专利名称：一种半钢冶炼普碳钢的方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶金和连铸技术领域，更具体地讲，涉及一种能够降低半钢冶炼普碳钢生产成本的方法。
背景技术：
通常，将经过转炉提钒后的铁水称为半钢。攀西地区拥有丰富的钒钛矿资源，当采用钒钛磁铁矿资源进行冶炼时，经高炉冶炼后的铁水硫含量一般在0.04wt% 0.08wt%之间。目前，某钢厂采用上述铁水生产普碳钢的生产流程为:铁水脱硫一提钒一转炉冶炼一炉后小平台吹氩处理一连铸。该工艺脱硫效果稳定，但由于含有钒、钛等元素，铁水粘度大，而铁水渣中因含有钒、钛等氧化物，铁水渣粘度也大，这导致预处理脱硫时脱硫剂消耗大，脱硫渣难与铁水分离，扒渣时渣中全铁含量高，铁损较大，炼钢成本高。同时，后工序钢渣氧化性较强，钢水质量稳定性差，合金收得率不稳定。可见，与普通铁水炼钢相比，采用半钢冶炼脱硫工序辅料消耗更高，铁损更大，冶炼成本更高。在现有的技术中，尽管公开了多种普碳钢生产，但是基本上都未能解决上述技术问题。例如，公开号为CN102051442A的中国专利申请公开了一种冶炼普碳钢的方法和连铸普碳钢的方法，该方法出钢时采用硅钙钡对钢水进行一次脱氧，并在炉后钢水精炼时喂铝进行二次脱氧。但是该专利文献工艺流程依然为:铁水脱硫一提钒一转炉冶炼一炉后小平台吹氩处理一连铸。可以看出，该专利文献公开的方法须进行铁水脱硫，仍然存在扒渣铁损大，入转炉铁水温度较低，冶炼成本较高等问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。本发明提供一种半钢冶炼普碳钢的方法，使用本发明能够改善提钒冶炼条件和半钢质量，并能够 有效解决半钢冶炼时铁损大、生产成本高的问题。本发明提供了一种半钢冶炼普碳钢的方法。所述方法包括以下步骤:将铁水兑入提钒转炉进行吹炼以形成半钢，并控制提钒终点半钢中碳含量不小于3.6wt%、温度不低于13400C ;将所述提钒后的半钢兑入转炉中，加入废钢并控制转炉内半钢中碳含量为3.2
3.6wt%、温度为1320 1360°C，然后，向转炉中加入造渣材料进行冶炼，并在出钢的过程中对钢水进行脱氧合金化；对钢水进行吹氩精炼；将钢水在钢包精炼炉进行脱硫精炼，并控制钢水中的硫含量不高于0.025wt%。根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法的一个实施例，所述将铁水兑入提钒转炉进行吹炼的步骤的吹氧强度为1.5 1.9m3/min.t,H,吹氧时间为3 5min。根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法的一个实施例，所述对钢水进行吹氩精炼的步骤的吹氩强度为0.001 0.003m3/ (min.t钢)，吹氩时间为3 6min。根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法的一个实施例，所述向转炉中装入所述提钒后的半钢和废钢的步骤中，所述废钢中碳含量为0.05 0.15%，所述废钢的加入量与入炉半钢的碳含量和温度的关系为当入炉半钢中碳含量为3.4wt%、温度为1300°C时，废钢的加入量为基础量，所述基础量为4.9±0.02Kg/t.;入炉半钢中碳含量在3.4被％的基础上每增减0.1wt %，废钢加入量在所述基础量上相应增减10.6±0.2Kg/tm ;并且入炉半钢的温度在1300°C的基础上每增减1°C，废钢加入量在所述基础量上相应增减0.6±0.05Kg/t
