一种半钢冶炼中碳钢的方法
【专利摘要】本发明公开了一种半钢冶炼中碳钢的方法，该方法包括：(1)在转炉中兑入半钢后向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2-2.5，吹炼至钢水中碳含量为1.0-1.5重量％时倒掉炉渣；(2)在顶吹氧气进行吹炼的条件下，再次向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢；(3)出钢完成后倒出30-50重量％的炉渣，并进行溅渣护炉的操作；(4)循环步骤(1)-(3)进行下一炉半钢的冶炼。该方法能够有效的脱磷和保碳，实现去磷情况下冶炼中碳钢的目的，并且部分炉渣循环使用，也降低了半钢冶炼的成本。
【专利说明】一种半钢冶炼中碳钢的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金【技术领域】，具体地，涉及一种半钢冶炼中碳钢的方法。
【背景技术】
[0002]随着工业和科技的发展，各行业对钢的质量要求越来越苛刻。钢中碳含量和磷含量直接影响钢的质量。转炉冶炼时终点碳控制的方法一般有两种，一种是增碳法，即出钢碳较低，出钢过程加入增碳剂对钢水进行增碳，该方法能保证终点钢水中具有较低的磷含量，但炉渣氧化性会侵蚀炉衬、钢水氧活度高会增加脱氧剂用量同时也会降低合金收得率，且出钢后向钢包加入大量的增碳剂，使得钢水成分波动较大；另一种方法是高拉补吹法，该方法出钢碳含量较高，一般在> 0.20%之间，钢水中氧含量较低，合金收得率较高且稳定同时节约大量增碳剂，但是该方法很难同时实现钢水脱磷保碳。
[0003]目前，国内铁水炼钢企业通过对转炉冶炼工艺的优化，基本能实现高拉碳炼钢方式下钢水同时脱磷保碳。现有文献中已有用铁水采用高拉补吹法冶炼高碳钢的报道，如《第七届(2009)中国钢铁年会论文集(上)》中的“转炉高碳钢冶炼工艺研究与应用”一文公开了鞍钢二炼钢为解决转炉冶炼高碳钢去磷、保碳、提温三者难以同时实现的问题，通过对终点留渣量、底吹流量、氧枪枪位及终点控制的优化最终实现了高拉补吹法冶炼高碳钢，并取得了较好的效果。但是文中没有涉及转炉冶炼高碳钢时的具体参数，如造渣方法等，且采用的是常规的铁水炼钢。
[0004]为了确保对钒资源的有效利用，采用钒钛矿资源进行冶炼需要在炼钢之前进行提钒和脱硫。但是 ，半钢炼钢企业通过脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量低(3.4% -4.0% )，半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，且半钢冶炼时造渣大多采用加入酸性造渣材料，渣系组元单一、成渣速度慢，脱磷率低。因此，半钢冶炼高碳钢时几乎都采用增碳法，而使用半钢为原料并采用高拉补吹法冶炼中碳钢的方法尚未有报道。采用增碳法的半钢冶炼方法由于加入大量增碳剂，增加了冶炼的成本而且也会导致钢水中成分波动较大，并且该方法中需要大量的辅料也进一步提高了半钢冶炼的成本。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有的半钢冶炼方法中成本较高、成渣时间长且脱磷效果差的缺陷，提供一种低成本且有效脱磷的半钢冶炼中碳钢的方法。
[0006]本发明的发明人在研究中发现，在顶吹氧气进行吹炼条件下，通过加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂调节炉渣碱度，能够有效解决半钢温度低、现有技术中成渣组元单一、成渣速度慢脱磷率低的问题；并且可以通过再次加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂调节炉渣碱度并进行冶炼终点的控制，有效减缓炉内碳氧反应速率，达到保碳的目的。本发明的发明人进一步研究发现，将上一炉终点的部分炉渣用于下一炉进行半钢的循环冶炼，能够解决半钢炼钢成渣困难、脱磷率低的问题，并且减少活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂的用量，从而降低了半钢冶炼的成本。[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种半钢冶炼中碳钢的方法，其中，该方法包括:
(I)在转炉中兑入半钢后向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2-2.5，吹炼至钢水中碳含量为1.0-1.5重量％时倒掉炉渣；(2)在顶顶吹氧气进行吹炼的条件下，再次向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢；(3)出钢完成后倒出30-50重量％的炉渣，并进行溅渣护炉的操作；(4)循环步骤(1)-(3)进行下一炉半钢的冶炼。
[0008]根据本发明提供的方法，能够实现脱磷和保碳的目的。另外，利用上一炉终点炉渣可以进行半钢的循环冶炼，提高了脱磷效果，并且有效减少了活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂的使用量，降低了半钢冶炼的生产成本。
[0009]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0010]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0011]在本发明中，在未作相反说明的情况下，所述炉渣碱度为CaO与SiO2的重量百分数之比，即R = Ca0/Si02，其中，CaO不包括酸性复合造渣剂中的CaO;;单位“m3/(吨钢.min) ”是指相对于每吨半钢钢水，每分钟的气体流量(以标准体积计)。
