一种转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法与流程

1.本发明涉及一种转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法。


背景技术：

2.炼钢脱磷反应(dephosphorizationinsteelmaking)是指脱除钢液中有害杂质磷的物理化学过程。在高炉炼铁时，原料中的磷几乎全部还原到生铁中，随着铁矿石磷含量的不同，生铁中的磷可达0.1％～1.0％，特殊的可高达2.0％以上。铁合金中同理也含有相当多磷。磷使钢材在低温下变脆，即产生“冷脆”现象。实验研究证明，磷在钢凝固过程中偏析聚集在晶界处，很少量的磷，例如0.01％(100ppm)即可使钢呈现低温脆性。冶炼普通钢要求将磷降到0.030％～0.040％，而低温用钢如寒冷地带钻井平台用钢、液化气体储存和输送用钢等要求含磷低到0.002％～0.003％(即20～30ppm)。因此，脱磷是炼钢过程的主要任务之一。
3.磷是靠氧化去除的，反应生成物p2o5很不稳定，只有进入炉渣中才能除掉。磷的氧化在渣钢界面上进行：
4.4/5[p]+2[o]＝2/5(p2o5)
[0005]
(1)反应的标准吉布斯能(j/mol)
[0006]
△
g。＝-384953+170.24t
[0007]
或者
[0008]
4/5[p]+2(feo)＝2/5(p2o5)+2fe(液)
[0009]
(2)反应的标准吉布斯能
△
g。＝-142944+65.48t
[0010]
为了使生成的p2o5稳定存在于渣中，必须提高炼钢炉渣的碱度，也就是使p2o5和cao结合成稳定的化合物3cao
·
p2o5或4cao
·
p2o5。所以脱磷反应方程式为
[0011]
2[p]+5[o]+3(cao)＝(3cao
·
p2o5)
[0012]
(3)反应的标准吉布斯能
△
g。＝-1486160+6360t
[0013]
或者
[0014]
2[p]+5[o]+4(cao)＝(4cao
·
p2o5)
[0015]
(4)反应的标准吉布斯能
[0016]
△
g。＝-1372200+550.1t
[0017]
脱磷的原理在于，既要使磷氧化，还必须使磷在渣中形成稳定的磷酸盐。因而脱磷反应是在钢一渣界面进行的反应。
[0018]
根据脱磷反应的特性，可以将炼钢脱磷的基本条件归纳为：
[0019]
(1)脱磷是渣钢界面反应，必须造成碱性氧化渣才能脱磷；
[0020]
(2)炉渣碱度越高，脱磷越有利；
[0021]
(3)脱磷是氧化反应，提高钢中[o]和渣中(feo)有利于脱磷。在同样碱度条件下，磷分配比在某一(feo)浓度下达到最大值，也就是为了提高脱磷效率，有一个最佳的(feo)含量。
[0022]
(4)增加渣量可使渣中多吸收p2o5，提高脱磷效果。但渣层过厚不利于传热和传氧，所以当需要多脱磷时，往往把前期的脱磷渣先从炉内放出，以增大脱磷效果。
[0023]
(5)脱磷是强放热反应，温度低有利于脱磷反应进行。过高的温度可能使反应逆向进行，即发生回磷，这是应注意避免的。但过低的温度使渣变黏，对脱磷也不利。
[0024]
炉炼钢是以铁水、废钢、铁合金为主要原料，不借助外加能源，靠铁水本身物理热和铁水组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。
[0025]
1、专利“一种转炉冶炼造渣方法”介绍了一种分阶段加入转炉熔剂的冶炼造渣方法。该方法存在两方面不足：一是只说明了转炉熔剂(白灰和轻烧白云石)的加入时机和批次，没有说明转炉熔剂的加入量控制范围，不知道炉渣的碱度和氧化性控制范围。二是没说明出钢温度控制温度范围，而温度也是影响转炉脱磷的关键因素。
[0026]
2、专利“一种转炉冶炼方法”介绍了一种在供氧量为90％～100％的供氧后期向转炉内加入镁碳球的冶炼方法。该方法存在两方面不足：一是只说明了在后期加入镁碳球来降低炉渣氧化性，没有说明白灰和白云石等主要造渣料的加入量。二是降低炉渣氧化性可能会影响后期脱磷的效果。专利“一种高锰高铬奥氏体不锈钢及其制备方法”介绍了一种采用非真空感应炉冶炼高锰高铬奥氏体不锈钢的方法。该方法存在的不足主要是在非真空的条件下进行冶炼钢水会氧化，造成钢水氧含量偏高，钢中夹杂物增多。
[0027]
3、专利“一种应用于螺纹钢生产的转炉造渣工艺”介绍了一种在出钢过程中加入石灰石的造渣方法。该方法存在两方面不足：一是没有说明冶炼过程中造渣料的加入种类和加入量。二是出钢过程中加入石灰石会降低出钢温度，延长精炼加热时间。
[0028]
本发明的新颖性在于，通过开展spcc钢种转炉冶炼工业试验，分析不同炉渣碱度、氧化性以及温度对脱磷的影响，综合优化找到了最佳的炉渣碱度、氧化性以及温度控制范围，按照这种炉渣工艺控制，能够减少钢铁料消耗，降低渣料消耗，达到高效脱磷的目的。


