一种极低磷钢冶炼方法

专利名称：一种极低磷钢冶炼方法
技术领域：
转炉炼钢领域；
背景技术：
本发明一种极低磷钢冶炼新工艺属于转炉炼钢领域，主要涉及转炉脱 磷预处理与转炉双渣冶炼。磷在钢中是一种易偏析元素，当钢中磷含量大于0. 015%时，磷的偏析急剧增加， 并促使偏析带硬度增加，同时，磷还恶化焊接性能，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的 脆性转变温度。目前国内宽厚板生产领域生产的管线钢、海洋平台用钢、油井管钢、低温容 器用钢等均需要低磷含量。对于9M钢等极低磷钢冶炼采用常规工艺无法满足极低磷钢脱 磷要求。低磷钢冶炼工艺通常分为两种一种是基于炉外精炼的深脱磷工艺，另外一种是 基于转炉炉内的深脱磷工艺。本工艺属于基于炉内的脱磷工艺。对于磷含量要求严格的钢种，转炉终点磷含量越低越好。在国内目前申请的专利 中，一般转炉出钢磷含量控制范围在质量百分比为0. 005% 0.015%范围内，属于低磷 钢、超低磷钢冶炼范畴；本专利脱磷工艺转炉终点磷含量质量百分比控制在0. 003%以内， 属于极低磷钢冶炼范畴。国内其他专利如首钢总公司的“一种低碳钢转炉低磷钢水冶炼方法”采用双渣法 冶炼，与本专利的最大不同在于采用流程与采用铁水条件不同，及供氧、造渣制度等基本吹 炼制度均有本质区别。本专利采用炉内处理的低磷铁水，铁水磷含量低于0.010%，而“一 种低碳钢转炉低磷钢水冶炼方法”采用磷含量在0. 070%左右的铁水进行处理。对于采用 供氧方面的不同体现在本专利冶炼初期采用极低的供氧流量低于1. 5Nm3/min. t，而“一种 低碳钢转炉低磷钢水冶炼方法”采用2. 5Nm3/min. t以上的供氧流量等。对于其他专利如攀钢集团研究院有限公司“一种半钢冶炼低磷钢的生产方法”，其 转炉终点磷含量控制在0.006%左右。首先磷含量控制范围不同，其次采用铁水条件也不 同，如本专利采用脱磷铁水，而“一种半钢冶炼低磷钢的生产方法”采用铁水作为吹炼原料。 另外本专利主要通过调整供氧制度进行铁水脱磷预处理的手段，辅助手段为造渣制度，而 “一种半钢冶炼低磷钢的生产方法”专利中叙述“主要是通过调整单渣法转炉冶炼的造渣参 数实现的”，实现手段与目的各不相同，对于顶吹氧气供气强度也不相同，本专利供气强度 明显低于“一种半钢冶炼低磷钢的生产方法”的供气强度。对于其他专利，无论是工艺、造渣、供氧等基本制度，还是采用的铁水原材料等都 存在更大本质上的差异。本专利涉及的脱磷工艺采用较低氧气流量，单渣、双渣期供氧强度采用传统工艺 供氧强度都与其他厂家工艺存在不同，如脱磷预处理时采用较大的矿石加入量，脱磷预处 理期结束，铁水碳含量控制在3. 0%左右，磷含量控制在0. 010%左右，脱磷结束温度控制 在1300°C 1400°C左右，并且脱磷预处理后进行单渣或双渣冶炼。该发明主要特点为体现 在在同一座转炉内进行铁水脱磷处理，倒渣后，若采用双渣冶炼，可以最大程度降低钢渣回 磷。因此，该工艺优点是，采用低磷铁水进行单渣或双渣冶炼，吹炼平稳、反应速度快、效率 高可以生产极低磷钢。