钢0根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法的一个实施例，所述脱硫精炼的步骤全过程配合底吹供气模式，向钢包中加入2.5 5Kg/t.的活性石灰和0.5 lKg/t.的萤石进行第一次加热精炼，精炼I 3min后加入0.25 0.5Kg/t 的铝系脱氧剂；在在所述第一次加热精炼的过程中采用第一底吹供气强度进行搅拌，所述第一底吹供气强度为0.0015
0.003m3/(min.t.)，加热精炼8 IOmin后停止加热，并提高供气强度至第二底吹供气强度搅拌3 5min，所述第二底吹供气强度为0.003 0.005m3/(min.tiH);向钢包中加入
2.5 3.5Kg/tiH的活性石灰和0.5 0.8Kg/t钢的萤石进行第二次加热精炼，精炼I 3min后加入0.15 0.35Kg/t 的铝系脱氧剂，继续加热精炼5 8min后停止加热，并采用所述第二供气强度搅拌3 5min。根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法的一个实施例，所述铝系脱氧剂为铝粒，以重量百分比计，所述铝粒含有不低于95%金属铝，铝粒的粒度为5 10mm。根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法的一个实施例，以重量百分比计，所述活性石灰含有不小于86%的CaO，所述萤石含有不低于85%的CaF2。根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法的一个实施例，所述方法还包括在所述脱硫精炼结束后，将供气强度降低为第三供气强度软吹3 6min，然后，采用连铸工艺进行钢水浇注并获得铸坯，其中，所述第 三底吹供气强度为0.001 0.002m3/(min.tiH)。与现有技术相比，本发明的有益效果包括:在半钢炼钢的过程中，有效的改善了提钒冶炼条件和半钢质量，增加了转炉废钢比，避免了脱硫拔渣时的铁损，大大降低了普碳钢生产成本。
具体实施例方式在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本发明的半钢冶炼普碳钢的方法。在本发明中，如果没有例外的表述，则通常提到的物质中各元素或成分的含量均是重量百分含量(用“wt%”表示)。根据本发明示例性实施例的半钢冶炼普碳钢的方法包括以下步骤:将铁水兑入提钒转炉进行吹炼以形成半钢，并控制提钒终点半钢中碳含量不小于3.6wt%、温度不低于13400C ;将所述提钒后的半钢兑入转炉中，加入废钢并控制转炉内半钢中碳含量为3.2
3.6wt%、温度为1320 1360°C，然后，向转炉中加入造渣材料进行冶炼，并在出钢的过程中对钢水进行脱氧合金化；对钢水进行吹氩精炼；将钢水在钢包精炼炉(以下，简称LF炉)进行脱硫精炼，并控制钢水中的硫含量不闻于0.025wt%。上述示例性实施例的方法的生产工艺流程为:铁水一提钒一转炉冶炼一炉后小平台吹氩处理一LF炉精炼脱硫。该方法减少铁水预处理脱硫工序，而将脱硫任务转至LF精炼工序，从而避免了脱硫温降、能耗及扒渣铁损。同时，不经过铁水预处理脱硫的铁水直接兑入提钒转炉可缩短提钒时间，提高提钒终点铁水(即，半钢)的碳含量(> 3.6wt% )和温度(彡1340°C )，半钢碳含量和温度的提高可增加转炉入炉废钢比，从而降低钢铁料消耗和生产成本。加入废钢后，控制转炉内半钢中碳含量在3.2 3.6wt%、温度在1320 1360°C的范围内，目的是保证转炉转炉冶炼有足够的碳含量和温度，避免冶炼过程热源不足导致深吹，影响转炉正常冶炼顺行，同时，控制碳和温度在该范围内能促进冶炼前期快速升温、化渣，有利于提高转炉活性石灰利用率，促进脱硫，减轻精炼脱硫任务。在本发明的一个示例性实施例中，所述半钢冶炼普碳钢的方法可以通过以下步骤实现:1、将铁水兑入提钒转炉进行吹炼以形成半钢，吹氧强度为1.5 1.9mVmin.t 吹氧时间控制在3 5min，并控制提钒终点半钢中碳含量不小于3.6wt%、温度不低于
