降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法与流程

本发明涉及一种冶炼方法，尤其是一种降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法。

背景技术：

目前，国内炼钢转炉多为顶底复吹转炉，顶吹气体一般为氧气，底吹气体多为氮气、氩气等惰性气体。转炉冶炼是一个氧化过程，通过顶吹氧枪吹入的氧气把铁水中的碳、硅、锰、磷等氧化，得到终点成分不同的钢水。随着顶吹氧气的不断吹入，钢中碳含量降低的同时其氧含量势必会增高，导致终点钢水溶解氧含量增高。

通常钢中总氧含量=钢中溶解氧含量+夹杂物中的氧含量，钢中氧含量的公式为，1600℃、一个大气压下，平衡反应的m值0.0025，经验公式（[%o]=0.0042/[%c]+0.0025或[%o]=0.00317/[%c]+0.0063）显示转炉终点溶解氧含量都是均远离（＞平衡值）反应平衡的过饱和值。

常规降低钢水中溶解氧含量的工艺主要分为三种：一是针对高碳钢种进行高拉碳操作，根据碳-氧平衡，同一平衡值下提高碳含量以降低钢水中溶解氧含量；二是在转炉出钢过程中向钢包内加入脱氧剂，这种方法有效的降低了钢水的氧含量，同时也增加了钢水中脱氧产物的生成，给洁净钢水的进一步冶炼带来困难；三是在转炉冶炼后期采用大底吹搅拌，以大底吹搅拌促进渣-钢界面反应趋近于化学平衡，在降低炉渣氧化性的同时，降低与炉渣中氧含量相平衡的钢水中溶解氧的含量。例如公开号cn102787202a、cn104988273a、cn101041865的专利申请就分别采用了终点高拉碳操作、钢包添加脱氧剂、冶炼终点强底吹搅拌的方法。

顶吹氧枪作为转炉熔池氧的主要来源，是控制转炉钢水溶解氧的重要措施，但现实中并没有引起太多的重视。公开号cn103173586a的专利申请虽然提出在转炉冶炼进程90%的时候切断顶吹氧枪改用底吹co2进行冶炼，但是底吹co2在底吹装备等方面提出了严格的要求，并不是任何一台转炉都能够实现底吹co2；存在设备要求高、工艺实现困难的不足之处。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单的降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述转炉冶炼中碳或高碳出钢时，在顶吹供氧量60%～80%后开始采用氧气和辅助气体混合后进行顶吹至吹炼终点，顶吹的氧气强度为2.0～3.0nm³/min•t，辅助气体强度为0.2～1.5nm³/min•t；

所述转炉冶炼低碳出钢时，在顶吹供氧量80%～90%后开始采用氧气和辅助气体混合后进行顶吹至吹炼终点，顶吹的氧气强度为1.5～2.5nm³/min•t，辅助气体强度为0.5～2.5nm³/min•t。

本发明所述的辅助气体为氮气、氩气或二氧化碳。

本发明所述的转炉中碳或高出钢，钢液终点碳含量要求≥0.12wt%；低碳出钢，钢液终点碳含量要求＜0.12wt%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：转炉冶炼过程中，金属熔池中的碳在顶吹氧气的吹炼下快速降低，本发明根据冶炼钢种和转炉出钢条件的要求以及冶炼钢种和转炉出钢条件的要求，通过调整顶吹供氧与辅助气体的混合比例与供气强度，在保证顶吹气体对熔池搅拌效果的前提下调整顶吹供氧强度的条件下，完成钢种冶炼与终点出钢；能同时降低转炉终点钢水溶解氧含量与终渣氧化性，实现提高金属收得率、降低脱氧合金消耗、降低钢水中氧化物生成量并提高钢水洁净度的效果。本发明降低了转炉吹炼终点钢水的溶解氧含量，减少了出钢过程中的脱氧剂加入量，提高了钢水纯净度，合金收得率和金属收得率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明转炉冶炼低碳钢的顶吹供气调节示意图；

图2是本发明转炉冶炼中高碳钢的顶吹供气调节示意图。

具体实施方式

图1、图2所示，本降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法采用下述工艺：

（1）转炉开吹后，进行正常条件下的转炉顶吹纯氧气吹炼至顶吹供气调节阶段。

（2）顶吹供气调节阶段：对于中碳或高碳出钢情况，当转炉吹炼进入中后期，即顶吹供氧量60～80%之后，进入顶吹供气调节阶段，混合供气顶吹供氧强度与纯氧气供气强度（顶吹纯氧供气强度即为改进前原工艺供氧强度）之比为0.7～0.9，辅助气体供气强度与纯氧气供气强度之比为0.1～0.5，混合供气压力与顶吹纯氧供气压力（顶吹纯氧供气压力即为改进前原工艺供氧压力）之比为1.0～1.2；调整后的工艺为：顶吹的氧气强度为2.0～3.0nm³/min•t，辅助气体强度为0.2～1.5nm³/min•t。

