专利名称：一种提高转炉冶炼超低碳钢终点纯净度的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种钢铁材料生产领域，尤其涉及一种提高转炉冶炼超低碳钢终点纯净度的控制方法。
背景技术：
随着市场对纯净钢需求的不断增加，为了占有更大的市场份额和追求更高的利润，国内各大钢厂在薄板坯生产线上开发和创新了许多纯净钢生产新技术，不断扩大高附加值产品的生产。这些产品大多是超低碳钢种，为满足精炼工序，要求转炉冶炼时终点钢水的[C]小于0. 05%，这势必增加转炉终点钢水和炉渣的氧化性，影响转炉脱硫效果，增加脱氧合金的消耗，影响钢水质量，也增加了炉体维护的难度。通常精炼工序中终点钢水的[C] 小于0. 05%是所用脱氧剂为含铝脱氧剂，增加含铝脱氧剂的用量会增加钢水中因脱氧生产的夹杂物，加重了对溅渣层的侵蚀，增加耐火材料的消耗和冶炼成本，由于含铝脱氧剂不能增强CaO的脱硫能力，不能解决冶炼终点脱硫率不稳定的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种提高转炉冶炼超低碳钢终点纯净度的控制方法，该控制方法能降低炉渣的氧化性，提高溅渣护炉的效果，减少耐火材料的消耗；炉渣氧化性的降低也提高了炉渣的脱硫能力；降低脱氧合金的消耗，提高了钢水的质量。本发明采用的技术方案是一种提高转炉冶炼超低碳钢终点纯净度的控制方法，在转炉冶炼超低碳时脱碳中后期加入含锰材料；进一步的，所述控制方法含锰材料的加入量为使转炉冶炼超低碳钢终点钢水锰含量在0. 15% -0. 25% ；所述含锰材料锰含量为40 60%。所述含锰材料作为 CaO脱硫的促进剂和稳定剂。
图1转炉冶炼低碳钢水终点C-O关系2转炉终点钢水残锰对炉渣(FeO)的影响3转炉终点硫含量频率分布图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。一种转炉冶炼超低碳钢终点氧含量的控制方法，在转炉冶炼超低碳钢脱碳中后期从高位料仓加入锰含量在40% -60%的含锰材料；使转炉冶炼超低碳钢终点钢水锰含量在 0. 15% -0. 30%，一般控制锰含量在0. 20%左右。在转炉冶炼的大部分时间里，由于碳的激烈氧化，钢水的氧化性是由脱碳过程所控制的。并且由下列方程式来确定
实=
平,气泡 + Δ
(1)式中
平,气泡——与一氧化碳气泡相平衡的氧含量，Δ
——与平衡氧含量相比而得的过剩氧量，％ ；在吹炼终点，转炉溶池碳含量降到0. 以下时，熔池的大部分区域里，锰会发生如下反应[Mn] + (FeO) = (MnO)+ [Fe](2)[Mn] +
= [MnO](3)钢水中锰发生如上反应后，炉渣中的( 和钢中的氧降低，锰限制了渣中氧化铁活度和钢中氧含量
$的增长，导致△
值降低，从而控制了钢水和炉渣氧化性。在转炉冶炼超低碳钢的终点时，当残锰含量达到一定量，钢水中锰的氧化速度和它的含量均超过了碳的氧化速度及它在钢水中的含量，从而强化了锰对熔池氧化性的影响。经计算，转炉终点炉渣的、MnO/ YFeO^ I0而终点钢液[Mn]与[C]含量很低，也可以看作1，因此Ln Kfc = 6447/T-2. 94(4)[Mn] = (% MnO)/Ksfa ‘ (% FeO) (5)根据式(4)、(5)可见，影响终点钢水余锰因素有三个，也即终渣Σ (FeO)越低， (MnO)越高，终点温度越高，则残[Mn]就越高。通过提高转炉终点锰含量，从而控制冶炼超低碳钢终点钢水的氧含量。如图1所示，区域A为终点钢水残锰小于0. 06%的炉次，区域B为终点钢水残锰大于0. 20%的炉次。终点碳含量在0. 02% 0. 04%范围内时，区域A炉次钢水的氧含量则远离平衡曲线，这说明在该区域钢水过氧化严重，区域B炉次钢水的氧波动在平衡曲线附近。从区域A与区域B对比表明在终点碳含量为0. 04%左右时提高终点残锰含量可以明显降低终点钢水氧含量；另外从区域B可以看出有不少炉次终点钢水的
$低于
〒，$ 泡，Δ