1340°C。2、将所述提钒后的半钢直接兑入转炉，并测温取样，然后加入废钢。为防止废钢加入量过多导致炉内温度低，冶炼后期深吹，或废钢加入量少导致炉内温度富裕，出钢温度偏高的情况发生。本发明结合半钢炼钢的实际条件计算得出不同入炉条件下废钢加入量，所述废钢中碳含量为0.05 0.15%，所述废钢的加入量与入炉半钢的碳含量和温度的关系为:当入炉半钢中碳含量为3.4wt%、温度为1300°C时，废钢的加入量为基础量，所述基础量为4.9±0.02Kg/tIH ;入炉半钢中碳含量在3.4被％的基础上每增减0.lwt%，废钢加入量在所述基础量上相应增减10.6±0.2Kg/tm ;并且入炉半钢的温度在1300°C的基础上每增减I °C，废钢加入量在所述基础量上相应增减0.6±0.05Kg/tIHo3、兑入废钢后，向转炉中加入造渣材料(例如，高镁石灰、活性石灰、造渣剂)进行冶炼，并在出钢的过程中对钢水进行脱氧合金化。4、将脱氧合金化后的钢水在转炉后的吹氩站进行吹氩处理，吹氩强度为0.001 0.003m3/(min.t钢)，吹IS时间控制在3 6min。5、吹氩处理结束后将钢水送入LF加热炉进行精炼脱硫。所述LF精炼脱硫要求钢包进入LF加热工位后即向钢包内加入活性石灰、萤石，活性石灰加入量为2.5 5Kg/tffl，萤石加入量为0.5 lKg/t ，并将三相电极下降至钢包内开始第一次加热精炼，精炼I 3min后加入铝粒，铝粒的加入量为0.25 0.5Kg/t ，在加热精炼的过程中采用第一底吹供气强度进行搅拌以促进脱硫，第一底吹供气强度为0.0015 0.003m3/(min.t.)，精炼加热8 IOmin停止加热并采用较大的第二底吹供气强度搅拌3 5min，第二底吹供气强度为0.003 0.005m3/(min.t.)。在所述第一次加热精炼过程中，先采用较小第一供气强度(即，0.0015 0.003m3/(min.t钢))的目的是为了防止供气强度过大使钢液溢出钢包影响生产，停止加热后再采用较强第二供气强度(即，0.003 0.005m3/(min.t ))进行搅拌的目的是为了促进钢包炉内的搅拌，增加脱硫动力学条件，提高精炼脱硫能力。继续向钢包内加入活性石灰和萤石进行第二次加热精炼，活性石灰的加入量为2.5 3.5Kg/t钢，萤石加入量为0.5 0.8Kg/t钢，精炼I 3min后加入铝粒0.15 0.35Kg/tIH,继续加热5 8min后结束加热，并采用较大的第二底吹供气强度搅拌3 5min，控制LF精炼结束后的钢水硫含量不高于0.025wt%。其中，所述铝粒为炼钢常用的脱氧剂，按重量百分比含有不低于95%金属铝，粒度在5 IOmm之间。所述活性石灰、萤石为炼钢常用的辅料，以重量百分比计，所述活性石灰含有不小于86%的CaO ;所述萤石含有不低于85%的CaF2，其主要作用是促进化渣。在本发明中，脱氧剂不仅可以是铝粒，也可以为其它半钢炼钢用常规钢包渣脱氧剂，例如，高铝调渣剂、低铝调渣剂，但脱氧剂必须具有一定的粒度和重量，使其与钢包渣反应脱氧，且很少会下沉到钢水中与钢水进行反应，在本发明的一个示例中，将铝系脱氧剂的粒度控制在5 IOmm的范围内。6、LF精炼结束将钢包底吹供气强度降低为0.001 0.002m3/(min.tiH) ( S卩，第三底吹供气强度)进行软吹3 6min，然后通过连铸将钢水进行浇注，并得到合格的连铸坯。软吹的目的是为了促进钢水中夹杂物的上浮，使钢水洁净度更高，软吹时将吹氩强度控制为0.001 0.002m3/(min.t钢)更有利于夹杂物的上浮。为了更好地理解本发明的上述示例性实施例，下面结合具体示例对其进行进一步说明。示例 1某厂铁水硫含量为0.065wt %，冶炼普碳钢Q235B。将铁水直接兑入提钒转炉进行提钒，吹氧时间为3min，出半钢碳含量为3.85wt%，温度为1340°C。提钒后的半钢直接兑入炼钢转炉进行冶炼，由于兑铁过程碳及温度的损失，兑铁后取样测温得出入炉半钢碳为
