CN109097521A

CN109097521A - 一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法

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Publication number: CN109097521A
Application number: CN201811154708.7A
Authority: CN
Inventors: 陈伟; 张卫强; 陈必胜; 杨春雷; 赵卫东; 肖国昆; 苏华林; 张瑜; 金安林; 王崎军
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2018-09-30
Filing date: 2018-09-30
Publication date: 2018-12-28
Anticipated expiration: 2038-09-30
Also published as: CN109097521B

Abstract

本发明公开了一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰(Mn1.20‑1.50wt%，Si≤0.20wt%，P 0.130‑0.180wt%)的制备方法，该方法通过采取留渣操作、少渣冶炼、冶炼过程恒压变枪操作、转炉一倒最低枪位压枪操作、出钢过程渣洗和全程底吹氩等工艺并集成创新，优化了冶炼反应动力学和热力学条件，获得了良好的化渣脱磷、脱硫效果，避免了冶炼过程钢水及炉渣喷溅，有效提高了渣中(MnO)分配浓度，促进了冶炼中期渣中(MnO)的还原，降低了冶炼后期钢水中Mn的再次氧化，显著提高了终点钢水残Mn含量(0.40‑0.60wt%)，大幅减少了脱氧合金化过程锰系合金加入量，显著降低了炼钢合金消耗及合金化成本，提高了钢产品市场竞争力。

Description

一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金炼钢工艺技术领域，具体涉及一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法。

背景技术

锰(Mn)元素是钢材中的有益元素，转炉冶炼过程中随着吹炼过程的不断进行，铁水中的Mn绝大部份被氧化，冶炼终点钢水残Mn含量较低，导致脱氧合金化Mn系合金成本较高。转炉冶炼终点钢水的Mn含量主要来自铁水中的Mn，吹炼过程中，在金属熔池、熔渣和氧气之间发生锰的氧化与还原反应，最终残留于转炉终点钢水中的残Mn含量受渣量、转炉终点钢水和炉渣氧化性、转炉终点温度等因素的影响。通过优化转炉冶炼工艺，提高转炉终点钢水残Mn含量，可以减少炉后脱氧合金化锰系合金的消耗，有利于降低炼钢生产成本，提高钢产品市场竞争力。

目前国内钢厂转炉冶炼大多采用Mn含量≤0.60wt%的铁水冶炼，由于铁水Mn含量较低导致终点钢水残Mn较低(≤0.15wt%)，脱氧合金化过程中锰系合金加入量较多，合金消耗和合金化成本较高。近年来，国内少数钢厂开展了提高铁水Mn含量的技术攻关工作，通过烧结工序配加高比例高锰贵沙矿，生产出具下列化学成分的铁水：Mn 1.20-1.50wt%、Si≤0.20wt%、P 0.130-0.180wt% 、S≤0.040wt%，转炉冶炼采用上述高锰低硅高磷铁水冶炼，如何最大程度提高终点钢水残Mn含量，减少脱氧合金化过程中锰系合金加入量，降低炼钢生产成本就显得尤为重要和迫切。目前国内钢厂转炉冶炼基本都采用具有下列化学成分(Mn≤0.60wt%、Si 0.30-0.55wt%、P≤0.100wt%)的低Mn、低P铁水冶炼，国内对上述铁水成分的转炉冶炼工艺有一定的研究报道，但对使用高锰低硅高磷铁水转炉冶炼提碳保锰工艺没有相关研究及报道。针对以上问题，有必要发

明一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法。

本发明的目的是这样实现的，包括以下工艺步骤：

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留全部终渣在转炉内，按4.0kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按115-145kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入废钢；按930-960kg/t_钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的高锰低硅高磷铁水：铁水温度≥1310℃，铁水成分 C 4.2-4.8wt%，Si 0.10-0.20wt%，Mn 1.20-1.50wt% ，P0.130-0.180wt%，S≤0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；

B、前期冶炼工艺：A步骤高锰低硅高磷铁水和废钢冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75～0.80MPa；点火成功后从高位料仓按3.0kg/t_钢的量，加入造渣剂；开吹至20秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位按1.5m控制，分别按2.7-3.5kg/t_钢、3.0-3.4kg/t_钢的量，加入常规活性石灰和轻烧白云石造渣，按1.0kg/t_钢的量，加入化渣剂；吹炼至20-80秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位降至0.9m，分别按2.5-3.2kg/t_钢、2.5-3.5kg/t_钢、2.7-3.5kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，按1.5kg/t_钢的量，再加入化渣剂；吹炼至80-300秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.0m，分别按5.5-6.5kg/t_钢、5.0-5.5kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣化渣；

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至300-400秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.1m，按0.8-3.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰；按0.8-1.6kg/t_钢的量，加入化渣剂；吹炼至400-700秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.2m，并按0.8-1.5 kg/t_钢的量加入常规铁矿石冷却剂；吹炼至700-750秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹25-30秒后进行倒炉取样，控制倒炉钢水温度1615～1640℃；

