一种高磷钢的生产方法与流程

1.本发明涉及转炉炼钢技术领域，尤其涉及一种高磷钢的生产方法。


背景技术：

2.对绝大多数钢种而言，磷是有害元素之一，要求磷含量越低越好。但对于一些特殊钢种，如耐大气腐蚀用钢、集装箱用钢和部分无取向硅钢等，磷是有益的元素，要求成品中p＞0.05％，这样能够提高钢材的耐候性和硬度、改善冲击性、降低铁损等，通常把这类钢种称之为高磷钢。
3.目前，国内部分钢铁企业对高磷钢的冶炼工艺进行了研究。
4.广东韶钢松山股份有限公司申请的公告号为cn110499450b的中国发明专利，公开了一种“低碳高磷钢的冶炼方法”，包括：装入量控制和吹炼控制，装入量控制包括：控制铁水与废钢的重量比为(3.4～4.2):1；吹炼控制包括：在开吹点着火后30～60s加入第一批生白云石进行造渣。将重量比为(3.4～4.2):1的铁水和废钢进行冶炼基本保持熔池热量平衡，能够减少对炉衬耐材的损伤。在开吹点着火后30～60s加入第一批生白云石，生白云石溶解快速成渣提高氧气的利用率，减轻氧气高速射流对炉衬耐火材料的冲刷，且生白云石分解吸收热量且分解的mgo能够抑制和减缓炉渣对炉衬砖的侵蚀，能够较好地起到保护炉体的作用。
5.武汉钢铁(集团)公司申请的公告号为cn102776313b的中国发明专利，公开了一种“利用低温低硅铁水在转炉中冶炼高磷钢的方法”，其步骤：在转炉中加入废钢；第一次加入活性石灰，并使氧枪枪位低于正常位置10～20厘米吹氧；在吹氧进行到50～60s时一次性加入白云石；在吹氧进行到90～110s时，将氧枪枪位提升到正常吹氧位置，并再次加入活性石灰；出钢。本发明充分利用低温低硅铁水在降低磷脱除率方面的条件冶炼高磷钢；并能将脱磷率由目前常规冶炼的85％以上降低至40～50％的水平，有效提高冶炼终点磷含量，石灰的加入量由40～60kg/吨钢减少到不超过25kg/吨钢，磷合金使用量也会得到降低；并能减少废渣排放量，而且由于不使用萤石化渣剂，从而能降低环境负担。
6.武汉钢铁(集团)公司申请的公告号为cn102876830b的中国发明专利，公开了一种“集装箱用高磷钢的转炉冶炼方法”的专利，其步骤：控制铁水中的以下组分及重量百分比在：p：≤0.15％，si：0.20～0.80％，mn：≤0.03％，s：≤0.02％；在转炉中加入活性石灰，轻烧白云石，轻烧镁球，并同时吹氧；在氧吹炼到总冶炼时间的80～85％时减氧量吹炼；测温定碳并控制钢水中c的重量百分比在0.50～0.80％；恢复吹氧量继续吹炼并至出钢；出钢。本发明能使转炉终点出钢钢液平均磷由0.010～0.020％提高到0.035～0.060％，大大降低了转炉出钢时脱氧合金化加入的低碳磷铁合金量；能降低转炉溶剂消耗和钢铁料消耗，操作简单，容易实施，经济效益较明显。
7.以上生产高磷钢的工艺均采用活性白灰冶炼，冶炼终点磷含量相比钢种要求普遍偏低，需要补加磷铁，如何通过简单高效的冶炼方式满足不同钢种的磷含量要求目前还没见报道。


