一種低碳鋼的脫硫精煉方法

2023-09-19 15:23:50

專利名稱：一種低碳鋼的脫硫精煉方法
技術領域：
本發明涉及一種低碳鋼的脫硫精煉方法。
背景技術：
鋼的潔淨度是反映鋼的總體質量水平的重要標誌，是鋼的內在質量的保證指標。 鋼的潔淨度通常由鋼中有害元素含量以及非金屬夾雜物的數量、形態和尺寸來評價。為了獲得「清潔和純淨」的鋼，常常要降低和控制鋼的s、T[o]等有害元素和非金屬夾雜物，因為這些元素的單一或綜合作用的結果，會在很大程度上影響鋼的性能。例如硫會促使鋼產生熱裂紋、降低衝擊韌度和耐腐蝕性，並會促使產生偏析，促進硫化物夾雜的生成，影響鋼材的抗拉強度、成型性、各向異性、疲勞性能等，所以，在潔淨鋼的生產中必須降低鋼液中的硫含量。而轉爐的脫硫能力是相當有限的，且因為入爐的石灰、廢鋼等爐料均帶有較高的硫， 往往出現轉爐過程回硫現象。所以僅靠鐵水預處理很難穩定生產低硫鋼，因此，在轉爐出鋼後還必須對鋼水進行爐外精煉脫硫。而鋼包渣改性及組成控制技術是爐外精煉的關鍵技術，鋼包渣的性質直接影響精煉過程的冶金效果。精煉渣具有脫氧、脫硫、去夾雜的作用，當鹼性還原渣同鋼液密切接觸時，鋼液中實際的氧、硫的數值大於同渣平衡的氧、硫的數值， 使鋼液中氧和硫向渣中擴散。隨著鋼水爐外精煉技術的發展，關於脫硫精煉渣和鋼水爐外精煉脫硫技術的研究報導及相關專利也較多，CN101063178A公開了一種鋁脫氧鋼精煉脫硫的方法，該方法是在出鋼過程中在鋼包底部加入鋁塊，並隨鋼流加入精煉渣，該精煉渣主要由CaO和CaF2組成。 採用上述方法只能脫除鋼液中的氧，對渣中的氧不能有效去除，如果依靠渣鋼間氧平衡關係去除鋼包渣中的氧，則需要大幅延長鋼水的靜置時間，會影響連鑄生產工藝的順行，而鋼包渣的氧化性太強，會大大降低精煉過程鋼水的脫硫率。CNlOl 191148A公開了一種鋼包脫硫精煉渣，該精煉渣主要由活性石灰、螢石及鋁粉或鋁丸組成，實施過程中將由活性石灰和螢石組成的精煉渣分袋包裝(25千克)，並在每袋中加入2-4千克鋁粉，隨鋼流加入該精煉渣。採用上述方法也只能脫除鋼液中的氧，而對渣中的氧不能有效去除，從而影響精煉過程鋼水的脫硫效果。CN101235431A公開了一種轉爐出鋼渣洗配精煉爐快速脫硫的方法，該方法包括鋼包內加入預熔渣7-12千克/噸鋼水和白灰3-5千克/噸鋼水、LF精煉工序補加一定量的白灰、電石和矽鐵粉，預熔渣主要含有CaO 46-52重量％，Al2O3 :38-45重量％，SiO2 ^ 10 重量％，CaF2 :5-7重量％。採用上述方法主要是為了在精煉工序造白渣，成本較高，且加入電石和矽鐵粉會引起鋼水增碳、增矽，由此增加了鋼水成分精確控制的難度。

發明內容
本發明的目的在於解決現有脫硫工藝的脫硫率較低和脫硫效果不穩定的問題，提供一種脫硫率高和脫硫效果穩定的低碳鋼的脫硫精煉方法。本發明的發明人經過研究發現，在將轉爐冶煉後的鋼水出鋼至鋼包的過程中，依
3次向鋼包內的鋼水中加入合金和脫硫精煉渣進行鋼水合金化和脫硫造渣，並在出鋼完成後向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑，可以有效脫除鋼液中的氧，降低鋼包渣的氧化性，改善鋼包渣的性能與組成，從而提高鋼水的脫硫率，並能夠較理想地將低碳鋼鋼水精煉脫硫率穩定控制在30-60 %之間，減小成品鋼中硫含量的波動。本發明提供了一種低碳鋼的脫硫精煉方法，該方法包括將轉爐冶煉後的鋼水出鋼至鋼包中，在出鋼過程中依次向鋼包內的鋼水中加入合金和脫硫精煉渣進行鋼水合金化和脫硫造渣，其中，出鋼完成後，向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑。