一种转炉工艺生产低锰钢水的方法与流程

本发明属于冶金，具体涉及一种转炉工艺生产低锰钢水的方法。

背景技术：

1、部分特殊用途的钢要求钢中mn含量越低越好，比如：铜包钢mn越低，钢丝导电率越高，可以极大的提高电缆的导电性和节省铜材，以工业纯铁为原料生产的钕铁硼，也要求钢中mn≤0.03％。

2、mn是一种还原性元素，在转炉生产过程中，mn首先被氧化，吹炼中期被还原，后期再次发生氧化反应，反应式如下：

3、[mn]+1/2o2＝(mno) δgθ＝－405250+125.411  (1)

4、开吹点火后，铁液中的锰元素先于碳元素被氧气直接氧化，生成mno进入炉渣中，并放出热量，低温有利于该反应(1)的进行，生成的mno能促进前期化渣。

5、(mno)+[c]＝[mn]+co δgθ＝287440－170.081  (2)

6、吹炼中期，碳氧反应速率逐渐加快，炉渣中feo减少，熔池温度升高，反应(2)朝着正方向进行，前期进入炉渣的mno部分被还原重新返回钢液。

7、[mn]+[o]＝(mno) δgθ＝－288100+128.31  (3)

8、[mn]+(feo)＝(mno)+fe δgθ＝－174314+77.491  (4)

9、吹炼后期，钢水碳的质量分数降低，钢水氧化性和炉渣中的feo因消耗减慢而增加。钢水中的锰被重新氧化进入炉渣中，反应如(3)、和式(4)。

10、但是，转炉脱锰能力有限，在60-80％之间，转炉终点mn在0.05-0.15％之间，必须采取其他手段进一步降mn。

11、专利cn113774277a，通过铁水预处理kr脱硫，获得低硫铁水后兑入转炉，转炉冶炼通过一次倒渣，控制熔剂加入量、钢水温度、氧枪枪位、钢水中游离氧含量等一系列技术措施，可以使钢水获得碳含量≤0.002％、锰含量≤0.035％的高纯净度钢水。

12、专利cn108998614a，采用铁水预处理-转炉-lf炉-rh的生产工艺路线，采用双联工艺，转炉采用全留渣与双渣造渣技术，采用特殊的供氧技术，转炉终点氧值控制在600ppm～800ppm，转炉终点温度控制在1660℃～1680℃.铁水锰质量百分比含量小于0.16％；si、mn氧化期后放渣，沸腾出钢；加白灰在氧化性条件下脱磷烧锰，钢种炼成率大幅提高，进而生产出mn质量百分比含量≤0.025％的低锰钢。该方法对铁水要求高(＜0.16％)，适应性不够强，另外在lf炉加入石灰总量6.4-8kg/t，渣量大，不利于钢中氧含量的稳定控制，且对“加白灰烧锰”的条件未进行限制，如钢水氧含量，如在还原性氛围下，加白灰还可能增加mn含量。

13、专利cn111440916a，公开了一种利用高锰铁水转炉生产低锰钢的方法，包括：s1、调整转炉冶炼条件，选择碳氧积较高的炉次进行冶炼，根据碳氧积调整底吹控制模式，调整入炉铁水、废钢比，为造渣创造条件，使用合理的氧枪控制模式；s2、分阶段进行转炉冶炼过程的控制，转炉吹炼前期，打火正常后加入头批料，并认真观察炉内反应情况，防止喷溅；吹炼中期控制好炉渣熔化情况和熔池温度，并在吹炼中后期使用副枪测量熔池温度和碳含量；吹炼后期要根据1sc测量情况进行补料操作，控制终点温度和氧含量，最终以高锰铁水为原料冶炼锰含量低于0.03％的钢水。该方法重点对转炉工序的降mn进行了阐述，未涉及整个工艺流程，mn含量亦未达到≤0.025％的要求。

14、检索相关数据库，发现国内已开展生产超低mn含量的工艺实践，主要通过调整转炉冶炼的氧化性、炉渣、温度进行控锰。为调高纯铁的纯度，mn含量要求呈越来越低的趋势，现有一些专利未达到mn≤0.025％的效果。通过限制铁水mn含量、提高转炉脱mn效率，难以实现批量生产，转炉的吹损会增加约20-50kg/t。因此，转炉工艺生产超低mn钢水，需向上、下工序延伸(铁水脱mn、lf降mn)，全流程综合降mn。