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至780秒-终点出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.8-0.9m控制，控制终点出钢钢水温度1640～1670℃；

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰渣洗，石灰加入量为1.0-2.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为15～20NL/min；最后即可获得提碳保锰的冶炼钢水。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明提供的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水(Mn1.20-1.50wt%，Si≤0.20wt%，P0.130-0.180wt%，S≤0.040wt%)提碳保锰的制备方法，通过采取留渣操作、少渣冶炼、冶炼恒压变枪操作、转炉一倒最低枪位压枪操作、出钢渣洗和全程底吹氩等工艺并集成创新，优化了冶炼反应动力学和热力学条件，获得了良好的化渣脱磷、脱硫效果，避免了冶炼过程钢水及炉渣喷溅，显著提高了渣中(MnO)分配浓度，促进了冶炼中期渣中(MnO)的还原，降低了冶炼后期钢水中Mn的再次氧化，最终显著提高了终点钢水残Mn含量(0.40-0.60wt%)。

2、本发明显著提高了终点钢水残Mn含量，减少了脱氧合金化过程中锰系合金加入量，显著降低了炼钢合金化成本，促进了冶炼技术经济指标的改善，提高了钢产品市场竞争力。

3、本发明通过对转炉冶炼留渣工艺、装入工艺、供氧工艺、造渣工艺、温度工艺、终点控制工艺及出钢渣洗工艺集成创新，获得了良好的冶炼化渣脱磷、脱硫效果，实现了转炉冶炼高锰低硅高磷铁水的提碳保锰，终点钢水C含量≥0.09wt%、残Mn含量0.40-0.60wt%。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，包括以下工艺步骤：

步骤A中所述的废钢包括以下质量比的成分：C 0.20-0.25wt%，Si 0.30-0.55wt%，Mn 1.15-1.35wt% ，P 0.020-0.037wt%，S 0.022-0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

步骤B中所述的造渣剂包括以下质量比的成分：CaO 22.5%，SiO₂ 26.3%，MgO18.5%, Al₂O₃6.2%，FeO 13.5%，其余为Fe及不可避免的不纯物；

所述的化渣剂包括以下质量比的成分：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

步骤C中所述的倒炉钢水的成分要求为C 0.15-0.22wt%、Mn 0.45-0.70wt%、P≤0.030wt%、S≤0.030wt%。

步骤D中所述的终点出钢的成分要求为C 0.09～0.15wt%、P≤0.025wt%、Mn0.40-0.60wt%、S≤0.028wt%。

步骤E中所述的提碳保锰的冶炼钢水具有下列重量百分比的成分：C 0.09～0.15wt%、P≤0.025wt%、Mn0.40-0.60wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例1

一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，包括以下工艺步骤：

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留全部终渣在转炉内，按4.0kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按115kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的废钢：C 0.20wt%，Si 0.30wt%，Mn 1.15wt% ，P 0.020wt%，S 0.022wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按960kg/t_钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的高锰低硅高磷铁水：铁水温度1325℃，铁水成分 C 4.2wt%，Si 0.10wt%，Mn 1.20wt% ，P 0.130wt%，S0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

B、前期冶炼工艺：A步骤高锰低硅高磷铁水和废钢冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75～0.80MPa；点火成功后从高位料仓按3.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的造渣剂：CaO 22.5%，SiO₂ 26.3%，MgO 18.5%, Al₂O₃6.2%，FeO13.5%，其余为Fe及不可避免的不纯物；开吹至20秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位按1.5m控制，分别按2.7kg/t_钢、3.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰和轻烧白云石造渣，按1.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至20-80秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位降至0.9m，分别按2.5kg/t_钢、2.5kg/t_钢、2.7kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，按1.5kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至80-300秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.0m，分别按5.5kg/t_钢、5.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣化渣。

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至300-400秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.1m，按0.8kg/t_钢的量，加入常规活性石灰；按0.8kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至400-700秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.2m，并按0.8kg/t_钢的量加入常规铁矿石冷却剂；吹炼至700-750秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹25秒后进行倒炉取样，倒炉钢水控制要求：温度1615℃、C 0.22wt%、Mn0.45wt%、P 0.020wt%、S 0.020wt%。

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至780秒-终点出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.8-0.9m控制，终点出钢钢水控制要求：温度1640℃、C 0.15wt%、P 0.016wt%、Mn0.40wt%、S 0.015wt%。

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰渣洗，石灰加入量为1.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为15NL/min；最后即获得具有下列重量百分比的钢水：C 0.15wt%、P 0.016wt%、Mn 0.40wt%、S 0.013wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例2

一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的方法，包括以下工艺步骤：

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留全部终渣在转炉内，按4.0kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按130kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的废钢：C 0.22wt%，Si 0.42wt%，Mn 1.25wt% ，P 0.029wt%，S 0.028wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按945kg/t_钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的高锰低硅高磷铁水：铁水温度1320℃，铁水成分 C 4.5wt%，Si 0.15wt%，Mn 1.35wt% ，P 0.155wt%，S0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