[0012]本发明提供了一种半钢冶炼中碳钢的方法，该方法包括:
[0013](I)在转炉中兑入半钢后向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2-2.5，吹炼至钢水中碳含量为1.0-1.5重量％时倒掉炉渣；
[0014](2)在顶吹氧气进行吹炼的条件下，再次向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢；
[0015](3)出钢完成后倒出30-50重量％的炉渣，并进行溅渣护炉的操作；
[0016](4)循环步骤(1)-(3)进行下一炉半钢的冶炼。
[0017]在本发明中，所述中碳钢是指成品碳含量在0.25-0.5重量％的钢种。
[0018]本发明的发明人在研究中发现，在转炉中兑入半钢后加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2-2.5，进行吹炼，能够快速造渣，吹炼至钢水中碳含量为1.0-1.5重量％，此时炉渣氧化性不高，流动性好，利于炉渣倒出，此时炉渣为富磷炉渣，将炉渣全部倒掉，从而实现钢水的有效脱磷，同时全部倒掉炉渣也避免了炉渣中磷的积累利于循环冶炼过程。所述钢水中碳含量的测量方法并可以为本领域常规使用的方法，优选情况下，所述钢水中碳含量的测量使用副枪测量。
[0019]本发明中，在步骤(1)和步骤(2)中，加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂的顺序并没有特别的限定，只要使得转炉内的炉渣碱度调节为所述碱度即可，例如可以为同时加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂使得转炉内炉渣碱度调节为所需碱度或者先加入活性石灰和高镁石灰再加入酸性复合造渣剂使得转炉内炉渣碱度调节为所需碱度。优选情况下，加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂的顺序为先加入活性石灰和高镁石灰再加入复合造渣剂以使得转炉内炉渣碱度调节至所需碱度。[0020]在本发明中，对于活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂并没有特别的限定，优选情况下，在步骤(1)中，当半钢冶炼为第一炉冶炼时，所述活性石灰的加入量为10-15kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为10-12kg/吨钢；循环冶炼从第二炉冶炼开始时，所述活性石灰的加入量为5-10kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为4-7kg/吨钢，所述酸性复合造渣剂的加入量使得转炉内炉渣碱度为2-2.5 ;在步骤(2)中，所述活性石灰的加入量为6-10kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为5-8kg/吨钢，所述酸性复合造渣剂的加入量使得转炉内炉渣碱度为3-4。
[0021]在本发明中，优选情况下，在步骤(1)中，顶吹氧气的条件包括:供氧强度为3-3.5m3/(吨钢.η?η),氧枪的枪位为1.5-2.5m ;在步骤(2)中,顶吹氧气的条件包括:供氧强度为2.5-3m3/(吨钢.min)，氧枪的枪位为1.4-1.8m。
[0022]在本发明中，对于循环的次数没有特别的限定，优选情况下，循环次数为5-7次。
[0023]在本发明中，对于所述的活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂并没有特别的要求，可以为本领域常规使用的活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，例如，所述活性石灰可以为CaO的含量> 85重量％的活性石灰；所述高镁石灰可以为含有45-55重量％的CaO和30-50重量％的MgO的高镁石灰；所述酸性复合造渣剂可以为含有60-75重量％的Si02、10-15重量％的CaO、1-3重量％的MgO、7-15重量％的FeO和1-37重量％的Fe2O3的酸性复合造渣剂。 [0024]在本发明中，为了进一步保障出钢钢水的质量，优选情况下，在步骤(1)和步骤
(2)中，吹炼过程还包括底吹氮气或氩气。对于底吹氮气或氩气并没有特别要求，例如，在步骤(I)中，底吹氮气或氩气的强度为0.03-0.05m3/(吨钢.min);在步骤(2)中，底吹氮气或氩气的强度为0.05-0.08m3/(吨钢.min)。
[0025]在本发明中，优选情况下，所述冶炼终点控制包括:出钢钢水为1630-1650°C、钢水中碳含量为0.15-0.3重量％和磷含量为0.006-0.015重量％。
[0026]在本发明中，所述半钢可以为提钒后的半钢，所述提钒后的半钢可以含有:大于等于3.5重量％的C，0-0.01重量％的Si，0-0.04重量％的Μη，0.05-0.09重量％的P，0.005-0.02重量％的S和余量的Fe ;优选情况下，所述提钒后的半钢可以含有:3.5-4重量 ％ 的 C，0-0.1 重量 % 的 Si，0-0.04 重量 ％ 的 Mn, 0.05-0.09 重量 % 的 P, 0.005-0.02 重量％的S和95.4-96.4重量％的Fe。所述提钒后的半钢的温度可以大于等于1300°C，优选为 1300-1360°Co
