一种高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法
【专利摘要】本发明涉及一种高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法，采用转炉的脱磷炉双渣冶炼预脱磷，脱磷后的半钢钢水增碳以及脱碳炉脱磷的炼钢工艺，生产高镍含量的超低磷钢种；包括：1)铁水预处理；2)脱磷炉双渣冶炼；3)半钢钢水增碳；4)脱碳炉脱磷；5)出钢；6)精炼，连铸。本发明脱磷炉的终点磷含量减小，半钢的碳含量增加，使脱碳炉的温度控制能够有70℃左右的增加，解决了脱碳炉冶炼因镍板加入量过大，不能满足热量平衡的需要，钢水出钢温度低，过氧化严重的技术难题。本发明脱碳炉终点磷含量小于0.002％，经精炼正常处理成品磷含量不大于0.003％，成品硫含量不大于0.002％。使得高镍含量超低磷钢种连浇罐数由1-2罐增加到4-6罐。
【专利说明】
一种高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法
技术领域
[0001]本发明涉及冶金行业中转炉炼钢技术领域，主要涉及生产镍含量在5-10%之间的高合金超低磷钢种的转炉冶炼工艺方法。
【背景技术】
[0002]P和其它元素在晶界偏聚能够造成钢的脆性敏感，是导致钢冷脆性的最关键元素。因高镍含量超低磷钢(例如9Ni钢)要求在_196°C的条件下能够储存液态气体，对钢的冷脆性要求更是严格，基本上是不允许出现钢的冷脆性，因此这些钢种基本都要求[P] ( 0.005 %，最好[P] ( 0.003 % ο
[0003]对于高镍含量超低磷钢，各钢厂最初都采用的模铸工艺路线，由于其存在成分偏析大，材料利用率低，在加热过程中氧化严重等缺点，目前逐渐的转变为采用连铸工艺生产。对于国外钢铁企业，例如Thyseenkrupp等欧美钢铁企业在冶炼高镍含量超低磷钢时采用了转炉底部吹氧技术；日本则采用铁水预处理脱磷后的转炉双联法冶炼。这些方法都需要引进一系列设备，投资巨大，对于国内的绝大部分钢厂并不适用。国内目前生产高镍含量超低磷钢的方法各个钢厂不尽相同，国内一些代表钢厂采用的冶炼方法是转炉“多渣法”(也就是多次倒渣的双渣法)工艺，即冶炼过程多次倒炉放渣然后造渣的转炉冶炼方法，这种方法冶炼过程控制不稳定，冶炼时间长，温度损失大，钢铁料消耗高，转炉出钢末期剩钢严重，钢种冶炼成功率偏低等一系列缺点。
[0004]另一些代表钢厂则是采用正常转炉冶炼，转炉终点磷基本都在0.005-0.008%之间，沸腾出钢，出钢过程加入1-2吨白灰，利用钢水的高碱度、强氧化性气氛在出钢时继续对钢水进行脱磷，在出钢末期剩钢抬炉，炉后加入脱磷剂大气量搅拌脱磷，进LF炉继续进行加白灰强搅拌脱磷，这样钢水磷能够脱到0.002%左右，然后通过钢水扒渣，再进LF进行钢水改质深脱硫处理，这样在入RH时钢水磷含量基本在0.004%左右，成品在0.005%左右，这样做的缺点非常明显，首先基本是利用后道工序进行持续深脱磷，脱除的磷都在炉渣中，加上转炉带渣，如果钢水扒渣不净，在炉渣改质后容易回磷导致钢水磷超标；其次处理周期太长，加热幅度过大，对生产组织以及耐材的侵蚀都有重大的不利影响，此外，处理时间长，加热时间长容易造成钢水污染严重，钢坯纯净度差。