根據本發明的脫硫精煉方法，通過在將轉爐冶煉後的鋼水出鋼至鋼包的過程中， 依次向鋼包內的鋼水中加入合金和脫硫精煉渣進行鋼水合金化和脫硫造渣，並在出鋼完成後向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑，可以有效脫除鋼液中的氧，降低鋼包渣的氧化性， 改善鋼包渣的性能與組成，從而提高鋼水的脫硫率，並能夠較理想地將低碳鋼鋼水精煉脫硫率穩定控制在30-60%之間，減小成品鋼中硫含量的波動。同時，還可以降低鋼水中的非金屬夾雜物含量，提高鋼水的潔淨度。
具體實施例方式根據本發明的低碳鋼的脫硫精煉方法，該方法包括將轉爐冶煉後的鋼水出鋼至鋼包中，在出鋼過程中依次向鋼包內的鋼水中加入合金和脫硫精煉渣進行鋼水合金化和脫硫造渣，其中，出鋼完成後，向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑。根據本發明的方法，所述脫硫精煉渣的用量可以在較寬範圍內調整，優選情況下， 所述脫硫精煉渣的用量為3. 5-5. 5千克/噸鋼水，更優選為4. 5-5. 5千克/噸鋼水。所述加入脫硫精煉渣的時機可以按照本領域公知的方式，例如，在轉爐吹煉結束後的出鋼過程中， 當1/3左右的鋼水進入鋼包中後，加入合金調節鋼水中各組分含量，同時達到脫氧的效果， 然後，可以隨鋼水流加入活性石灰和螢石，與鋼水充分混衝接觸。根據本發明的方法，在加入合金後的鋼水中加入活性石灰，隨即加入螢石，可以起到稀釋鋼渣、降低鋼渣粘度、促進活性石灰的熔化的作用，有助於提高並穩定脫硫效果。在優選的情況下，所述脫硫精煉渣由螢石和活性石灰組成，在出鋼過程中，分別加入活性石灰和螢石的過程還能夠達到將鋼水中的夾雜物帶出，達到淨化鋼液的效果，所述螢石與活性石灰的加料重量比可以在較寬範圍內調整，優選情況下，所述螢石與活性石灰的重量比為 1 4-9，更優選為1 4-7。根據本發明的方法，螢石顆粒大小的選擇範圍較寬，為了更好地達到促進螢石快速熔化的目的，所述螢石的顆粒直徑可以為3-20毫米，優選為5-15毫米；所述活性石灰的活性度可以為大於250毫升，優選為300-500毫升；活性石灰的顆粒直徑一般可以為5-50毫米。石灰的組織結構與煅燒溫度和煅燒時間密切相關，因此，影響石灰活性度的組織結構包括體積密度、氣孔率、比表面積和CaO礦物的晶粒尺寸。晶粒越小，比表面積越大，氣孔率越高，石灰活性就越高，化學反應能力就越強。所述活性石灰的活性度為表徵生石灰水化反應速度的一個指標，即，以中和生石灰消化時產生的Ca(OH)2所消耗的4摩爾/升鹽酸的毫升數表示。根據本發明的方法，所述螢石可以是本領域使用的各種常規的螢石，例如所述螢石中的主要成分為CaF2,其中，CaF2的含量一般為70-90重量％，SiO2 10-30重量％，S < 0. 1重量％，P 0. 06重量％，水分含量為小於0. 1重量％ ；所述活性石灰的主要成分為CaO，其中，CaO的含量一般為80_90重量％，水分含量為小於0. 1重量％。根據本發明的方法，加入調渣劑可以達到降低鋼包渣氧化性、調整渣的熔點以提高鋼水脫硫率及去除夾雜物的能力的效果，所述調渣劑的用量可以在較寬範圍內調整，優選為1.5-3. 0千克/噸鋼水。根據本發明的方法，所述調渣劑的主要成分為CaO、Al2O3和金屬鋁，在優選的情況下，所述調渣劑含有20-55重量％的Ca0、20-50重量％的Al203、0_10重量％的SW2以及 6-30重量％的金屬鋁。