一种利用低硫铁水对45号钢进行增碳的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种利用低硫铁水对45号钢进行增 碳的方法。
【背景技术】
[0002] 45号钢为优质碳素结构用钢，广泛用于机械制造，其碳含量为0. 42%~0. 50%。 45号钢调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别 是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
[0003] 转炉在冶炼45号碳钢时，理论上钢水终点碳含量可以控制在较高水平，但是为了 满足终渣流动性和去除钢水中硫、磷及其它夹杂的要求，实际生产中，45号钢的终点碳含量 一般控制在0. 08%~0. 12%。为了使钢水中碳含量符合45号钢的标准要求，在转炉出钢 过程中需补加3. 3公斤/吨钢左右的碳粉。
[0004] 用碳粉增碳，鉴于碳粉的价格较高，使得目前的45号钢的生产成本较高，且由于 碳粉比重较轻，大量碳粉漂浮在钢液面上，并未被钢水吸收，使得碳收得率较低，增碳效率 较低，碳粉浪费严重。
[0005] 因此，如何改进增碳工艺，降低45号钢的生产成本，提高碳收得率是目前本领域 技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用低硫铁水对45号钢进行增碳的方法，该 方法能够降低45号钢的生产成本，提高碳收得率。
[0007] 为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：
[0008] -种利用低硫铁水对45号钢进行增碳的方法，包括以下步骤：
[0009] 1)往转炉中装入铁水，控制铁水的实际装入量较标准装入量减少3%~6% ;
[0010] 2)吹炼：按照转炉炼钢工艺吹炼铁水，控制钢水的吹炼终点温度彡1660°C，
[0011] 控制钢水的吹炼终点磷含量< 0. 015%，得到钢水；
[0012] 3)打开钢包底吹，控制底吹气体流量控制阀开度为15%~20% ;
[0013] 4)将低硫铁水倒入钢包内，控制所述低硫铁水的质量为转炉所加铁水的标准装入 量的3%~6% ;
[0014] 5)出钢：转炉出钢先向钢包内加入硅合金和锰合金，最后加入增碳剂，在转炉出 钢过程中钢包底吹调到最大，对钢水进行强搅拌，最终得到适于制造45号钢的钢水。
[0015] 优选的，所述步骤1)中，控制铁水的实际装入量较标准装入量减少4%~5%。
[0016] 优选的，所述步骤2)中，钢水包含以下重量百分比的组分：0. 08 %~0. 12 %的 [<：]，0~0.003%的[51]，0.07%~0.15%的[]?11]，0~0.015%的[?]，0~0.030%的[5]。
[0017] 优选的，所述步骤4)中，低硫铁水是经过KR脱硫处理的高炉铁水。
[0018] 优选的，所述步骤4)中，低硫铁水的温度为1250°C~1400°C，低硫铁水包含以下 重量百分比的组分：4. 2%~5. 0%的[C]，0. 2%~0? 7%的[Si]，0. 2%~0? 5%的[Mn]， 0~0.16%的[卩]，0~0.015%的[5]。
[0019] 优选的，所述步骤4)中，控制低硫铁水在出钢前5分钟内全部加入钢包。
[0020] 优选的，所述步骤5)中，所述硅合金的加入量按钢种规程硅含量要求的中下限控 制，
[0021] 所述锰合金的加入量按钢种规程锰含量要求的中上限控制，
[0022] 所述增碳剂的加入量按钢种规程碳含量要求的中下限控制。
[0023] 优选的，所述步骤5)中，见钢流8秒~12秒时开始加入硅合金和锰合金，至出钢 1/2时加完，最后加入增碳剂，出钢3/4之前加完。
[0024] 优选的，所述步骤5)中，所述硅合金为硅铁合金，所述锰合金为高碳锰铁合金，所 述增碳剂为碳粉。
[0025] 本发明的有益技术效果为：
[0026] 1.本发明采用低硫铁水代替大部分的常规增碳剂用于钢水增碳，利用低硫铁水能 够使钢水碳含量增加〇. 22 %~0. 25%，节约碳粉2. 4kg/吨钢~2. 8kg/吨钢，相比于原有 工艺的单纯加碳粉，碳粉添加量减少80%~90%，由于低硫铁水在钢铁冶金过程中较易获 得，成本较低，从而使得改进后显著降低了 45号钢的生产成本；再者，由于低硫铁水与钢水 的混合是液一液混合，且低硫铁水中碳元素的存在状态与钢水中碳元素的存在状态相近， 使得铁水中的碳元素可以快速地，几乎全部地被钢水吸收，均匀地分布在二者混合后得到 的钢水中，从而显著地提高了碳收得率。
[0027] 2.本发明采用低硫铁水代替大部分的常规增碳剂用于钢水增碳，由于低硫铁水中 含有一定量的硅元素和锰元素，在对转炉钢水增碳的过程中，也会出现增硅和增锰，从而降 低了后期脱氧合金化过程中所需加入的硅合金和锰合金的质量，降低了 45号钢的生产成 本。
【具体实施方式】
[0028] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限 制。
[0029] 本发明提供了一种利用低硫铁水对45号钢进行增碳的方法，包括以下步骤：