技术实现要素：

[0029]
本发明的目的是提供一种转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，通过优化控制，可实现出钢p平均≤0.015％。采用该种冶炼低碳钢的炉渣工艺控制方法，能够实现高效脱磷，降低钢铁料消耗，节约生产成本。
[0030]
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0031]
本发明一种转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，包括：
[0032]
(1)加入白灰和白云石将炉渣碱度优化到3.0-3.5；
[0033]
(2)加入氧化铁皮将炉渣氧化性优化到14％-18％；
[0034]
(3)将出钢温度控制在1600℃-1640℃。
[0035]
进一步的，白灰加入量7t～9t，白云石加入量2t～5t
[0036]
进一步的，氧化铁皮加入量2t～6t。
[0037]
进一步的，钢水温度按1600℃～1640℃控制时废钢加入量20t～30t。
[0038]
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
[0039]
通过转炉渣成分优化、出钢温度等控制，有效降低了出钢磷含量、点吹率和碳含量，同时使出钢碳含量有所提升，降低生产成本。
[0040]
具体实施方式
[0041]
一种转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，主要以spcc为试验钢种，针对转炉渣成分方面，对转炉终点渣样、钢样进行取样，同时进行测温。随后化检分析钢样中磷含量和渣中feo、p2o5、sio2、cao等成分含量。对转炉渣，同时采取测定渣料成分的方式，计算了炉渣碱度，进一步从渣料加入方面阐述炉渣碱度对脱磷的影响。通过以上技术方案实施，得出转炉渣碱度、氧化性和出钢温度对脱磷的影响规律，为制定合理工艺提供技术支撑。
[0042]
1)炉渣碱度(r)对脱磷影响
[0043]
随着炉渣碱度增加，钢内磷含量出现先降低后增加的趋势，在r＝4.0点附近，钢液内磷含量最低，脱磷效果最佳。对炉渣碱度进行优化，考虑成本控制等方面，将炉渣碱度优化到3.0-3.5范围内，将有效提高脱磷的效果。
[0044]
2)炉渣氧化性(feo)对脱磷的影响
[0045]
随着炉渣氧化性的增加，钢液内磷含量先快后缓呈下降趋势，在feo含量约为14％出现拐点。对炉渣氧化性进行优化，考虑成本控制等方面，将炉渣氧化性优化到14％-18％，将有效提高脱磷的效果。
[0046]
3)钢液温度(t)对脱磷影响
[0047]
由于脱磷反应是放热反应，高的炉温会使脱磷反应不能进行或反应很弱，但低温对脱磷却是有利的，它会使脱磷反应呈指数级增加。对钢液温度进行优化，考虑生产时序等，将出钢温度控制在1600℃-1640℃，将有效提高脱磷的效果。
[0048]
炉渣碱度按3.0～3.5控制，白灰加入量7t～9t，白云石加入量2t～5t。炉渣氧化性按14％～17％控制，氧化铁皮加入量2t～6t。钢水温度按1600℃～1640℃控制，废钢加入量20t～30t。
[0049]
实施例1：
[0050]
钢种spcc，白灰加入量7.2吨，白云石加入量3.5吨，氧化铁皮加入量5.1吨，炉渣碱度3.18，炉渣氧化性20.2，温度1618℃，成品p0.012％。
[0051]
实施例2：
[0052]
钢种spcc，白灰加入量8.5吨，白云石加入量4.2吨，氧化铁皮加入量4.5吨，炉渣碱度3.5，炉渣氧化性16.9，温度1600℃，成品p0.010％。
[0053]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，其特征在于：包括：(1)加入白灰和白云石将炉渣碱度优化到3.0-3.5；(2)加入氧化铁皮将炉渣氧化性优化到14％-18％；(3)将出钢温度控制在1600℃-1640℃。2.根据权利要求1所述的转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，其特征在于：白灰加入量7t～9t，白云石加入量2t～5t。3.根据权利要求1所述的转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，其特征在于：氧化铁皮加入量2t～6t。4.根据权利要求1所述的转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，其特征在于：钢水温度按1600℃～1640℃控制时废钢加入量20t～30t。

技术总结
本发明公开了一种转炉冶炼低碳钢的炉渣控制方法，包括：(1)加入白灰和白云石将炉渣碱度优化到3.0-3.5；(2)加入氧化铁皮将炉渣氧化性优化到14％-18％；(3)将出钢温度控制在1600℃-1640℃。本发明通过优化控制，可实现出钢P平均≤0.015％。采用该种冶炼低碳钢的炉渣工艺控制方法，能够实现高效脱磷，降低钢铁料消耗，节约生产成本。节约生产成本。


技术研发人员：史超 麻晓光 张立通 王海明 康利明
受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/7/7