3.6wt%，温度为1320°C，加入38.0Kg/t 废钢(含碳量为0.15% )，并造渣冶炼，转炉终点时钢水硫含量为0.048wt%。出钢时钢水脱氧合金化后，在吹氩站吹氩3min进入LF精炼。钢包进入LF加热工位后，钢水硫含量为0.045wt%，进站后向钢包内加入活性石灰、萤石，活性石灰的加入量为4Kg/tiH,萤石的加入量为0.8Kg/tiH,将三相电极下降至钢包内开始加热精炼，精炼2min后加入铝粒，铝粒的加入量为0.35Kg/t ，加热时利用钢包底吹进行搅拌促进脱硫，底 吹供气强度为0.002m3/(min.tiH)，精炼加热9min停止加热并采用较大底吹供气强度搅拌4min，此时底吹供气强度为0.004m3/(min.t.)。继续向钢包内加入活性石灰和萤石，活性石灰的加入量为3Kg/t ，萤石的加入量为0.6Kg/t ，精炼2min后加入铝粒0.3Kg/t ，继续加热7min后结束加热。然后，采用较大供气强度搅拌4min，此时底吹供气强度为0.004m3/(min.t.)，取样分析钢水硫含量为0.015wt%，精炼结束。精炼结束后将钢包底吹供气强度降低为0.0015m3/(min.t.)软吹5min后将钢水进行浇注，得到合格的连铸坯。经计算，采用本发明生产普碳钢吨钢脱硫成本为64.5元，转炉入炉条件改善且可增加废钢消耗量。示例 2某厂铁水硫含量为0.04wt %，冶炼普碳钢Q235B。将铁水直接兑入提钒转炉进行提钒，吹氧时间为5min，出半钢碳含量为3.6wt%，温度为1380°C。提钒后的半钢直接兑入炼钢转炉进行冶炼，由于兑铁过程碳及温度的损失，兑铁后取样测温得出入炉半钢碳为3.4wt%，温度为1360°C，加入40.6Kg/t 废钢(含碳量为0.05% )，并正常造渣冶炼，转炉终点时钢水硫含量为0.035wt%。出钢时钢水脱氧合金化后，在吹氩站吹氩3min进入LF精炼。钢包进入LF加热工位后，钢水硫含量为0.034wt%，进站后向钢包内加入活性石灰、萤石，活性石灰的加入量为2.5Kg/t,H,萤石的加入量为0.5Kg/t,H,将三相电极下降至钢包内开始加热精炼，精炼Imin后加入铝粒，铝粒的加入量为0.25Kg/t ，加热时利用钢包底吹进行搅拌促进脱硫，底吹供气强度为0.0015m3/ (min.t ■)，精炼加热8min停止加热并采用较大底吹供气强度搅拌3min，此时底吹供气强度为0.003m3/(min 。继续向钢包内加入活性石灰和萤石，活性石灰的加入量为2.5Kg/t ，萤石的加入量为0.5Kg/t ，精炼Imin后加入铝粒0.15Kg/t ，继续加热5min后结束加热。然后，采用较大供气强度搅拌3min，此时底吹供气强度为0.003m3/(min.t.)，取样分析钢水硫含量为0.018wt%，精炼结束。精炼结束后将钢包底吹供气强度降低为0.001%/(min 软吹3min后将钢水进行浇注，得到合格连铸还。经计算，采用本发明生产普碳钢吨钢脱硫成本仅为63.8元，转炉入炉条件改善且可增加废钢消耗量。示例3某厂铁水硫含量为0.08wt %，冶炼普碳钢Q235B。将铁水直接兑入提钒转炉进行提钒，吹氧时间为4min，出半钢碳含量为3.7wt%，温度为1360°C。提钒后的半钢直接兑入炼钢转炉进行冶炼，由于兑铁过程碳及温度的损失，兑铁后取样测温得出入炉半钢碳为