[0030] 1)往转炉中装入铁水，控制铁水的实际装入量较标准装入量减少3%~6% ;
[0031] 2)吹炼：按照转炉炼钢工艺吹炼铁水，控制钢水的吹炼终点温度彡1660°C，
[0032]控制钢水的吹炼终点磷含量< 0. 015%，得到钢水；
[0033] 3)打开钢包底吹，控制底吹气体流量控制阀开度为15%~20% ;
[0034] 4)将低硫铁水倒入钢包内，控制所述低硫铁水的质量为转炉所加铁水的标准装入 量的3%~6% ;
[0035] 5)出钢：转炉出钢先向钢包内加入硅合金和锰合金，最后加入增碳剂，在转炉出 钢过程中钢包底吹调到最大，对钢水进行强搅拌，最终得到适于制造45号钢的钢水。
[0036] 由于低硫铁水的性质与钢水的截然不同，低硫铁水的温度一般为1250°C~ 1400°C，而钢水温度为1660°C以上，且低硫铁水含有一定量的对于转炉成品钢水有害的杂 质元素，过量的低硫铁水加入到转炉钢水中会对钢水质量造成较大影响，为此，本发明中增 碳任务并不是全由低硫铁水来完成，并不是根据转炉钢水中的碳含量以及目标45号钢种 的碳含量来计算所需的低硫铁水的质量，而是通过试验，以混合后的钢水的性质指标作为 考量对象，例如混合后的钢水温度，确定低硫铁水的适宜添加量，然后计算混合后钢水的成 分，根据混合后钢水中的碳含量以及目标45号钢的碳含量来计算后期添加碳粉的质量。本 发明在为避免低硫铁水对转炉钢水造成消极影响的前提下，用低硫铁水对转炉钢水进行粗 增碳，完成增碳任务的绝大部分，利用碳粉对转炉钢水进行精确增碳，既节省了生产成本和 提高了碳元素收得率，又保证了增碳的精确控制。本发明中，控制铁水的实际装入量较标 准装入量减少3%~6%，优选的，控制转炉中铁水的实际装入量较标准装入量减少4%~ 5 %，控制低硫铁水的加入量为转炉所加铁水的标准装入量的3 %~6 %。
[0037] 实际生产中，低硫铁水温度一般为1250°C~1400°C，而转炉钢水温度为1660°C以 上，在混合过程中低硫铁水会吸收转炉钢水的热量，致使本发明中混合后得到的钢包钢水 比常规工艺的钢水温降多l〇°C~12°C，为了确保混合后得到温度合适的钢水，本发明中， 提高了转炉钢水的终点温度，控制转炉中钢水的吹炼终点温度多1660°C。
[0038] 钢水中的磷元素对45号钢来讲是有害元素，因此45号钢中磷含量越低越好，国标 要求45号钢的磷含量< 0.035%。而低硫铁水中磷含量一般为0. 10%~0. 13%，使得低硫 铁水加入转炉钢水后能够使钢水中磷含量增加0. 004%~0. 006%，为了尽量降低钢水中 磷含量，以期提高45号钢的性能，在本发明中，控制钢水的吹炼终点磷含量< 0. 015%。
[0039] 为了进一步降低45号钢的生产成本，提高碳收得率，获得更好的增碳效果，在本 发明的一个实施例中，所述步骤2)中，钢水包含以下重量百分比的组分：0. 08%~0. 12% 的[C]，0 ~0? 003%的[Si]，0. 07%~0? 15%的[Mn]，0 ~0? 015%的[P]，0 ~0? 030%的
[S]。
[0040] 为了进一步降低45号钢的生产成本，提高碳收得率，获得更好的增碳效果，所述 步骤4)中，低硫铁水是经过KR脱硫处理的高炉铁水。进一步的，低硫铁水的温度优选为 1250°C~1400 °C，低硫铁水包含以下重量百分比的组分：4. 2 %~5. 0 %的[C]，0. 2 %~ 0.7%的[Si]，0.2%~0.5%的[Mn]，0 ~0? 16%的[P]，0 ~0.015%的[S]。进一步的，控 制低硫铁水在出钢前5分钟内全部加入钢包。
[0041 ] 转炉出钢先向钢包内加入硅合金和锰合金，最后加入增碳剂，在转炉出钢过程中 钢包底吹调到最大，对钢水进行强搅拌，最终得到适于制造45号钢的钢水。优选的，见钢 流8秒~12秒时开始加入硅合金和锰合金，主要是用硅合金和锰合金脱除钢水中的氧，以 防止钢水中的氧与铁水中的碳发生反应，降低碳的收得率，至出钢1/2时加完。进一步的， 所述硅合金的加入量按钢种规程硅含量要求的中下限控制，所述锰合金的加入量按钢种规 程锰含量要求的中上限控制。进一步的，硅合金优选为硅铁合金，锰合金优选为高碳锰铁合 金。最后加入增碳剂，出钢3/4之前加完。优选的，所述增碳剂的加入量按钢种规程碳含量 要求的中下限控制。优选的增碳剂为碳粉。转炉出钢过程中钢包底吹调到最大，主要目的 是使钢水和铁水充分混合，以使增碳均匀，提高碳元素的收得率。
[0042] 娃铁合金的加入量：首先根据转炉钢水的质量及其娃含量和低硫铁水的质量及 其硅含量计算混合后钢水的质量及其硅含量，然后再以混合后钢水的质量及其硅含量为基 础，利用目标45号钢规定的硅含量的中下限反推得到硅铁合金的加入量。
[0043] 高碳锰铁合金的加入量：首先根据转炉钢水的质量及其锰含量和低硫铁水的质 量及其锰含量计算混合后钢水的质量及其锰含量，然后再以混合后钢水的质量及其锰含量 为基础，利用目标45号钢规定的锰含量的中上限反推得到高碳锰铁合金的加入量。
[0044] 碳粉的加入量：首先根据转炉钢水的质量及其碳含量和低硫铁水的质量及其碳 含量计算混合后钢水的质量及其碳含量，然后再以混合后钢水的质量及其碳含量为基础， 以及上述高碳锰铁合金的质量及其碳含量，利用目标45号钢规定的碳含量的中下限反推 得到碳粉的加