专利名称：一种低碳钢的脱硫精炼方法
技术领域：
本发明涉及一种低碳钢的脱硫精炼方法。
背景技术：
钢的洁净度是反映钢的总体质量水平的重要标志，是钢的内在质量的保证指标。 钢的洁净度通常由钢中有害元素含量以及非金属夹杂物的数量、形态和尺寸来评价。为了获得“清洁和纯净”的钢，常常要降低和控制钢的s、T[o]等有害元素和非金属夹杂物，因为这些元素的单一或综合作用的结果，会在很大程度上影响钢的性能。例如硫会促使钢产生热裂纹、降低冲击韧度和耐腐蚀性，并会促使产生偏析，促进硫化物夹杂的生成，影响钢材的抗拉强度、成型性、各向异性、疲劳性能等，所以，在洁净钢的生产中必须降低钢液中的硫含量。而转炉的脱硫能力是相当有限的，且因为入炉的石灰、废钢等炉料均带有较高的硫， 往往出现转炉过程回硫现象。所以仅靠铁水预处理很难稳定生产低硫钢，因此，在转炉出钢后还必须对钢水进行炉外精炼脱硫。而钢包渣改性及组成控制技术是炉外精炼的关键技术，钢包渣的性质直接影响精炼过程的冶金效果。精炼渣具有脱氧、脱硫、去夹杂的作用，当碱性还原渣同钢液密切接触时，钢液中实际的氧、硫的数值大于同渣平衡的氧、硫的数值， 使钢液中氧和硫向渣中扩散。随着钢水炉外精炼技术的发展，关于脱硫精炼渣和钢水炉外精炼脱硫技术的研究报道及相关专利也较多，CN101063178A公开了一种铝脱氧钢精炼脱硫的方法，该方法是在出钢过程中在钢包底部加入铝块，并随钢流加入精炼渣，该精炼渣主要由CaO和CaF2组成。 采用上述方法只能脱除钢液中的氧，对渣中的氧不能有效去除，如果依靠渣钢间氧平衡关系去除钢包渣中的氧，则需要大幅延长钢水的静置时间，会影响连铸生产工艺的顺行，而钢包渣的氧化性太强，会大大降低精炼过程钢水的脱硫率。CNlOl 191148A公开了一种钢包脱硫精炼渣，该精炼渣主要由活性石灰、萤石及铝粉或铝丸组成，实施过程中将由活性石灰和萤石组成的精炼渣分袋包装(25千克)，并在每袋中加入2-4千克铝粉，随钢流加入该精炼渣。采用上述方法也只能脱除钢液中的氧，而对渣中的氧不能有效去除，从而影响精炼过程钢水的脱硫效果。CN101235431A公开了一种转炉出钢渣洗配精炼炉快速脱硫的方法，该方法包括钢包内加入预熔渣7-12千克/吨钢水和白灰3-5千克/吨钢水、LF精炼工序补加一定量的白灰、电石和硅铁粉，预熔渣主要含有CaO 46-52重量％，Al2O3 :38-45重量％，SiO2 ^ 10 重量％，CaF2 :5-7重量％。采用上述方法主要是为了在精炼工序造白渣，成本较高，且加入电石和硅铁粉会引起钢水增碳、增硅，由此增加了钢水成分精确控制的难度。
发明内容
本发明的目的在于解决现有脱硫工艺的脱硫率较低和脱硫效果不稳定的问题，提供一种脱硫率高和脱硫效果稳定的低碳钢的脱硫精炼方法。本发明的发明人经过研究发现，在将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包的过程中，依
3次向钢包内的钢水中加入合金和脱硫精炼渣进行钢水合金化和脱硫造渣，并在出钢完成后向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂，可以有效脱除钢液中的氧，降低钢包渣的氧化性，改善钢包渣的性能与组成，从而提高钢水的脱硫率，并能够较理想地将低碳钢钢水精炼脱硫率稳定控制在30-60 %之间，减小成品钢中硫含量的波动。本发明提供了一种低碳钢的脱硫精炼方法，该方法包括将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中依次向钢包内的钢水中加入合金和脱硫精炼渣进行钢水合金化和脱硫造渣，其中，出钢完成后，向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂。根据本发明的脱硫精炼方法，通过在将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包的过程中， 依次向钢包内的钢水中加入合金和脱硫精炼渣进行钢水合金化和脱硫造渣，并在出钢完成后向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂，可以有效脱除钢液中的氧，降低钢包渣的氧化性， 改善钢包渣的性能与组成，从而提高钢水的脱硫率，并能够较理想地将低碳钢钢水精炼脱硫率稳定控制在30-60%之间，减小成品钢中硫含量的波动。同时，还可以降低钢水中的非金属夹杂物含量，提高钢水的洁净度。