[0027]以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0028]实施例1
[0029]本实施例用于说明本发明提供的半钢冶炼中碳钢的方法。
[0030]在本实施例中，活性石灰为含有85重量％的CaO的活性石灰；高镁石灰为含有38重量％的MgO和55重量％的CaO的高镁石灰；酸性复合造渣剂为含有70重量％的Si02、13重量％的CaO、3重量％的MgO、15重量％的FeO和I重量％的Fe2O3的酸性复合造渣剂。
[0031]炼钢转炉公称容量为120t。提钒后的半钢C含量为3.5重量％，Si含量为0.01重量％，Mn含量0.04重量％，P含量为0.05重量％，S含量为0.005重量％，温度为1300°C，重量为130t。
[0032](I)将提钒后的半钢直接兑入转炉，向转炉内加入吨钢IOkg的活性石灰和吨钢IOkg的高镁石灰，接着加入酸性复合造渣剂调节炉渣碱度2，同时顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼，吹炼至钢水碳含量为1.5重量％时，倒掉炉渣。其中，顶吹氧气的条件包括:氧枪枪位为2m，顶吹氧气的强度为3.5m3/(吨钢.min);底吹氩气的条件包括:底吹氩气的强度为
0.03m3/ 吨钢.min。
[0033](2)然后，在顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼的条件下，再次加入吨钢6kg活性石灰和吨钢5kg高镁石灰，接着加入酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为3，吹炼3min进行冶炼终点控制得到温度为1650°C，碳含量为0.15重量％，磷含量为0.006重量％的终点钢水；其中，顶吹氧气的条件包括:氧枪枪位为1.4m，顶吹氧气的强度为2.5m3/(吨钢.min);底吹氩气的条件包括:底吹氩气的强度为0.05m3/吨钢.min。
[0034](3)出钢完成后倒出50重量％的炉渣，并进行溅渣护炉的操作。
[0035]完成上述步骤(3)后，循环步骤(1)-(3)进行下一炉半钢的冶炼，不同的是，在步骤⑴中加入吨钢5kg的活性石灰和吨钢4kg的高镁石灰，进行冶炼终点控制得到温度为1641 °C，碳含量为0.18重量％，磷含量为0.009重量％的终点钢水。
[0036]实施例2
[0037]在本实施例中，活性石灰为含有88重量％的CaO的活性石灰；高镁石灰为含有30重量％的MgO和55重量％的CaO的高镁石灰；酸性复合造渣剂为含有75重量％的Si02、10重量％的CaO、3重量％的Mg0、10重量％的FeO和I重量％的Fe2O3的酸性复合造渣剂。
[0038]炼钢转炉公称容量为120t。提钒后的半钢C含量为3.6重量％，Si含量为0.01重量％，Mn含量0.03重量％ ，P含量为0.07重量％，S含量为0.015重量％，温度为1310°C，重量为130t。
[0039](I)将提钒后的半钢直接兑入转炉，向转炉内加入吨钢13kg的活性石灰和吨钢Ilkg的高镁石灰，接着加入酸性复合造渣剂调节炉渣碱度2.3，同时顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼，吹炼至钢水碳含量为1.25重量％时，倒掉炉渣。其中，顶吹氧气的条件包括:氧枪枪位为2.5m，顶吹氧气的强度为3m3/(吨钢.min);底吹氩气的条件包括:底吹氩气的强度为0.04m3/吨钢.min。
[0040](2)然后，在顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼的条件下，再次加入吨钢8kg活性石灰和吨钢6kg高镁石灰，接着加入酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为3.5，吹炼3.5min进行冶炼终点控制得到温度为1640°C，碳含量为0.25重量％，磷含量为0.01重量％的终点钢水；其中，顶吹氧气的条件包括:氧枪枪位为1.6m，顶吹氧气的强度为3m3/(吨钢.min);底吹氩气的条件包括:底吹氩气的强度为0.065m3/吨钢.min。
[0041](3)出钢完成后倒出30重量％的炉渣，并进行溅渣护炉的操作。
[0042]完成上述步骤(3)后，循环步骤(1)-(3)进行下一炉半钢的冶炼，不同的是，在步骤⑴中加入吨钢7kg的活性石灰和吨钢5kg的高镁石灰，进行冶炼终点控制得到温度为1643°C，碳含量为0.24重量％，磷含量为0.011重量％的终点钢水。
[0043]实施例3
[0044]在本实施例中，活性石灰为含有85重量％的CaO的活性石灰；高镁石灰为含有50重量％的MgO和45重量％的CaO的高镁石灰；酸性复合造渣剂为含有60重量％的Si02、15重量％的Ca0、l重量％的MgO、15重量％的FeO和I重量％的Fe2O3的酸性复合造渣剂。
[0045]炼钢转炉公称容量为120t。提钒后的半钢C含量为3.62重量％，Si含量为0.01重量％，Mn含量0.03重量％，P含量为0.09重量％，S含量为0.02重量％，温度为1325°C，重量为130t。