（3）顶吹供气调节阶段：对于低碳出钢情况，当转炉冶炼进入后期，即顶吹供氧量80～90%之后，混合供气顶吹供氧强度与纯氧气供气强度比例0.6～0.8，辅助气体供气强度与纯氧气供气强度之比为0.3～0.6，混合供气压力与顶吹纯氧供气压力之比为1.1～1.2；调整后的工艺为：顶吹的氧气强度为1.5～2.5nm³/min•t，辅助气体强度为0.5～2.5nm³/min•t。

（4）最后转炉冶炼结束，倒出出钢。

实施例1：本降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法的具体工艺如下。

某研究院500kg感应炉实验室实验室试验，先将生铁块熔化至铁水温度1300℃，测得铁水碳4.28%，顶吹氧枪供氧强度最大3.0nm³/t•min，底吹氮气强度0.02～0.1nm³/t•min，由于没有废钢添加，过程渣料选择石灰石、生白云石与烧结球团。在吹氧80%以前，底吹强度0.08nm³/t•min，顶吹纯氧强度2.8nm³/t•min，枪位150mm；吹氧80%后进入顶吹供气调节阶段，底吹强度0.1nm³/t•min，顶吹吹氧强度2.0～2.5nm³/t•min，辅助气体强度0.5～1.0nm³/t•min，辅助气体为氮气，顶吹枪位100～150mm。测得终点钢水碳含量为0.08%，氧含量为285ppm，终渣t•fe为14.22%。

实施例2：本降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法的具体工艺如下。

除下述不同之处，其余同实施例1：吹氧90%后进入顶吹供气调节阶段，顶吹吹氧强度1.8～2.2nm³/t•min，辅助气体强度2.0～2.5nm³/t•min，辅助气体为二氧化碳。测得终点钢水碳含量为0.09%，氧含量为324ppm，终渣t•fe为14.87%。

实施例3：本降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法的具体工艺如下。

某提钒炼钢，提钒后将半钢倒入120t转炉，半钢温度1320℃，半钢碳3.6%，顶吹氧枪供氧强度最大3.4nm³/t•min，底吹氮气强度0.02～0.1nm³/t•min过程渣料选择石灰、轻烧白云石、烧结球团与氧化铁皮等，试验钢种为sphc。试验炉次在吹氧85%以前，底吹强度0.06nm³/t•min，顶吹纯氧强度3.3nm³/t•min，枪位1500～2000mm；吹氧85%后进入顶吹供气调节阶段，底吹强度0.1nm³/t•min，顶吹吹氧强度2.0～2.5nm³/t•min，辅助气体强度1.4～1.6nm³/t•min，辅助气体为氩气，顶吹顶吹枪位1500～1700mm。测得终点钢水碳含量为0.05%，氧含量为443ppm，终渣t•fe为15.62%。

实施例4：本降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法的具体工艺如下。

某提钒炼钢，提钒后将半钢倒入100t转炉，半钢温度1312℃，半钢碳3.72%，顶吹氧枪供氧强度最大3.3nm³/t•min，底吹氮气强度0.02～0.1nm³/t•min过程渣料选择石灰、轻烧白云石、烧结球团与氧化铁皮等，试验钢种为82b。试验炉次在吹氧70%以前，底吹强度0.06nm³/t•min，顶吹纯氧强度3.3nm³/t•min，枪位1600～2300mm；吹氧70%以后进入顶吹供气调节阶段，底吹强度0.1nm³/t•min，顶吹吹氧强度2.3～2.6nm³/t•min，辅助气体强度0.5～0.8nm³/t•min，辅助气体为氮气，顶吹顶吹枪位1600～1900mm。测得终点钢水碳含量为0.25%，氧含量为162ppm，终渣t•fe为16.11%。

实施例5：本降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法的具体工艺如下。

除下述不同之处，其余同实施例4：吹氧80%后进入顶吹供气调节阶段，顶吹吹氧强度2.0～2.3nm³/t•min，辅助气体强度0.2～0.5nm³/t•min，辅助气体为二氧化碳。测得终点钢水碳含量为0.19%，氧含量为203ppm，终渣t•fe为15.92%。

实施例6：本降低转炉冶炼终点钢水中溶解氧含量的方法的具体工艺如下。

除下述不同之处，其余同实施例4：吹氧60%后进入顶吹供气调节阶段，顶吹吹氧强度2.8～3.0nm³/t•min，辅助气体强度1.2～1.5nm³/t•min。测得终点钢水碳含量为0.13%，氧含量为186ppm，终渣t•fe为16.37%。