具体实施例方式根据本发明的低碳钢的脱硫精炼方法，该方法包括将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中依次向钢包内的钢水中加入合金和脱硫精炼渣进行钢水合金化和脱硫造渣，其中，出钢完成后，向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂。根据本发明的方法，所述脱硫精炼渣的用量可以在较宽范围内调整，优选情况下， 所述脱硫精炼渣的用量为3. 5-5. 5千克/吨钢水，更优选为4. 5-5. 5千克/吨钢水。所述加入脱硫精炼渣的时机可以按照本领域公知的方式，例如，在转炉吹炼结束后的出钢过程中， 当1/3左右的钢水进入钢包中后，加入合金调节钢水中各组分含量，同时达到脱氧的效果， 然后，可以随钢水流加入活性石灰和萤石，与钢水充分混冲接触。根据本发明的方法，在加入合金后的钢水中加入活性石灰，随即加入萤石，可以起到稀释钢渣、降低钢渣粘度、促进活性石灰的熔化的作用，有助于提高并稳定脱硫效果。在优选的情况下，所述脱硫精炼渣由萤石和活性石灰组成，在出钢过程中，分别加入活性石灰和萤石的过程还能够达到将钢水中的夹杂物带出，达到净化钢液的效果，所述萤石与活性石灰的加料重量比可以在较宽范围内调整，优选情况下，所述萤石与活性石灰的重量比为 1 4-9，更优选为1 4-7。根据本发明的方法，萤石颗粒大小的选择范围较宽，为了更好地达到促进萤石快速熔化的目的，所述萤石的颗粒直径可以为3-20毫米，优选为5-15毫米；所述活性石灰的活性度可以为大于250毫升，优选为300-500毫升；活性石灰的颗粒直径一般可以为5-50毫米。石灰的组织结构与煅烧温度和煅烧时间密切相关，因此，影响石灰活性度的组织结构包括体积密度、气孔率、比表面积和CaO矿物的晶粒尺寸。晶粒越小，比表面积越大，气孔率越高，石灰活性就越高，化学反应能力就越强。所述活性石灰的活性度为表征生石灰水化反应速度的一个指标，即，以中和生石灰消化时产生的Ca(OH)2所消耗的4摩尔/升盐酸的毫升数表示。根据本发明的方法，所述萤石可以是本领域使用的各种常规的萤石，例如所述萤石中的主要成分为CaF2,其中，CaF2的含量一般为70-90重量％，SiO2 10-30重量％，S < 0. 1重量％，P 0. 06重量％，水分含量为小于0. 1重量％ ；所述活性石灰的主要成分为CaO，其中，CaO的含量一般为80_90重量％，水分含量为小于0. 1重量％。根据本发明的方法，加入调渣剂可以达到降低钢包渣氧化性、调整渣的熔点以提高钢水脱硫率及去除夹杂物的能力的效果，所述调渣剂的用量可以在较宽范围内调整，优选为1.5-3. 0千克/吨钢水。根据本发明的方法，所述调渣剂的主要成分为CaO、Al2O3和金属铝，在优选的情况下，所述调渣剂含有20-55重量％的Ca0、20-50重量％的Al203、0_10重量％的SW2以及 6-30重量％的金属铝。另外，所述调渣剂中P含量彡0. 05重量％，S含量彡0. 15重量％。根据本发明的方法，所述调渣剂的颗粒直径的选择范围较宽，为了促进调渣剂加入钢包后快速熔化，提高钢水的脱硫率，优选所述调渣剂的颗粒直径小于10毫米。根据本发明的方法，该方法还包括在加入合金后，向钢包内的钢水中吹入氩气进行搅拌的步骤。吹入氩气的条件包括氩气的流量和搅拌时间，所述氩气的流量和搅拌时间使达到加强搅拌进一步脱硫和去除夹杂的目的。优选情况下，吹入氩气的条件包括每吨钢水氩气的流量为1-2. 5标准升/分钟，搅拌时间为4-10分钟。标准升/分钟是指在20°C、1大气压的标准状况下每分钟的流量。根据本发明的制备方法，所述低碳钢的制备方法中除脱硫精炼过程以外的步骤和条件可以采用本领域技术人员公知的步骤和条件进行，例如，包括转炉吹炼钢水，出钢后进行脱氧合金化，然后进行炉外精炼，最后进行浇铸。根据本发明的制备方法，所述冶炼钢水的方法和条件为本领域技术人员所公知， 例如，转炉吹炼。按照本发明，所述低碳钢的碳含量一般为0.05-0. 15重量％。因此，冶炼结束后应使得不同种类的钢冶炼终点钢水中碳含量满足上述范围即可。根据本发明的制备方法，将冶炼后的钢水进行合金化的方法和条件为本领域常技术人员所公知，例如，在出钢过程中，加入各种合金以及碳质材料以保证合金化后，达到低碳钢中对C以及各组分的含量要求即可。根据本发明的制备方法，所述炉外精炼的方法和条件也为本领域技术人员所公知，例如，在LF炉和/或RH真空设备中进行炉外精炼，保持温度并对钢中各合金成分进行微调。