发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提供一种以转炉炉内铁水脱磷预处理与双渣冶 炼生产极低磷钢的生产方法，转炉终点磷含量低于0. 0030%,以具有顶底复吹功能的转炉 为处理容器，采用底吹氩气、氮气，顶吹氧气进行冶炼其特征为(1)在转炉内进行铁水脱磷预处理后，倒渣后进行单渣或双渣冶炼；(2)采用造渣剂主要由A、B组成，A的主要组成成分质量百分比为Ca0:70% 90%,Si02+CaF2+Mg0 ( 30%:渣系 B 主要组成质量百分比 Fe0+Fe203 65 75%,Si02 ( 1， CaO 0-5%, MgO 0-2%, A1203 :0~1%, P ^ 0. 02%, TMn :0~1%, Ti02 :0~1%, C :0~1%, S (0. 01%，水份:l-8%,(3)铁水脱磷预处理结束温度在1300°C 1400°C ；转炉终点温度在1650°C 1720°C ；(4)脱磷预处理期顶吹供氧气强度1. 2 1. 5Nm3/min. t，脱磷预处理后吹炼顶吹 供氧气强度 3. 0-3. 5Nm3/min. t ；(5)底部供气至顶吹供氧质量百分比70%之前，底吹供氮气强度0.03 0.3Nm3/ min. t ；后顶吹供氧质量百分比30%，底吹供氩强度0. 03 0. 3Nm3/min. t，在顶吹供氧质量 百分比30% 60%期间内，采用低供气强度，其他时间采用高供气强度；(6)要求入转炉铁水[Si]含量质量百分比在0.50%以下；(7)脱磷预处理期矿石加入量在2kg/t以上，废钢比质量百分比在5% -10% ；(8)脱磷期结束碳质量百分含量控制在2. 5% 3. 5%左右；(9)双渣冶炼头批渣白灰加入量在20kg/t_40kg/t之间，双渣冶炼时萤石加入量 在5kg/t-10kg/t之间，起泡沫渣后提枪倒渣，倒渣量在总渣量1/4以上(10)双渣冶炼前，炉内加入硅铁0 3kg/t，使预处理后铁水硅含量质量百分比达 到0 0. 20%之间。脱磷预处理时采用A与B混合使用，混合比例按照质量比1 1 2 1，在转炉 内自然混合。吹炼结束若采用单渣法冶炼，白灰加入量在10kg/t钢_50kg/t钢，顶吹供气强度 在 3. 0-3. 5Nm3/min. t。采用该工艺的优点如下1、脱磷预处理后铁水磷含量低与未进行铁水预处理的炉次比较，铁水磷含量低，可达到0. 010%左右；2、转炉终点磷含量低转炉出钢磷含量可以低于25ppm;3、可以生产极低磷钢生产成品磷含量在20ppm-50ppm的极低磷钢，如9Ni钢等高级钢。实施方式试验采用铁水转炉脱磷预处理后双渣冶炼。脱磷预处理采用4孔低枪位进行吹 炼，在转炉内进行脱磷预处理，目标将磷含量脱至0.015%以下，碳含量控制在3.0%左右； 对脱磷后的铁水采用双渣法进行冶炼。试验前提前更换4孔脱磷枪，顶吹供氧流量按照开吹前0. 5分钟流量10000Nm7h，过程9000Nm3/h 10000Nm7h控制；吹炼时间按9 11分 钟左右，即按供氧量1500m3控制，供氧量作为停吹标志；目标碳含量3. 0%左右；开吹炼枪 位按0. 80米控制，第0. 5分钟后提枪至1. 00米吹炼至3分钟，流量9000Nm3/h，3分钟时降 低枪位到0. 9米吹炼至5分钟，流量9500Nm3/h，5分钟后降低枪位至0. 8米到吹炼结束，流 量10000Nm7h ；脱磷期炉渣碱度在2. 5左右；根据铁水硅含量调整白灰加入量3. 5 5. 5 吨，矿石2. 5 3. 0吨、萤石500公斤以上，白灰分批加入，开吹加入第一批、3分钟时加入第 二批；矿石分多批加入，第一批加入量1 2吨，后1 2吨分多次加入，脱磷预处理后结束 目标温度按1350°C控制；脱磷预处理结束倒渣量在2/3以上，更换普通氧枪后继续吹炼。脱磷预处理结束后采用正常流量22000m3/h氧枪后双渣冶炼；头批渣白灰加入量 2吨左右，不加轻烧；加入矿石、萤石500kg IOOOkg化渣，倒渣时倒出渣量在1/3以上，二 批渣加入白灰3 4吨，吹炼过程中化好渣。终点低温控制，目标拉碳温度1650°C。实施例试验铁水装入量在100吨，板边加入量分别为8、9吨，；铁水情况如下表1 所示，渣料A、B加入量如下表2所示。表1铁水成分质量百分含量％