3.5wt%，温度为1340。。，加入39.3Kg/t 废钢(含碳量为0.10% )，并正常造渣冶炼，转炉终点时钢水硫含量为0.066wt%。出钢时钢水脱氧合金化后，在吹氩站吹氩5min进入LF精炼。钢包进入LF加热工位后即向钢包内加入活性石灰、萤石，活性石灰的加入量为5Kg/tffl,萤石的加入量为lKg/tffl,并将三相电极下降至钢包内开始加热精炼,精炼3min后加入铝粒，铝粒的加入量为0.5Kg/t ，加热时利用钢包底吹进行搅拌促进脱硫，底吹供气强度为0.003m3/(min ，精炼加热IOmin停止加热并采用较大底吹供气强度搅拌5min，此时底吹供气强度为0.005m3/(min.t.)。继续向钢包内加入活性石灰和萤石，活性石灰的加入量为3.5Kg/t钢，萤石的加入量为0 .8Kg/t钢，精炼3min后加入铝粒0.35Kg/t钢，继续加热8min后结束加热。然后，采用较大供气强度搅拌5min，此时底吹供气强度为0.005m3/(min.t.)，取样分析钢水硫含量为0.014wt%，精炼结束。精炼结束后将钢包底吹供气强度降低为0.002m3/(min.tIH)软吹6min后将钢水进行浇注，并得到合格的连铸坯。经计算，采用本发明生产普碳钢吨钢脱硫成本仅为65.8元，转炉入炉条件改善且可增加废钢消耗量。对比例某厂铁水硫含量为0.065wt%，冶炼普碳钢Q235B。采用铁水脱硫一提钒一转炉冶炼一炉后小平台吹氩处理一连铸工艺进行生产。铁水进入脱硫工位后进行预处理脱硫，石灰单耗为3.TOKgaFe)—1，镁粉单耗平均为0.63Kg.(tFe)—1，脱硫温降为26.4°C ;脱硫后由于渣与铁水难于分离，扒渣铁损为30Kg.(tFer1，脱硫后铁水硫含量为0.016wt%。脱硫后的铁水经提fL后再进行转炉冶炼，提fL吹氧时间为3min,出半钢碳含量为3.40wt%,温度为1320°C。入炼钢转炉测定半钢温度为1300°C，半钢碳含量为3.20wt%,由于半钢碳含量和温度均较低，并根据经验加入废钢5Kg/t_，并正常造渣冶炼，终点钢水硫含量为
0.020wt%，并脱氧合金化后，在炉后吹氩站吹氩处理并进行浇注，得到合格连铸坯。经计算采用水脱硫一提钒一转炉冶炼一炉后小平台吹氩处理一连铸工艺进行生产普碳钢吨钢脱硫成本为78元，且转炉废钢消耗较少。由上述示例和对比例可知，与现有的生产工艺相比，采用本发明生产普碳钢时，生产成本降低了吨钢10元以上，且转炉入炉条件的改善且可增加废钢消耗量，减少钢铁料消耗。综上所述，本发明在半钢炼钢的过程中，有效的改善了提钒冶炼条件和半钢质量，增加了转炉废钢比，且避免了脱硫拔渣时的铁损，大大降低了普碳钢生产成本，具有很好的推广应用价值。尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。`
权利要求
1.一种半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 将铁水兑入提钒转炉进行吹炼以形成半钢，并控制提钒终点半钢中碳含量不小于3.6wt%、温度不低于1340 0C ； 将所述提钒后的半钢兑入转炉中，加入废钢并控制转炉内半钢中碳含量为3.2 3.6wt%、温度为1320 1360°C，然后，向转炉中加入造渣材料进行冶炼，并在出钢的过程中对钢水进行脱氧合金化； 对钢水进行吹IS精炼； 将钢水在钢包精炼炉进彳丁脱硫精炼，并控制钢水中的硫含量不闻于0.025wt %。
2.根据权利要求1所述的半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，所述将铁水兑入提钒转炉进行吹炼的步骤的吹氧强度为1.5 1.9m3/min.,吹氧时间为3 5min。
3.根据权利要求1所述的半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，所述对钢水进行吹氩精炼的步骤的吹氩强度为0.001 0.003m3/(min.t钢)，吹氩时间为3 6min。