根据本发明的制备方法，所述浇铸的方法和条件也为本领域技术人员所公知，例如，采用连铸的方法进行浇铸将炉外精炼后的钢水连续地注入到结晶器中，经结晶器冷却，使钢水表面凝成硬壳，将该具有硬壳的钢水从结晶器的出口连续拉出，使其在二次冷却区和拉矫区冷却而全部凝固，在拉矫区的出口得到连铸坯。下面，将通过实施例对本发明进行更详细的描述。在以下各实施例中，所述萤石的主要成分为CaF2, CaF2含量为70_90重量％，SiO2 含量为10-30重量％，S含量为彡0. 1重量％，P含量为彡0. 06重量％，水分含量为小于0. 1 重量％ ；所述活性石灰的主要成分为CaO，CaO含量为80_90重量％，水分含量为小于0. 1 重量％。所述调渣剂的主要成分为CaCKAl2O3和金属铝，CaO含量为20-55重量％，Al2O3含量为20-50重量％，金属铝含量为6-30重量％，Si&的含量彡10重量％，P含量彡0. 05重量％，S含量彡0. 15重量％。
实施例1本实施例用于说明本发明提供的低碳钢(P510L钢)的脱硫精炼方法。(1)转炉冶炼转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1675-1690°C，吹炼终点钢水的C含量为0. 03-0. 08重量％ ；取样分析，转炉终点S含量为0. 009-0. 018重量％。(2)出钢在转炉出钢过程中，加入无烟煤、低铝硅铁、硅锰和锰铁合金进行C、Si、Mn元素的合金化，各物质加入量使得钢水中C含量为0. 05-0. 10重量％、Si含量为0. 15-0. 25重量％、Mn含量为0. 90-1. 20重量％ ；然后随钢流向钢包内加入活性石灰(颗粒直径为5_50 毫米，活性度为300毫升)和萤石(颗粒直径为3-20毫米)，萤石和活性石灰的重量比为 1 5-6(萤石和活性石灰的总加料量为4. 5-5. 5千克/吨钢水)，出钢完成后，向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂(颗粒直径为小于10毫米，含有30-55重量％ CaO,20-50重量％ 的Al2O3以及6-30重量％的金属铝)1. 5-2. 5千克/吨钢水，出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2标准升/分钟，吹氩时间为4-8分钟。(3)精炼将钢水用LF炉加热调整温度，并对各成分进行微调后，加热钢水到1565-1580°C。按照上述方法冶炼并精炼钢水12炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱度(Ca0/Si02)为 3. 0-5. 0，CaO 含量为 48-55 重量％，FeO+MnO 的总含量为 1. 3-1. 8 重量％。(4)连铸分别或者依次将12炉精炼后的钢水在2机2流板坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面为1250mmX 200mm，中间包温度为1M0_1560°C，铸机拉速1. Om/min。分别取样分析中间包钢水中S含量为0. 004-0. 010重量％。并按照下述公式计算脱硫率。脱硫率<% =(转炉终点钢水S含量-中间包中钢水S含量)/转炉终点钢水S含量 X 100%冶炼12炉后得到的钢水脱硫率稳定在32-58%之间，平均脱硫率为46%。实施例2本实施例用于说明本发明提供的低碳钢(L245MB)的脱硫精炼方法。(1)转炉冶炼转炉冶炼时，转炉内加入120吨铁水进行顶、底复吹转炉吹炼，吹炼时间为15-30 分钟，吹炼终点温度为1680-1695°C，吹炼终点钢水的C含量为0. 03-0. 08重量％ ；取样分析，转炉终点S含量为0. 008-0. 017重量％。(2)出钢在转炉出钢过程中，加入无烟煤、低铝硅铁、硅锰和锰铁合金进行C、Si、Mn元素的合金化，各物质加入量使得钢水中C含量为0. 05-0. 09重量％、Si含量为0. 16-0. 27重量％、Mn含量为0. 55-0. 80重量％ ；然后随钢流向钢包内加入活性石灰(颗粒直径为5_50 毫米，活性度为280毫升)和萤石(颗粒直径为3-20毫米)，萤石和活性石灰的重量比为 1 5-6(萤石和活性石灰的总加料量为4. 5-5. 5千克/吨钢水)，出钢完成后，向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂(颗粒直径为小于10毫米，含有30-55重量％ CaO,20-55重量％的Al2O3以及6-30重量％的金属铝)1. 