[0046](I)将提钒后的半钢直接兑入转炉，向转炉内加入吨钢15kg的活性石灰和吨钢12kg的高镁石灰，接着加入酸性复合造渣剂调节炉渣碱度2.5，同时顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼，吹炼至钢水碳含量为I重量％时，倒掉炉渣。其中，顶吹氧气的条件包括:氧枪枪位为1.5m，顶吹氧气的强度为3.3m3/(吨钢.min);底吹氩气的条件包括:底吹氩气的强度为 0.05m3/ 吨钢.min。
[0047](2)然后，在顶吹氧气和底吹氩气进行吹炼的条件下，再次加入吨钢IOkg活性石灰和吨钢8kg高镁石灰，接着加入酸性复合造渣剂调节炉渣碱度为4，吹炼3.5min进行冶炼终点控制得到温度为1630°C，碳含量为0.3重量％，磷含量为0.015重量％的终点钢水；其中，顶吹氧气的条件包括:氧枪枪位为1.8m，顶吹氧气的强度为2.8m3/(吨钢.min);底吹氩气的条件包括:底吹氩气的强度为0.08m3/吨钢.min。
[0048](3)出钢完成后倒出40重量％的炉渣，并进行溅渣护炉的操作。 [0049]完成上述步骤(3)后，循环步骤(1)-(3)进行下一炉半钢的冶炼，不同的是，在步骤(I)中加入吨钢IOkg的活性石灰和吨钢7kg的高镁石灰，进行冶炼终点控制得到温度为1633°C，碳含量为0.29重量％，磷含量为0.012重量％的终点钢水。
[0050]由实施例1-3可以看出，根据本发明提供的方法，可以有效的脱磷和保碳实现半钢冶炼中碳钢。同时，将上一炉终点的部分炉渣用于下一炉进行半钢的循环冶炼，减少了造渣材料的使用，节约了成本。
[0051]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0052]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0053]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种半钢冶炼中碳钢的方法，其特征在于，该方法包括: (1)在转炉中兑入半钢后向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，顶吹氧气进行吹炼，将转炉内的炉渣碱度调节为2-2.5，吹炼至钢水中碳含量为1.0-1.5重量％时倒掉炉渣； (2)在顶吹氧气进行吹炼的条件下，再次向炉内加入活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，将转炉内的炉渣碱度调节为3-4，然后进行冶炼终点控制并出钢； (3)出钢完成后倒出30-50重量％的炉渣，并进行溅渣护炉的操作； (4)循环步骤(1)-(3)进行下一炉半钢的冶炼。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，当半钢冶炼为第一炉冶炼时，所述活性石灰的加入量为10_15kg/吨钢,所述高镁石灰的加入量为10-12kg/吨钢；循环冶炼从第二炉冶炼开始时，所述活性石灰的加入量为5-10kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为4-7kg/ 吨钢。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述活性石灰的加入量为6-10kg/吨钢，所述高镁石灰的加入量为5-8kg/吨钢。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，顶吹氧气的条件包括:供氧强度为3-3.5m3/ (吨钢 .min)，氧枪的枪位为1.5-2.5m。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，顶吹氧气的条件包括:供氧强度为2.5-3m3/ (吨钢.min)，氧枪的枪位为1.4-1.8m。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述活性石灰中CaO的含量>85重量％ ； 所述高镁石灰含有45-55重量％的CaO和30-50重量％的MgO ； 所述酸性复合造渣剂含有60-75重量％的Si02、10-15重量％的CaO、1-3重量％的MgO、7-15重量％的FeO和1-37重量％的Fe2O30
7.根据权利要求1所述的方法，在步骤(1)和步骤(2)中，吹炼过程还包括底吹氮气或IS气。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(1)中，底吹氮气或氩气的强度为0.03-0.05m3/(吨钢.min)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(2)中，底吹氮气或氩气的强度为0.05-0.08m3/ (吨钢.min)。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冶炼终点控制包括:出钢钢水为1630-1650°C、钢水中碳含量为0.15-0.3重量％和磷含量为0.006-0.015重量％。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半钢为提钒后的半钢。
【文档编号】C21C5/32GK103966399SQ201410188279
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】陈均, 曾建华, 梁新腾, 杨森祥, 龚洪君, 黄生权, 陈路, 李盛 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司