技术实现思路

1、针对转炉脱mn效率难以达到钢种成分要求的问题，本发明目的在于提供一种转炉工艺生产低锰钢水的方法，解除对铁水mn含量的限制要求，在铁水预处理阶段实施“脱锰”操作，并在lf炉不刻意脱氧，形成高氧环境，通过氩气搅拌降mn，所得钢水mn含量，由≤0.06％降低至≤0.025％，炼成率由20％提高至76.3％，同时入厂高炉铁水mn含量由≤0.15％放宽至≤0.25％。

2、为达到上述目的，采用技术方案如下：

3、一种转炉工艺生产低锰钢水的方法，包括以下步骤：

4、(1)对入厂高炉铁水进行预处理；

5、包括将铁水折入喷吹罐；进行喷吹作业，喷吹介质为氮气，流量60-80nm3/h，下枪至铁水中进行空搅，空吹10-20min；加脱硫剂进行铁水脱硫并扒渣；补加氧化剂400-800kg，氮气搅拌8-15min，处理结束后扒渣，钢水中的mn含量降低至mn≤0.15％；

6、(2)转炉冶炼；

7、包括吹炼至25％-35％阶段进行第一次倒渣；吹炼至≥80％阶段，提高供氧强度至3.3-3.7nm3/(t·min)，加入球团矿石2.0～4.0kg/吨钢；现枪后继续吹炼30-90s，压低氧枪枪位至700-850mm，钢水中的mn含量降低至≤0.03％；

8、(3)lf炉精炼；

9、包括在加热过程加入碳粉进行适度脱氧；加热结束时加入铝丸或铝线对钢水进行脱氧，钢水氧活度目标范围800-1200ppm，钢水中的mn含量降低至≤0.025％；

10、(4)rh精炼。

11、按上述方案，步骤1所述入厂高炉铁水中mn≤0.25％，0.1％≤si≤0.6％；温度在1250℃≤1≤1400℃。

12、按上述方案，步骤1包括加入1-2吨氧化铁皮，折完静置3-5min。

13、按上述方案，步骤2出钢温度1600-1620℃，钢水中c含量控制在≤0.045％。

14、按上述方案，步骤3包括到站定氧，根据到站温度调整加热档位，lf炉总加热时间15-30min。

15、按上述方案，步骤3碳粉加入量按以下公式计算：

16、w碳粉＝([o]初始+1加热时间*15-800)*0.16；

17、w碳粉＝([o]初始+1加热时间*15-800)*0.16；

18、w碳粉——加入碳粉的重量，kg；

19、[o]初始——到站氧活度，ppm；

20、1加热时间——加热时间，min。

21、按上述方案，步骤4包括真空脱碳、加铝脱氧。

22、按上述方案，步骤4所得钢水主要化学成分及重量百分含量为：c≤0.003％，mn≤0.025％，si≤0.010％，p≤0.020％，s≤0.010％，余量为fe及不可避免的夹杂。

23、本发明在铁水预处理工序主要任务是降低铁水mn含量，利用折铁过程中的铁水强搅拌和脱硫喷枪的氮气搅拌，与加入的氧化剂进行反应，使mn氧化，产物mno被扒除掉。在铁水预处理阶段先空搅10-20min，再脱硫，主要是由于脱硫需要强还原性，空搅后会使氧化剂被还原，提高脱硫剂的脱硫效率。之所以限制0.1％≤si≤0.6％，是由于si优先于mn氧化，铁水中si过高，会消耗掉加入的氧化剂，影响脱mn效率。

24、本发明在转炉阶段第一次倒渣的目的是倒出硅、锰脱氧产物，防止在“返干”期被还原。在转炉吹炼至≥80％阶段，提高供氧强度、加入球团矿石，主要是为进一步降低钢水中的碳含量，提高炉渣氧化性。“现枪”后继续吹炼是使钢水处于过氧化状态。

25、本发明lf炉精炼总加热时间控制在15-30min，是由于加热过程增氧速度在10-15ppm/min，通过加热时间控制增氧200-450ppm。lf炉主要作用是增加钢水中氧活度，所以不加任何还原性物质，减薄渣层促进吸氧。

26、相对于现有技术，本发明有益效果如下：

27、降低了低锰钢钢水mn含量，由≤0.06％降低至≤0.025％，炼成率由20％提高至76.3％。

28、放宽了原材料技术标准，入厂高炉铁水mn含量由≤0.15％放宽至≤0.25％。