值变为负值，这也证明了在冶炼低碳钢水时终点残锰高的情况下钢水的氧化性由残锰控制。当含碳量一定时，钢水氧化性越强，则说明炉渣氧化性越强。钢水含残[Mn]正是通过控制钢水氧化性从而控制炉渣氧化性的。通常Mn在钢中主要是作为合金元素以增加钢的强度，虽然其具有脱氧和脱硫效果，但在炼钢行业中很少作为脱氧剂和脱硫剂应用，因为通常认为需要加入大量的锰才能达到其作为脱氧剂和脱硫剂所其的作用，这样势必增加生产成本，且不能控制对锰含量要求低的钢种的锰含量。经过大量的实验，如图2所示，发现对超低碳钢而言，仅需使终点钢水残锰量在0. 15-0. 30%即可大大降低炉渣中氧化铁的百分含量。铁水经过脱硫后获得铁水硫含量都小于0. 003%，然而却不能保证转炉出钢时钢水中低的硫含量。尽管吹炼时对转炉加入大量的石灰(在铁水0. 35% Si条件下平均56kg/
008% S的炉次比例只占25%，而含量不大于0. 010% S的炉次比例占62. 5%。如图3所示，冶炼低碳钢未加含锰材料时转炉出终点硫含量极不稳定，在采用脱硫铁水和纯净返回废钢条件下也不总是能成功地达到出钢时钢水低硫含量。在碱度和温度一定的条件下，由于终点钢水的碳含量低，钢水的氧化性强，炉渣中的IFe达到观％，大大降低了硫在渣、钢间的分配系数Ls，影响了转炉的脱硫率。下式是CaO-MnO系熔渣脱硫时渣、钢中硫的分配系数LgLS = LgCS+LgfS-Lg[Mn% ]-Lg (MnO % )+21499. 88/T-4. 56 (6)式中LS为渣、钢中硫的分配系数，CS为硫容量，fS为活度系数，T为冶炼温度。从式(6)中可以看出，在冶炼温度和渣中CaO —定的情况下，钢水中Mn含量的提高，可以加强脱硫效果。在冶炼接近终点时，炉内金属熔体的温度较高(超过1660°C)，接近终点温度，此时渣子基本化透，渣中CaO含量较高，具有较强的脱硫能力，此时加入含锰材料可以对钢水脱氧，降低了金属熔液中的
，促进了被还原的钙再生成(CaS)。因此，含锰材料的加入实际上是脱硫的促进剂和稳定剂，可大大增强(CaO)的脱硫能力。另外由于钢水的氧化性降低，也降低脱氧合金特别是铝的消耗，减少了钢水中因脱氧生产的夹杂物，提高了钢水的质量；终点钢水氧化性和炉渣中的(FeO)降低，减轻了对溅渣层的侵蚀，提高了溅渣护炉的效果，减少了耐火材料的消耗，降低了成本。
权利要求
1.一种提高转炉冶炼超低碳钢终点纯净度的控制方法，其特征在于在转炉冶炼超低碳时脱碳中后期加入含锰材料。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于所述含锰材料的加入量为使转炉冶炼超低碳钢终点钢水锰含量在0. 15% -0. 30%。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于所述含锰材料的加入量为使转炉冶炼超低碳钢终点钢水锰含量在0. 20% -0. 30%。
4.如权利要求1、2或3所述的控制方法，其特征在于所述含锰材料锰含量为40 60%。
5.如权利要求1、2或3所述的控制方法，其特征在于所述含锰材料作为CaO脱硫的促进剂和稳定剂。
6.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述含锰材料作为CaO脱硫的促进剂和稳定剂。
全文摘要
本发明公开了一种提高转炉冶炼超低碳钢终点纯净度的控制方法，在转炉冶炼超低碳时脱碳中后期加入锰含量为40％～60％的含锰材料，使转炉冶炼超低碳钢终点钢水锰含量在0.15％-0.30％，该控制方法能降低炉渣的氧化性，提高溅渣护炉的效果，减少耐火材料的消耗；炉渣氧化性的降低也提高了炉渣的脱硫能力；降低脱氧合金的消耗，提高了钢水的质量。
文档编号C21C5/30GK102212642SQ20111014714
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者丁长江 申请人:马鞍山钢铁股份有限公司