另外，所述調渣劑中P含量彡0. 05重量％，S含量彡0. 15重量％。根據本發明的方法，所述調渣劑的顆粒直徑的選擇範圍較寬，為了促進調渣劑加入鋼包後快速熔化，提高鋼水的脫硫率，優選所述調渣劑的顆粒直徑小於10毫米。根據本發明的方法，該方法還包括在加入合金後，向鋼包內的鋼水中吹入氬氣進行攪拌的步驟。吹入氬氣的條件包括氬氣的流量和攪拌時間，所述氬氣的流量和攪拌時間使達到加強攪拌進一步脫硫和去除夾雜的目的。優選情況下，吹入氬氣的條件包括每噸鋼水氬氣的流量為1-2. 5標準升/分鐘，攪拌時間為4-10分鐘。標準升/分鐘是指在20°C、1大氣壓的標準狀況下每分鐘的流量。根據本發明的製備方法，所述低碳鋼的製備方法中除脫硫精煉過程以外的步驟和條件可以採用本領域技術人員公知的步驟和條件進行，例如，包括轉爐吹煉鋼水，出鋼後進行脫氧合金化，然後進行爐外精煉，最後進行澆鑄。根據本發明的製備方法，所述冶煉鋼水的方法和條件為本領域技術人員所公知， 例如，轉爐吹煉。按照本發明，所述低碳鋼的碳含量一般為0.05-0. 15重量％。因此，冶煉結束後應使得不同種類的鋼冶煉終點鋼水中碳含量滿足上述範圍即可。根據本發明的製備方法，將冶煉後的鋼水進行合金化的方法和條件為本領域常技術人員所公知，例如，在出鋼過程中，加入各種合金以及碳質材料以保證合金化後，達到低碳鋼中對C以及各組分的含量要求即可。根據本發明的製備方法，所述爐外精煉的方法和條件也為本領域技術人員所公知，例如，在LF爐和/或RH真空設備中進行爐外精煉，保持溫度並對鋼中各合金成分進行微調。根據本發明的製備方法，所述澆鑄的方法和條件也為本領域技術人員所公知，例如，採用連鑄的方法進行澆鑄將爐外精煉後的鋼水連續地注入到結晶器中，經結晶器冷卻，使鋼水表面凝成硬殼，將該具有硬殼的鋼水從結晶器的出口連續拉出，使其在二次冷卻區和拉矯區冷卻而全部凝固，在拉矯區的出口得到連鑄坯。下面，將通過實施例對本發明進行更詳細的描述。在以下各實施例中，所述螢石的主要成分為CaF2, CaF2含量為70_90重量％，SiO2 含量為10-30重量％，S含量為彡0. 1重量％，P含量為彡0. 06重量％，水分含量為小於0. 1 重量％ ；所述活性石灰的主要成分為CaO，CaO含量為80_90重量％，水分含量為小於0. 1 重量％。所述調渣劑的主要成分為CaCKAl2O3和金屬鋁，CaO含量為20-55重量％，Al2O3含量為20-50重量％，金屬鋁含量為6-30重量％，Si&的含量彡10重量％，P含量彡0. 05重量％，S含量彡0. 15重量％。
實施例1本實施例用於說明本發明提供的低碳鋼(P510L鋼)的脫硫精煉方法。(1)轉爐冶煉轉爐冶煉時，轉爐內加入120噸鐵水進行頂、底復吹轉爐吹煉，吹煉時間為15-30 分鐘，吹煉終點溫度為1675-1690°C，吹煉終點鋼水的C含量為0. 03-0. 08重量％ ；取樣分析，轉爐終點S含量為0. 009-0. 018重量％。(2)出鋼在轉爐出鋼過程中，加入無煙煤、低鋁矽鐵、矽錳和錳鐵合金進行C、Si、Mn元素的合金化，各物質加入量使得鋼水中C含量為0. 05-0. 10重量％、Si含量為0. 15-0. 25重量％、Mn含量為0. 90-1. 20重量％ ；然後隨鋼流向鋼包內加入活性石灰(顆粒直徑為5_50 毫米，活性度為300毫升)和螢石(顆粒直徑為3-20毫米)，螢石和活性石灰的重量比為 1 5-6(螢石和活性石灰的總加料量為4. 