5-2. 5千克/吨钢水，出钢过程钢包采用底部吹氩气，每吨钢水吹氩流量为1. 2-2标准升/分钟，吹氩时间为4-8分钟。(3)精炼将钢水用LF炉加热调整温度，并对各成分进行微调后，加热钢水到1565-1580°C。按照上述方法冶炼并精炼钢水15炉，精炼结束后，分别取样分析钢包渣中二元碱度(Ca0/Si02)为2. 9-4. 9，CaO含量为47巧4重量％，FeO+MnO的总含量为1. 4-1. 9重量％。(4)连铸分别或者依次将15炉精炼后的钢水在2机2流板坯连铸机上浇铸，并使铸坯断面为1150mmX 200mm，中间包温度为1530_1550°C，铸机拉速0. 9-1. lm/min。分别取样分析中间包钢水中S含量为0. 004-0. 011重量％。并按照下述公式计算脱硫率。脱硫率<% =(转炉终点钢水S含量-中间包中钢水S含量)/转炉终点钢水S含量 X 100%冶炼15炉后得到的钢水脱硫率稳定在30-57%之间，平均脱硫率为44%。从以上实施例1和实施例2的结果可以看出，采用本发明提供的方法生产得到的低碳钢的脱硫率稳定在30-58%之间，且平均脱硫率较高，采用本发明的方法制得的低碳钢完全能够满足钢的质量要求。
权利要求
1.一种低碳钢的脱硫精炼方法，该方法包括将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中依次向钢包内的钢水中加入合金和脱硫精炼渣进行钢水合金化和脱硫造渣，其特征在于，出钢完成后，向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱硫精炼渣的用量为3.5-5. 5千克/吨钢水。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脱硫精炼渣由萤石和活性石灰组成，所述萤石与活性石灰的加料重量比为1 4-9。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述萤石的颗粒直径为3-20毫米；所述活性石灰的颗粒直径为5-50毫米，活性度为大于250毫升。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述萤石中CaF2的含量为70-90重量％，水分含量为小于0. 1重量所述活性石灰中CaO的含量为80-90重量％，水分含量为小于0. 1重量％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调渣剂的用量为1.5-3. 0千克/吨钢水。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述调渣剂含有20-55重量％的Ca0、20-50重量％的六1203、0-10重量％的SiA以及6-30重量％的金属铝。
8.根据权利要求1、6或7所述的方法，其中，所述调渣剂的颗粒直径为小于10毫米。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括在加入合金后，向钢包内的钢水中吹入氩气进行搅拌的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，吹入氩气的条件包括每吨钢水氩气的流量为 1-2. 5标准升/分钟，搅拌时间为4-10分钟。
全文摘要
本发明提供了一种脱硫率高和脱硫效果稳定的低碳钢的脱硫精炼方法，该方法包括将转炉冶炼后的钢水出钢至钢包中，在出钢过程中依次向钢包内的钢水中加入合金和脱硫精炼渣进行钢水合金化和脱硫造渣，其中，出钢完成后，向钢包内形成的钢包渣中加入调渣剂。本发明的方法可以有效脱除钢液中的氧，降低钢包渣的氧化性，改善钢包渣的性能与组成，大大提高钢水的脱硫率，并能够较理想地将低碳钢钢水精炼脱硫率稳定控制在30-60％之间，减小成品钢中硫含量的波动。同时，还可以降低钢水中的非金属夹杂物含量，提高钢水的洁净度。
文档编号C21C7/064GK102477472SQ20101056733
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者冯远超, 周伟, 曾建华, 李青春, 杨森祥, 杨洪波, 陈永 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司, 攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司