技术实现要素：

8.本发明提供了一种高磷钢的生产方法，针对转炉生产高磷钢时的冶炼工艺特点，提出通过采用钢渣替代部分或全部白灰作为熔剂，配合合理的供氧制度、造渣制度、终点控制等工艺手段，满足不同钢种磷含量要求的同时，降低了白灰消耗，降低了合金成本，同时解决了钢渣的固废排放问题。
9.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
10.一种高磷钢的生产方法，包括如下步骤：
11.1)钢水冶炼过程中，采用钢渣部分或全部替代白灰作为熔剂，所述钢渣中按重量百分比计cao≥40％，tfe≥20％，si02≤15％；钢渣部分替代白灰时，钢渣与废钢一起加入转炉；钢渣全部替代白灰时，转炉加入废钢后再加入钢渣；
12.2)转炉加入废钢及钢渣后，前后摇炉2次以上，使钢渣均匀铺于废钢表面；
13.3)兑铁速度＜5t/s，兑铁结束后前后摇炉，待炉内平静后下氧枪吹炼；
14.4)氧枪下枪打火后，先加入熔剂及首批护炉料，剩余护炉料在限定时间内加完；吹炼时氧枪枪位采用低-高-低原则。
15.所述钢渣的加入量为35～90kg/t钢，废钢的加入量为130～175kg/t钢；钢渣加入转炉前先经磁选。
16.所述高磷钢按重量百分比计，0.040％≤磷含量＜0.060％时，熔剂中钢渣的重量百分比为55％～65％；转炉吹炼过程具体如下：
17.氧枪下枪打火后，加入熔剂及首批护炉料，熔剂一次性加入，首批护炉料为护炉料总量的38％～42％并随熔剂一起加入；剩余护炉料在5min内加完；氧枪枪位采用低-高-低原则，吹炼前期氧枪打火成功后枪位先提至250～260cm，待炉内反应平稳后枪位降至230～240cm，加完首批护炉料后再提枪至250～260cm，护炉料全部加完进入冶炼中期时枪位为240～250cm，冶炼后期拉碳前枪位为220～240cm，拉碳时枪位为195～205cm；终点拉碳时间≥30s，终点氧含量≥350ppm。
18.所述高磷钢按重量百分比计，0.060％≤磷含量≤0.130％时，熔剂中钢渣的重量百分比为75％～85％；转炉吹炼过程具体如下：
19.氧枪下枪打火20s后，加入熔剂及首批护炉料，熔剂一次性加入，首批护炉料为护炉料总量的18％～22％并随熔剂一起加入；剩余护炉料在6min内加完；氧枪枪位采用低-高-低原则，吹炼前期氧枪打火成功后枪位先提至240～250cm，待炉内反应平稳后枪位降至220～230cm，加完首批护炉料后再提枪至230～240cm，护炉料全部加完进入冶炼中期时枪位为230～240cm，冶炼后期拉碳前枪位为210～230cm，拉碳时枪位为185～195cm；终点拉碳时间≥60s，终点氧含量≥400ppm。
20.所述高磷钢按重量百分比计，磷含量＞0.130％时，熔剂中钢渣的重量百分比为100％；转炉吹炼过程具体如下：
21.氧枪下枪打火30s后，加入熔剂及首批护炉料，熔剂一次性加入，首批护炉料为护炉料总量的48％～52％并随熔剂一起加入；剩余护炉料在7min内加完；氧枪枪位采用低-高-低原则，吹炼前期氧枪打火成功后枪位先提至240～250cm，待炉内反应平稳后枪位降至220～230cm，加完首批护炉料后再提枪至235～245cm，护炉料全部加完进入冶炼中期时枪位为230～240cm，冶炼后期拉碳前枪位为210～220cm，拉碳时枪位为175～185cm；终点拉碳
时间≥90s，终点氧含量≥450ppm。
22.所述氧枪的压力为0.8～1.3mpa，供氧强度为3.2～3.8nm3/min.t。
23.所述前后摇炉时的角度为-30
°
～ 30
°
。
24.钢渣部分替代白灰时，经磁选后的钢渣先装入废钢槽中，并置于废钢槽的根部，然后将废钢加入废钢槽，废钢槽内的废钢与钢渣倾倒到转炉中时，钢渣在废钢后进入转炉；钢渣全部替代白灰时，钢渣由单独的废钢槽承装，并在废钢全部加完后再加入转炉中。
25.所述护炉料由白云石及轻烧白云石组成，白云石与轻烧白云石的加入比例为1.5～2.5份：1份。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.针对转炉生产高磷钢时的冶炼工艺特点，提出采用回收钢渣替代活性石灰的方法，一方面实现了固废回收再利用，另一方面降低了白灰消耗，并能适当提高冶炼终点的磷含量，节省合金成本从而降低了冶炼成本。