[0005]还有一些钢厂采用大渣量的双联法进行冶炼，但是为了确保脱磷且合金加入量大，转炉温度控制非常低，基本上转炉出钢的终点温度都在1500°C左右，且为保证脱磷效果，终点氧值相对较高，这种冶炼工艺不仅对炉衬侵害严重，而且由于温度的严重偏低，在工艺流程上被迫采用二次进LF升温(即钢水扒渣前先进LF两次或多次升温(一次升温10分钟不够)，再进行钢水扒渣，然后再进入LF大幅度升温的情况)。由于工艺操作具体情况的限制，国内绝大部分钢厂对于此类钢种的冶炼每浇次基本都不超过2罐。
[0006]中国专利申请号200710023019.8公开了 “中磷铁水转炉高效脱磷冶炼方法”，该方法脱碳终点钢水磷含量能够控制在低于0.01%，但是该方法没有声明能够将钢水磷控制到0.005%以下，并且也没有提到解决因钢种需要合金量太大而冶炼终点温度不足的解决办法。因此该方法对于冶炼高镍含量超低磷合金钢不适用。
[0007]日本国的转炉双联超低磷钢冶炼方法，这种工艺需要一种铁水脱磷预处理工艺，并且也没有提及解决因钢种需要合金量太大而冶炼终点温度不足的解决办法。
[0008]中国专利申请号201110340294.9公开了 “一种生产低磷钢的转炉冶炼工艺方法”这种方法为采用出钢留渣和转炉双渣法冶炼来去除钢水中的磷，并且磷含量也只能保证不大于0.010%。同样没有提及解决因钢种需要合金量太大而冶炼终点温度不足的解决办法。
[0009]2002年新日铁开发成功其称之为“MURC”工艺，主要工艺特点包括:⑴转炉出钢留渣+双渣法冶炼，这种方法能将终点钢水[P]含量控制到0.020%以下，这种工艺主要目的是节约石灰，对深入脱磷没有细致的研究报道。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种冶炼工艺方法，生产高镍含量的超低磷钢种，并能够增加高镍含量的超低磷钢种的连浇罐次。
[0011 ] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现:
[0012]—种高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法，采用转炉的脱磷炉双渣冶炼预脱磷，脱磷后的半钢钢水增碳以及脱碳炉脱磷的炼钢工艺，生产高镍含量的超低磷钢种；包括以下步骤:
[0013]I)铁水预处理，要求铁水脱硫后[S]《0.002%，脱硫后渣要彻底扒净；
[0014]2)脱磷炉双渣冶炼，首批造渣料的白灰加入量18_22Kg/吨钢，轻烧白云石加入量8-10Kg/吨钢，助熔渣加入量为4-5Kg/吨钢，吹炼氧累积到14-16Nm3/吨钢时进行过程放渣，过程放渣应不少于总渣量的40%，放渣后加入造渣料白灰S-1OKg/吨钢，轻烧白云石0-3Kg/吨钢，冶炼温度控制在1370°C ±20°C，吹炼氧累积到28_30Nm3/吨钢时抬枪出半钢，脱磷炉的终点磷含量为0.012% -0.020% ；
[0015]3)半钢钢水增碳，在合金汇总斗内备6-12Kg/吨钢焦炭准备合金化操作；铁水罐到位后，出钢前将合金溜槽旋转至加合金位置，出钢开始的同时，开启合金汇总电振，开始合金化操作，增碳后的碳含量为2.4% -2.6% ;
[0016]4)脱碳炉脱磷，脱碳炉兑铁前先加入冶炼钢种所需要的镍板，镍含量依照钢种要求上限配加，半钢钢水全部兑入脱碳炉，造渣料的白灰加入量为22-26Kg/吨钢，轻烧白云石加入量为4-6Kg/吨钢，助熔渣4-5Kg/吨钢，冶炼温度控制在1600°C ±20°C，冶炼终点碳控制在0.030% -0.050%之间；
[0017]5)出钢，出钢口内塞入两块塞砖，防止出钢前期的炉渣进入钢水罐中回磷，转炉半镇静出钢，出钢后期禁止下渣，当钢水罐净空达到500_左右时剩钢抬炉；