B、前期冶炼工艺：A步骤高锰低硅高磷铁水和废钢冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75～0.80MPa；点火成功后从高位料仓按3.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的造渣剂：CaO 22.5%，SiO₂ 26.3%，MgO 18.5%, Al₂O₃6.2%，FeO13.5%，其余为Fe及不可避免的不纯物；开吹至20秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位按1.5m控制，分别按3.1kg/t_钢、3.2kg/t_钢的量，加入常规活性石灰和轻烧白云石造渣，按1.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至20-80秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位降至0.9m，分别按2.9kg/t_钢、3.0kg/t_钢、3.1kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，按1.5kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至80-300秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.0m，分别按6.0kg/t_钢、5.2kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣化渣。

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至300-400秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.1m，按2.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰；按1.2kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至400-700秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.2m，并按1.1kg/t_钢的量加入常规铁矿石冷却剂；吹炼至700-750秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹28秒后进行倒炉取样，倒炉钢水控制要求：温度1629℃、C 0.19wt%、Mn0.57wt%、P 0.025wt%、S 0.026wt%。

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至780秒-终点出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.8-0.9m控制，终点出钢钢水控制要求：温度1655℃、C 0.12wt%、P 0.023wt%、Mn 0.50wt%、S 0.025wt%。

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰渣洗，石灰加入量为1.5kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为18NL/min；最后即获得具有下列重量百分比的钢水：C 0.12wt%、P 0.020wt%、Mn 0.50wt%、S 0.020wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例3

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留全部终渣在转炉内，按4.0kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按145kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的废钢：C 0.25wt%，Si 0.55wt%，Mn 1.35wt% ，P 0.037wt%，S 0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；按930kg/t_钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的高锰低硅高磷铁水：铁水温度1310℃，铁水成分 C 4.8wt%，Si 0.20wt%，Mn 1.50wt% ，P 0.180wt%，S0.040wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

B、前期冶炼工艺：A步骤高锰低硅高磷铁水和废钢冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75～0.80MPa；点火成功后从高位料仓按3.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的造渣剂：CaO 22.5%，SiO₂ 26.3%，MgO 18.5%, Al₂O₃6.2%，FeO13.5%，其余为Fe及不可避免的不纯物；开吹至20秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位按1.5m控制，分别按3.5kg/t_钢、3.4kg/t_钢的量，加入常规活性石灰和轻烧白云石造渣，按1.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至20-80秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位降至0.9m，分别按3.2kg/t_钢、3.5kg/t_钢、3.5kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石、菱镁球造渣，按1.5kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至80-300秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.0m，分别按6.5kg/t_钢、5.5kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣化渣。

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至300-400秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.1m，按3.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰；按1.6kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至400-700秒，氧压按0.80MPa控制，氧枪枪位控制为1.2m，并按1.5 kg/t_钢的量加入常规铁矿石冷却剂；吹炼至700-750秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹30秒后进行倒炉取样，倒炉钢水控制要求：温度1640℃、C 0.15wt%、Mn0.70wt%、P 0.030wt%、S 0.030wt%。

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至780秒-终点出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.8-0.9m控制，终点出钢钢水控制要求：温度1670℃、C 0.09wt%、P 0.025wt%、Mn 0.60wt%、S 0.028wt%。

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰渣洗，石灰加入量为2.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为20NL/min；最后即获得具有下列重量百分比的钢水：C 0.09wt%、P 0.025wt%、Mn 0.60wt%、S 0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

Claims

1.一种转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

2.根据权利要求1所述的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，其特征在于步骤A中所述的废钢包括以下质量比的成分：C 0.20-0.25wt%，Si 0.30-0.55wt%，Mn1.15-1.35wt% ，P 0.020-0.037wt%，S 0.022-0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

3.根据权利要求1所述的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，其特征在于步骤B中所述的造渣剂包括以下质量比的成分：CaO 22.5%，SiO₂ 26.3%，MgO 18.5%,Al₂O₃6.2%，FeO 13.5%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

4.根据权利要求1所述的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，其特征在于所述的化渣剂包括以下质量比的成分：CaO 21.5%，Al₂O₃7.6%，FeO 14.6%, Fe₂O₃29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

5.根据权利要求1所述的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，其特征在于步骤C中所述的倒炉钢水的成分要求为C 0.15-0.22wt%、Mn 0.45-0.70wt%、P≤0.030wt%、S≤0.030wt%。

6.根据权利要求1所述的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，其特征在于步骤D中所述的终点出钢钢水的成分要求为C 0.09～0.15wt%、P≤0.025wt%、Mn0.40-0.60wt%、S≤0.028wt%。

7.根据权利要求1所述的转炉冶炼高锰低硅高磷铁水提碳保锰的制备方法，其特征在于步骤E中所述的提碳保锰的冶炼钢水具有下列重量百分比的成分：C 0.09～0.15wt%、P≤0.025wt%、Mn0.40-0.60wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。