一种超低磷钢的冶炼方法技术

本发明专利技术公开了1、一种超低磷钢的冶炼方法，包括下述步骤：（1）入炉铁水：C：4.0‑4.6%，Si：0.35‑0.75%，P：0.11‑0.14%，Ti：0.05‑0.1%；（2）主吹炼：拉碳时机为C：0.05‑0.07%、温度1600‑1640℃、终点P≤0.012%；（3）加料补吹炼：补吹目标温度为1650‑1690℃，重新加入造渣料造渣，终点P≤0.004%；（4）出钢。本发明专利技术将“主吹炼”与“补吹炼”有效结合，通过补吹、静置时底搅、倒渣脱磷，出钢双挡减少回磷量等方式保证脱磷效果最大化，并且摆脱了装备水平的限制，仅在转炉单工序即可完成，脱磷效率达到96%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超低磷钢的冶炼方法，属于金属材料冶炼

技术介绍
磷是钢中的有害元素，容易在晶界偏析，造成钢材“冷脆”，显著降低钢材的低温冲击韧性，引起钢的低温脆性和回火脆性。高级优质钢中对磷含量的要求越来越严格，特别是对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢等要求磷含量小于0.010%或0.005%。随着市场对高级优质钢需求量的增加，低磷钢、超低磷钢作为纯净钢生产环节中不可缺少的一部分，受到越来越多的关注，采用新技术新工艺尽可能降低钢中磷含量成为众多钢铁企业的主要研究方向。超低磷钢一般指钢中磷含量≤0.005%的钢，国内外企业开发了多种钢水脱磷及冶炼超低磷钢的方法。上世纪80年代初期，以新日铁和住友为代表的日本钢铁企业及我国太钢、宝钢相继开发应用了铁水罐、鱼雷罐中铁水预处理脱磷技术，但由于铁水温降大、反应界面小、废钢比低(≤5％)、脱磷炉渣处理难(碱度过高)、处理效率差等，以及受现场条件限制，国内各钢铁企业又研究采用了转炉炉内单渣法、留渣法、双渣法、双渣留渣法等进行钢水的脱磷，但单渣法适用全新料，双渣法存在前期倒渣温度低，渣料融化效果不好的现象，留渣法兑铁过程容易喷溅造成安全隐患，上述方法同样存在脱磷不稳定的问题；20世纪90年代中后期，日本及国内宝钢开发了转炉双联工艺技术，随后首钢、重钢和鞍钢也都选用了双联法炼钢工艺，但是双联工艺要求必须采用两个转炉，一个作为脱磷转炉，一个作为脱碳转炉，且需要半钢钢包实施中间环节的倒运，温度损失大，并且受装备水平和车间改造难度限制，不能普及使用。
技术实现思路
本专利技术提供一种超低磷钢的冶炼方法，将“主吹炼”与“补吹炼”有效结合，通过补吹、静置时底搅、倒渣脱磷，出钢双挡减少回磷量等方式保证脱磷效果最大化，并且摆脱了装备水平的限制，仅在转炉单工序即可完成，脱磷效率达到96%以上。本专利技术所采取的技术方案是：一种超低磷钢的冶炼方法，其包括下述步骤：（1）入炉铁水：C：4.0-4.6%，Si：0.35-0.75%，P：0.11-0.14%，Ti：0.05-0.1%，铁水温度1280-1350℃；（2）主吹炼：拉碳时机为C：0.05-0.07%、温度1600-1640℃、终点P≤0.012%，炉渣碱度3.0-3.4，渣中MgO含量7-8%，底吹供气强度0.08-0.12Nm3/t·min；吹炼结束后静置时长60s，倒渣量为30-40%；（3）加料补吹炼：补吹目标温度为1650-1690℃；重新加入造渣料造渣，目标碱度：3.5-4.0；终点P≤0.004%，补吹炼结束静置90-120s；静置时底吹供气强度为0.15Nm3/t·min；（4）出钢。优选的，补吹炼氧枪枪位1.8m。优选的，出钢使用滑板挡渣+挡渣标的双挡模式，回磷量≤0.001%。优选的，所述补吹炼，加入造渣料轻烧白云石和回转窑白灰块，目标碱度3.5-4.0；为升温和防止后吹根据实际温度与目标温度的差值加入硅铁，硅铁和造渣料加入情况如表1表1补吹炼过程渣料和硅铁加入量（数据单位修改为kg/吨钢，并对数据进行了修改，请确认）△T=补吹目标温度-当前实际温度（L2根据一倒测温及温度损失速率计算）。本专利技术主要是通过将“主吹炼”与“补吹炼”有效结合，对主吹过程结束时机进行优化调整确保终点P达到较低水平进行倒渣、补吹炼阶段重新造渣提高炉渣碱度脱磷，实现超低磷钢（成品P含量≤0.005%）稳定生产。本专利技术设计“主吹炼”拉碳时机为C含量0.05-0.07%，拉碳温度范围为1600-1640℃，碱度范围3.0-3.4，炉渣MgO含量范围7-8%，吹炼过程底吹供气强度0.08-0.12Nm3/t·min，吹炼结束后静置60s（底吹供气强度0.15Nm3/t·min）；静置结束后倒炉倒渣30-40%；倒渣结束后，重新加料造渣（确保炉渣碱度3.5-4.0）并补吹（氧枪枪位1.8m）进行再次脱磷，确保终点P达到≤0.004%，为升温和防止后吹根据实际温度与目标温度的差值加入适量硅铁；补吹结束后进行静置90-120s（底吹供气强度0.15Nm3/t·min）；为避免出钢过程下渣回磷，转炉使用滑板挡渣+挡渣标的双挡模式，回磷量控制在0.001%，实现低磷钢的稳定生产。