[0018]6)精炼，采用LF+RH双联工艺正常处理，成分处理合格后上铸机进行浇注。
[0019]半钢钢水增碳可在脱碳炉内完成，半钢钢水全部兑入脱碳炉，脱碳炉吹氧开始前向脱碳炉内加入6_12Kg/吨钢焦炭。
[0020]与现有的技术相比，本发明的有益效果是:
[0021]本发明脱磷炉的终点磷含量减小，半钢的碳含量增加，使脱碳炉的温度控制能够有70°C左右的增加，解决了脱碳炉冶炼因镍板加入量过大，不能满足热量平衡的需要，钢水出钢温度低，过氧化严重的技术难题。进而改变了工艺流程上钢水扒渣前先进LF升温，再进行钢水扒渣，然后再进入LF升温的情况。本发明脱碳炉终点磷含量小于0.002%，经精炼正常处理成品磷含量不大于0.003%，成品硫含量不大于0.002%。使得高镍含量超低磷钢种连浇罐数由1-2罐增加到4-6罐。
【具体实施方式】
[0022]下面结合实施例对本发明进一步说明:
[0023]试验方案在260吨顶底复吹转炉中进行，实验钢种为9Ni。
[0024]实施例1:转炉的铁水+废钢总装入量为270-285吨，高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法，包括以下步骤:
[0025]I)铁水预处理，铁水初始磷含量[% P] = 0.124，铁水脱硫后[% S] = 0.015，脱硫后渣要彻底扒净，入炉温度1354°C ；
[0026]2)脱磷炉双渣冶炼，前期吹炼供氧流量47000Nm3/h，首批造渣料白灰用量5.5吨，轻烧白云石2.75吨，助熔渣1.4吨，矿石8吨，吹炼5分钟，氧累积为3988Nm3时开始过程放渣，过程放渣量为总渣量的40%，放渣后白灰用量2.7吨，轻烧白云石0.8吨。吹炼到9分30秒，氧累积为7582Nm3时开始出半钢，半钢终点钢水[% P] = 0.0127，[% C] = 2.12，T=1383°C。
[0027]3)半钢钢水增碳，在合金汇总斗内备2.5吨钢焦炭准备合金化操作；铁水罐到位后，出钢前将合金溜槽旋转至加合金位置，出钢开始的同时，开启合金汇总电振，开始合金化操作，增碳后的为[%C] =2.45;
[0028]4)脱碳炉脱磷，脱碳炉兑铁前先加入24.5吨镍板，然后兑入半钢，吹炼供氧流量50000Nm3/h，白灰用量7吨，轻烧白云石1.7吨，助熔渣1.4吨，矿石0.6吨，吹炼到11分10秒抬枪出钢，终点 T = 1591 °C, [% P] = 0.0017，[% C] = 0.0339，[% Ni] = 9.064。
[0029]5)出钢，出钢口内塞入两块塞砖，防止出钢前期的炉渣进入钢水罐中回磷，转炉半镇静出钢，出钢后期禁止下渣，当钢水罐净空达到500_左右时剩钢抬炉；
[0030]6)精炼，采用LF+RH双联工艺正常处理，成分处理合格后上铸机进行浇注。
[0031]实施例2:转炉的铁水+废钢总装入量为280-295吨。
[0032]高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法，包括以下步骤:
[0033]I)铁水预处理，铁水初始磷含量[% P] = 0.119，铁水脱硫后[% S] = 0.017，脱硫后渣要彻底扒净，入炉温度1380°C。
[0034]2)脱磷炉双渣冶炼，前期吹炼供氧流量47000Nm3/h，首批造渣料白灰用量6吨，轻烧白云石2.9吨，助熔渣1.45吨，矿石10吨，吹炼5分30秒，氧累积为4300Nm3时开始过程放渣，过程放渣量为总渣量的50%，放渣后白灰用量2.8吨，轻烧白云石未加。吹炼到9分30秒，氧累积为7893Nm3时开始出半钢，半钢终点钢水[% P] = 0.0154，[% C] = 2.27，T=1388°C。
