钢中C的还原性将显著提高，理论上其还原能力强于铝，因此仅依靠钢中C对低价锰氧化物进行还原，无需外加还原剂还原锰氧化物，实现使锰矿直接还原合金化的炼钢工艺。为了达到上述目的，本专利技术具体方案包括如下步骤：1）RH处理起始钢液温度控制在1580-1600℃；2）RH合金化前，分2-5批次，通过合金溜槽加入锰矿，所加锰矿要求粒径在10-50mm，锰矿磷、硫质量百分含量均要求小于0.05%，防止钢中磷、硫超标。锰矿加入量可根据锰矿中锰含量，按所炼钢种要求锰含量的中限以下配加，防止钢中锰超标，但锰矿重量不应超过15kg/吨钢；3）加入锰矿后，RH上升管提升气体流量控制在130-150NM3/h之间；循环时间控制在6-10min；真空室压力小于150Pa。4）循环作业结束后进行脱氧合金化，调整钢水成分至钢种目标值。步骤1）中，温度控制在1580-1600℃，温度高于1580℃有利于钢水中C对锰矿的还原，尽管如此，为防止耐火材料侵蚀和连铸钢水温度衔接问题，钢水温度应控制在1600℃以下。步骤2）锰矿粒度为10-50mm，有利于锰矿快速熔化；分2-5批加入锰矿有利于钢渣持续均匀反应。步骤3）中，提升氩气的流量控制在130-150NM3/h之间，可保证熔融锰矿由下降管进入钢包，增强钢渣反应效果。循环时间控制在6-10min，可保证钢渣充分反应。真空室压力小于150Pa是为了提高C的还原能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种RH精炼过程加锰矿合金化方法，其特征在于包括如下步骤：1）RH处理起始钢液温度控制在1580‑1600℃；2）RH合金化前，分2‑5批次，通过合金溜槽加入锰矿，所加锰矿要求粒径在10‑50mm，锰矿磷、硫质量百分含量均要求小于0.05%，锰矿加入量不超过15kg/吨钢；3）加入锰矿后，RH上升管提升气体流量控制在130‑150NM3/h之间；循环时间控制在6‑10min；真空室压力小于150Pa；4）循环作业结束后进行脱氧合金化，调整钢水成分至钢种目标值。

【技术特征摘要】
1.一种RH精炼过程加锰矿合金化方法，其特征在于包括如下步
骤：
1）RH处理起始钢液温度控制在1580-1600℃；
2）RH合金化前，分2-5批次，通过合金溜槽加入锰矿，所加锰
矿要求粒径在10-50mm，锰矿磷、硫质量百分含量均要求小于0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德礼，孙群，吕春风，康磊，廖相巍，于守巍，齐志宇，常桂华，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21