本专利技术主要理论依据为在转炉炼钢过程中，磷不可能被氧直接氧化而去除，只有在它的氧化物（P2O5）与（CaO）相结合，生成稳定的复杂化合物，才能将磷固定在渣中，从钢水中去除。转炉冶炼过程发生在钢渣间的脱磷反应主要是：4（CaO）+2[P]+5（FeO）=（4CaO·P2O5）+5[Fe]（1）（2）从脱磷反应方程式（1）中可以看出，适当提高中炉渣中CaO、FeO含量，能够促进脱磷反应的进行；从反应平衡常数公式（2）中可以看出随着反应温度升高，平衡常数降低，不利于脱磷反应的进行。转炉冶炼过程脱磷反应是在渣钢界面上进行的，脱磷速率主要受渣钢两侧的传质速率控制。创造良好的渣钢接触条件，对提高脱磷速率十分必要；同时，炉渣良好的流动性对提高渣钢接触面积，促进脱磷反应进行有积极作用。因此，充分的搅拌能与适当的熔池温度推动钢渣接触，是促进脱磷反应的动力学条件。本专利技术的设计要点：（1）本专利技术主吹炼结束后，重新加料造渣并补吹，进行再次脱磷，确保终点P达到≤0.004%；（2）主吹炼和补吹结束后进行静置，静置时进行底搅，确保渣钢充分反应，保证脱磷效果。（3）“主吹炼”结束后进行倒渣操作，倒渣比例30-40%，目的将脱磷炉渣有效去除。（4）为控制转炉下渣量，出钢时转炉使用滑板挡渣+挡渣标的“双挡”模式，减少回磷量。（5）应用以烟气分析为基础的自动化炼钢模型进行准确的终点判断，确保终点稳定可控，可确保超低磷钢稳定连续性生产。（6）对主吹炼的结束时机进行合理优化设计，确保主吹炼结束终点P含量达到较低的稳定的水平。与以往双渣模式不同，应用基于烟气分析系统的自动化炼钢，“主吹炼”阶段结束时机与双渣模式不同，C含量控制范围：0.05-0.07%；温度控制范围：1600-1640℃；碱度控制范围：3.0-3.3；炉渣中MgO7-8%，底吹供气强度0.06-0.12Nm3/t·min。应用基于烟气分析系统自动化炼钢的标准补吹模式，补吹枪位1.8m，补吹后目标温度1650-1690℃，目标碱度3.5-4.5，加料设定根据实际温度与目标温度设定之间的差值进行计算，温度越低，硅铁加入量越高，石灰及轻烧加入量越高，补吹炼加料数量参照表1。传统生产低磷钢工艺如铁水炉外脱磷处理温度损失大、留渣法及双渣法脱磷不稳定、双联工艺因装备水平的限制不能广泛普及。本专利技术的生产低磷钢工艺基于脱磷基本理论、热力学及动力学条件，将“主吹炼”与“补吹炼”有效结合，综合考虑炉渣充分融化、脱磷效率最大化、自动化炼钢模型终点判断的准确性及现场操作的安全性。本专利技术的优点在于摆脱了装备水平的限制，仅在转炉单工序即可完成，脱磷效率达到96%以上。较传统的铁水炉外脱磷及双联工艺温度损失小；与传统双渣法比较克服了第一阶段温度低渣料融化效果不好的现象；与留渣法比较，现场操作更加安全可靠。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术将“主吹炼”与“补吹炼”有效结合，通过补吹炼、静置时底搅、倒渣脱磷，出钢双挡减少回磷量等方式保证脱磷效果最大化，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低磷钢的冶炼方法，其特征在于其包括下述步骤：（1）入炉铁水：C：4.0‑4.6%，Si：0.35‑0.75%，P：0.11‑0.14%，Ti：0.05‑0.1%，铁水温度1280‑1350℃；（2）主吹炼：拉碳时机为C：0.05‑0.07%、温度1600‑1640℃、终点P≤0.012%，炉渣碱度3.0‑3.4，渣中MgO含量7‑8%，底吹供气强度0.08‑0.12 Nm3/t·min；吹炼结束后静置时长60s，倒渣量为30‑40%；（3）加料补吹炼：补吹目标温度为1650‑1690℃；重新加入造渣料造渣，目标碱度：3.5‑4.0；终点P≤0.004%，补吹炼结束静置90‑120s；静置时底吹供气强度为0.15 Nm3/t·min；（4）出钢。

【技术特征摘要】
1.一种超低磷钢的冶炼方法，其特征在于其包括下述步骤：（1）入炉铁水：C：4.0-4.6%，Si：0.35-0.75%，P：0.11-0.14%，Ti：0.05-0.1%，铁水温度1280-1350℃；（2）主吹炼：拉碳时机为C：0.05-0.07%、温度1600-1640℃、终点P≤0.012%，炉渣碱度3.0-3.4，渣中MgO含量7-8%，底吹供气强度0.08-0.12Nm3/t·min；吹炼结束后静置时长60s，倒渣量为30-40%；（3）加料补吹炼：补吹目标温度为1650-1690℃；重新加入造渣料造渣，目标碱度：3.5-4.0；终点P≤0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朋，李阳，周泉林，王肖，周航，邢金栋，刘海波，史慧艳，杜传鹏，张玉秀，李梦英，杨杰，张红娟，
申请(专利权)人：唐山不锈钢有限责任公司，唐山钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北;13