5-5. 5千克/噸鋼水)，出鋼完成後，向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑(顆粒直徑為小於10毫米，含有30-55重量％ CaO,20-50重量％ 的Al2O3以及6-30重量％的金屬鋁)1. 5-2. 5千克/噸鋼水，出鋼過程鋼包採用底部吹氬氣，每噸鋼水吹氬流量為1. 2-2標準升/分鐘，吹氬時間為4-8分鐘。(3)精煉將鋼水用LF爐加熱調整溫度，並對各成分進行微調後，加熱鋼水到1565-1580°C。按照上述方法冶煉並精煉鋼水12爐，精煉結束後，分別取樣分析鋼包渣中二元鹼度(Ca0/Si02)為 3. 0-5. 0，CaO 含量為 48-55 重量％，FeO+MnO 的總含量為 1. 3-1. 8 重量％。(4)連鑄分別或者依次將12爐精煉後的鋼水在2機2流板坯連鑄機上澆鑄，並使鑄坯斷面為1250mmX 200mm，中間包溫度為1M0_1560°C，鑄機拉速1. Om/min。分別取樣分析中間包鋼水中S含量為0. 004-0. 010重量％。並按照下述公式計算脫硫率。脫硫率<% =(轉爐終點鋼水S含量-中間包中鋼水S含量)/轉爐終點鋼水S含量 X 100%冶煉12爐後得到的鋼水脫硫率穩定在32-58%之間，平均脫硫率為46%。實施例2本實施例用於說明本發明提供的低碳鋼(L245MB)的脫硫精煉方法。(1)轉爐冶煉轉爐冶煉時，轉爐內加入120噸鐵水進行頂、底復吹轉爐吹煉，吹煉時間為15-30 分鐘，吹煉終點溫度為1680-1695°C，吹煉終點鋼水的C含量為0. 03-0. 08重量％ ；取樣分析，轉爐終點S含量為0. 008-0. 017重量％。(2)出鋼在轉爐出鋼過程中，加入無煙煤、低鋁矽鐵、矽錳和錳鐵合金進行C、Si、Mn元素的合金化，各物質加入量使得鋼水中C含量為0. 05-0. 09重量％、Si含量為0. 16-0. 27重量％、Mn含量為0. 55-0. 80重量％ ；然後隨鋼流向鋼包內加入活性石灰(顆粒直徑為5_50 毫米，活性度為280毫升)和螢石(顆粒直徑為3-20毫米)，螢石和活性石灰的重量比為 1 5-6(螢石和活性石灰的總加料量為4. 5-5. 5千克/噸鋼水)，出鋼完成後，向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑(顆粒直徑為小於10毫米，含有30-55重量％ CaO,20-55重量％的Al2O3以及6-30重量％的金屬鋁)1. 5-2. 5千克/噸鋼水，出鋼過程鋼包採用底部吹氬氣，每噸鋼水吹氬流量為1. 2-2標準升/分鐘，吹氬時間為4-8分鐘。(3)精煉將鋼水用LF爐加熱調整溫度，並對各成分進行微調後，加熱鋼水到1565-1580°C。按照上述方法冶煉並精煉鋼水15爐，精煉結束後，分別取樣分析鋼包渣中二元鹼度(Ca0/Si02)為2. 9-4. 9，CaO含量為47巧4重量％，FeO+MnO的總含量為1. 4-1. 9重量％。(4)連鑄分別或者依次將15爐精煉後的鋼水在2機2流板坯連鑄機上澆鑄，並使鑄坯斷面為1150mmX 200mm，中間包溫度為1530_1550°C，鑄機拉速0. 9-1. lm/min。分別取樣分析中間包鋼水中S含量為0. 004-0. 011重量％。並按照下述公式計算脫硫率。脫硫率<% =(轉爐終點鋼水S含量-中間包中鋼水S含量)/轉爐終點鋼水S含量 X 100%冶煉15爐後得到的鋼水脫硫率穩定在30-57%之間，平均脫硫率為44%。從以上實施例1和實施例2的結果可以看出，採用本發明提供的方法生產得到的低碳鋼的脫硫率穩定在30-58%之間，且平均脫硫率較高，採用本發明的方法製得的低碳鋼完全能夠滿足鋼的質量要求。