4.根据权利要求1所述的半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，在所述将提钒后的半钢兑入转炉中并加入废钢的步骤中，所述废钢中碳含量为0.05 0.15%，所述废钢的加入量与入炉半钢的碳含量和温度的关系为当入炉半钢中碳含量为3.4wt%、温度为1300°C时，废钢的加入量为基础量，所述基础量为4.9±0.02Kg/t.;入炉半钢中碳含量在3.4wt%的基础上每增减0.1wt %，废钢加入量在所述基础量上相应增减10.6±0.2Kg/tm ;并且入炉半钢的温度在1300°C的基础上每增减I °C，废钢加入量在所述基础量上相应增减0.6±0.05Kg/t 钢。
5.根据权利要求1所述的半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，所述脱硫精炼的步骤全过程配合底吹供气模式，向钢包中加入2.5 5Kg/t 的活性石灰和0.5 lKg/t 的萤石进行第一次加热精炼，精炼I 3min后加入0.25 0.5Kg/t 的铝系脱氧剂；在所述第一次加热精炼的过程中采用第一底吹供气强度进行搅拌，所述第一底吹供气强度为0.0015 0.003m2/(min.t.)，加热精炼8 IOmin后停止加热，并提高供气强度至第二底吹供气强度搅拌3 5min，所述第二底吹供气强度为0.003 0.005m3/(min.t钢)； 向钢包中加入2.5 3.5Kg/tiH的活性石灰和0.5 0.8Kg/tif^3萤石进行第二次加热精炼，精炼I 3min后加入0.15 0.35Kg/t钢的铝系脱氧剂，继续加热精炼5 8min后停止加热，并采用所述第二供气强度搅拌3 5min。
6.根据权利要求5所述的半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，所述铝系脱氧剂为铝粒，以重量百分比计，所述铝粒含有不低于95%金属铝，铝粒的粒度为5 10mm。
7.根据权利要求5所述的半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述活性石灰含有不小于86%的CaO，所述萤石含有不低于85%的CaF2。
8.根据权利要求5所述的半钢冶炼普碳钢的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述脱硫精炼结束后，将供气强度降低为第三供气强度软吹3 6min，然后，采用连铸工艺进行钢水浇注并获得铸坯，其中，所述第三底吹供气强度为0.001 0.002m3/(min.tiH)。
全文摘要
本发明提供了一种半钢冶炼普碳钢的方法。所述方法包括以下步骤将铁水兑入提钒转炉进行吹炼以形成半钢，并控制提钒终点半钢中碳含量不小于3.6wt％、温度不低于1340℃；将所述提钒后的半钢兑入转炉中并加入废钢以控制转炉内半钢中碳含量为3.2～3.6wt％、温度为1320～1360℃，然后，向转炉中加入造渣材料进行冶炼，并在出钢的过程中对钢水进行脱氧合金化；对钢水进行吹氩精炼；将钢水在钢包精炼炉进行脱硫精炼，并控制钢水中的硫含量不高于0.025wt％。在半钢冶炼普碳钢的过程中，采用本发明的方法能够改善提钒冶炼条件和半钢质量，并能够有效解决半钢冶炼时铁损大、生产成本高的问题。
文档编号C21C1/04GK103205522SQ20131012859
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者陈均, 冉孟伦, 曾建华, 陈永, 梁新腾, 李青春, 翁建军, 黄生权, 何为, 谢明科 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司