[0035]3)半钢钢水增碳，在合金汇总斗内备2.5吨钢焦炭准备合金化操作；铁水罐到位后，出钢前将合金溜槽旋转至加合金位置，出钢开始的同时，开启合金汇总电振，开始合金化操作，增碳后的为[%C] =2.55。
[0036]4)脱碳炉脱磷，脱碳炉兑铁前先加入24吨镍板，然后兑入半钢，吹炼供氧流量50000Nm3/h，白灰用量7.5吨，轻烧白云石1.75吨，助熔渣1.45吨，矿石0.6吨，吹炼到11分 06 秒抬枪出钢，T = 1604°C, [% P] = 0.0014，[% C] = 0.0466，[% Ni] = 8.929。
[0037]5)出钢，出钢口内塞入两块塞砖，防止出钢前期的炉渣进入钢水罐中回磷，转炉半镇静出钢，出钢后期禁止下渣，当钢水罐净空达到500_左右时剩钢抬炉。
[0038]6)精炼，采用LF+RH双联工艺正常处理，成分处理合格后上铸机进行浇注。
[0039]上面所述仅是本发明的基本原理，并非对本发明作任何限制，凡是依据本发明对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
【主权项】
1.一种高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法，其特征在于，采用转炉的脱磷炉双渣冶炼预脱磷，脱磷后的半钢钢水增碳以及脱碳炉脱磷的炼钢工艺，生产高镍含量的超低磷钢种；包括以下步骤: 1)铁水预处理，要求铁水脱硫后[S]< 0.002% ; 2)脱磷炉双渣冶炼，首批造渣料的白灰加入量18-22Kg/吨钢，轻烧白云石加入量8-10Kg/吨钢，助熔渣加入量为4-5Kg/吨钢，吹炼氧累积到14-16Nm3/吨钢时进行过程放渣，过程放渣应不少于总渣量的40 %，放渣后加入造渣料白灰S-1OKg/吨钢，轻烧白云石0-3Kg/吨钢，冶炼温度控制在1370°C ±20°C，吹炼氧累积到28_30Nm3/吨钢时抬枪出半钢，脱磷炉的终点磷含量为0.012% -0.020% ； 3)半钢钢水增碳，合金汇总斗内备6-12Kg/吨钢焦炭，出半钢的同时，向钢水中投入焦炭开始合金化操作，半钢的碳含量为2.4% -2.6% ; 4)脱碳炉脱磷，脱碳炉兑铁前先加入冶炼钢种所需要的镍板，半钢钢水全部兑入脱碳炉，造渣料的白灰加入量为22-26Kg/吨钢，轻烧白云石加入量为4-6Kg/吨钢，助熔渣4-5Kg/吨钢，冶炼温度控制在1600°C ±20°C，冶炼终点碳控制在0.030% -0.050%之间； 5)出钢，出钢口内塞入两块塞砖，防止出钢前期的炉渣进入钢水罐中回磷，转炉半镇静出钢，出钢后期禁止下渣，当钢水罐净空达到500_左右时剩钢抬炉； 6)精炼，采用LF+RH双联工艺正常处理，成分处理合格后上铸机进行浇注。2.根据权利要求1所述的一种高镍含量超低磷钢冶炼工艺方法，其特征在于，半钢钢水增碳可在脱碳炉内完成，半钢钢水全部兑入脱碳炉，脱碳炉吹氧开始前向脱碳炉内加入6-12Kg/吨钢焦炭。
【文档编号】C21C7/064GK105861775SQ201510033944
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月23日
【发明人】刘文飞, 李超, 赵雷, 徐国义, 金百刚, 尹宏军, 赵自鑫, 马宁, 牛兴明, 王富亮, 李海峰
【申请人】鞍钢股份有限公司