權利要求
1.一種低碳鋼的脫硫精煉方法，該方法包括將轉爐冶煉後的鋼水出鋼至鋼包中，在出鋼過程中依次向鋼包內的鋼水中加入合金和脫硫精煉渣進行鋼水合金化和脫硫造渣，其特徵在於，出鋼完成後，向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述脫硫精煉渣的用量為3.5-5. 5千克/噸鋼水。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述脫硫精煉渣由螢石和活性石灰組成，所述螢石與活性石灰的加料重量比為1 4-9。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述螢石的顆粒直徑為3-20毫米；所述活性石灰的顆粒直徑為5-50毫米，活性度為大於250毫升。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述螢石中CaF2的含量為70-90重量％，水分含量為小於0. 1重量所述活性石灰中CaO的含量為80-90重量％，水分含量為小於0. 1重量％。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述調渣劑的用量為1.5-3. 0千克/噸鋼水。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述調渣劑含有20-55重量％的Ca0、20-50重量％的六1203、0-10重量％的SiA以及6-30重量％的金屬鋁。
8.根據權利要求1、6或7所述的方法，其中，所述調渣劑的顆粒直徑為小於10毫米。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括在加入合金後，向鋼包內的鋼水中吹入氬氣進行攪拌的步驟。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，吹入氬氣的條件包括每噸鋼水氬氣的流量為 1-2. 5標準升/分鐘，攪拌時間為4-10分鐘。
全文摘要
本發明提供了一種脫硫率高和脫硫效果穩定的低碳鋼的脫硫精煉方法，該方法包括將轉爐冶煉後的鋼水出鋼至鋼包中，在出鋼過程中依次向鋼包內的鋼水中加入合金和脫硫精煉渣進行鋼水合金化和脫硫造渣，其中，出鋼完成後，向鋼包內形成的鋼包渣中加入調渣劑。本發明的方法可以有效脫除鋼液中的氧，降低鋼包渣的氧化性，改善鋼包渣的性能與組成，大大提高鋼水的脫硫率，並能夠較理想地將低碳鋼鋼水精煉脫硫率穩定控制在30-60％之間，減小成品鋼中硫含量的波動。同時，還可以降低鋼水中的非金屬夾雜物含量，提高鋼水的潔淨度。
文檔編號C21C7/064GK102477472SQ20101056733
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月25日 優先權日2010年11月25日
發明者馮遠超, 周偉, 曾建華, 李青春, 楊森祥, 楊洪波, 陳永 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司, 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司