权利要求
一种极低磷钢的冶炼方法，转炉终点磷含量质量百分比低于0.0030％，以具有顶底复吹功能的转炉为处理容器，采用底吹氩气、氮气，顶吹氧气进行冶炼其特征为(1)在转炉内进行铁水脱磷预处理后，倒渣后进行单渣或双渣冶炼；(2)采用造渣剂主要由A、B组成，A的主要组成成分质量百分比为CaO70％～90％，SiO2+CaF2+MgO≤30％渣系B主要组成质量百分比FeO+Fe2O365～75％，SiO2≤1，CaO0 5％，MgO0 2％，Al2O30 1％，P≤0.02％，TMn0 1％，TiO20 1％，C0 1％，S≤0.01％，水份1 8％，(3)铁水脱磷预处理结束温度在1300℃～1400℃；转炉终点温度在1650℃～1720℃；(4)脱磷预处理期顶吹供氧气强度1.2～1.5Nm3/min.t，脱磷预处理后吹炼顶吹供氧气强度3.0 3.5Nm3/min.t；(5)底部供气至顶吹供氧70％之前，底吹供氮气强度0.03～0.3Nm3/min.t；后顶吹供氧质量百分比30％，底吹供氩强度0.03～0.3Nm3/min.t，在顶吹供氧质量百分比30％～60％期间内，采用低供气强度，其他时间采用高供气强度；(6)要求入转炉铁水[Si]含量质量百分比在0.50％以下；(7)脱磷预处理期矿石加入量在2kg/t以上，废钢质量百分比在5％ 10％；(8)脱磷期结束碳质量百分含量控制在2.5％～3.5％左右；(9)双渣冶炼头批渣白灰加入量在20kg/t 40kg/t之间，双渣冶炼时萤石加入量在5kg/t 10kg/t之间，起泡沫渣后提枪倒渣，倒渣量在总渣量1/4以上。(10)双渣冶炼前，炉内加入硅铁0～3kg/t，使预处理后铁水硅含量质量百分比达到0～0.20％之间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于脱磷预处理时采用A与B混合使用，混合 比例按照质量比1 1 2 1，在转炉内自然混合。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于吹炼结束若采用单渣法冶炼，白灰加入量在 10kg/t 钢-50kg/t 钢，顶吹供气强度在 3. 0-3. 5Nm3/min. t。
全文摘要
本发明是一种极低磷钢冶炼方法，主要涉及在转炉内进行脱磷预处理然后进行双渣或单渣吹炼生产低磷钢的方法，采用顶吹氧气与底吹氮、氩相结合的复吹工艺。在脱磷预处理时采用超低顶吹氧枪流量控制，根据不同的铁水条件，通过大矿石加入量，较少的少废钢装入量，控制吹炼结束温度在1300℃-1400℃左右，碳含量控制在2.5％-3.5％左右，脱磷预处理后吹炼采用正常顶吹3.0-3.5Nm3/min.t供气强度，吹炼结束温度控制在1650℃-1720℃左右，采用此种新工艺，可以使脱磷预处理结束铁水磷含量降低到0.010％左右，转炉终点磷含量可以降低到25ppm以下。
文档编号C21C7/064GK101993980SQ201010570010
公开日2011年3月30日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者刘洋, 危尚好, 吕延春, 姜中行, 张振江, 朱志远, 李战军, 王文军, 王海宝, 王立峰, 田志红, 石树东 申请人:首钢总公司