具体实施方式
28.本发明所述一种高磷钢的生产方法，包括如下步骤：
29.1)钢水冶炼过程中，采用钢渣部分或全部替代白灰作为熔剂，所述钢渣中按重量百分比计cao≥40％，tfe≥20％，si02≤15％；钢渣部分替代白灰时，钢渣与废钢一起加入转炉；钢渣全部替代白灰时，转炉加入废钢后再加入钢渣；
30.2)转炉加入废钢及钢渣后，前后摇炉2次以上，使钢渣均匀铺于废钢表面；
31.3)兑铁速度＜5t/s，兑铁结束后前后摇炉，待炉内平静后下氧枪吹炼；
32.4)氧枪下枪打火后，先加入熔剂及首批护炉料，剩余护炉料在限定时间内加完；吹炼时氧枪枪位采用低-高-低原则。
33.所述钢渣的加入量为35～90kg/t钢，废钢的加入量为130～175kg/t钢；钢渣加入转炉前先经磁选。
34.所述高磷钢按重量百分比计，0.040％≤磷含量＜0.060％时，熔剂中钢渣的重量百分比为55％～65％；转炉吹炼过程具体如下：
35.氧枪下枪打火后，加入熔剂及首批护炉料，熔剂一次性加入，首批护炉料为护炉料总量的38％～42％并随熔剂一起加入；剩余护炉料在5min内加完；氧枪枪位采用低-高-低原则，吹炼前期氧枪打火成功后枪位先提至250～260cm，待炉内反应平稳后枪位降至230～240cm，加完首批护炉料后再提枪至250～260cm，护炉料全部加完进入冶炼中期时枪位为240～250cm，冶炼后期拉碳前枪位为220～240cm，拉碳时枪位为195～205cm；终点拉碳时间≥30s，终点氧含量≥350ppm。
36.所述高磷钢按重量百分比计，0.060％≤磷含量≤0.130％时，熔剂中钢渣的重量百分比为75％～85％；转炉吹炼过程具体如下：
37.氧枪下枪打火20s后，加入熔剂及首批护炉料，熔剂一次性加入，首批护炉料为护炉料总量的18％～22％并随熔剂一起加入；剩余护炉料在6min内加完；氧枪枪位采用低-高-低原则，吹炼前期氧枪打火成功后枪位先提至240～250cm，待炉内反应平稳后枪位降至220～230cm，加完首批护炉料后再提枪至230～240cm，护炉料全部加完进入冶炼中期时枪位为230～240cm，冶炼后期拉碳前枪位为210～230cm，拉碳时枪位为185～195cm；终点拉碳
时间≥60s，终点氧含量≥400ppm。
38.所述高磷钢按重量百分比计，磷含量＞0.130％时，熔剂中钢渣的重量百分比为100％；转炉吹炼过程具体如下：
39.氧枪下枪打火30s后，加入熔剂及首批护炉料，熔剂一次性加入，首批护炉料为护炉料总量的48％～52％并随熔剂一起加入；剩余护炉料在7min内加完；氧枪枪位采用低-高-低原则，吹炼前期氧枪打火成功后枪位先提至240～250cm，待炉内反应平稳后枪位降至220～230cm，加完首批护炉料后再提枪至235～245cm，护炉料全部加完进入冶炼中期时枪位为230～240cm，冶炼后期拉碳前枪位为210～220cm，拉碳时枪位为175～185cm；终点拉碳时间≥90s，终点氧含量≥450ppm。
40.所述氧枪的压力为0.8～1.3mpa，供氧强度为3.2～3.8nm3/min.t。
41.所述前后摇炉时的角度为-30
°
～ 30
°
。
42.钢渣部分替代白灰时，经磁选后的钢渣先装入废钢槽中，并置于废钢槽的根部，然后将废钢加入废钢槽，废钢槽内的废钢与钢渣倾倒到转炉中时，钢渣在废钢后进入转炉；钢渣全部替代白灰时，钢渣由单独的废钢槽承装，并在废钢全部加完后再加入转炉中。
43.所述护炉料由白云石及轻烧白云石组成，白云石与轻烧白云石的加入比例为1.5～2.5份：1份。
44.以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
45.【实施例】
46.本实施例以260t转炉生产spa-h高磷耐侯钢(p含量0.135％)为例。
47.转炉吹炼时，氧枪压力1.1mpa，供氧强度3.5nm3/min.t，铁水温度1300℃，硅含量0.4％，碱度2。
48.生产过程如下：
49.1.采用钢渣全部替代白灰作为熔剂，钢渣中按重量百分比计cao 42.3％，tfe 28.5％，si0
2 11.4％；钢渣加入量10t，单独废钢槽承装，待废钢加完后加入转炉。
50.2.转炉加入废钢后，向前摇炉 30
°
，然后向炉后摇炉-30
°
，摇炉2次。兑铁过程中小流缓慢兑铁。炉内反应剧烈时停止兑铁，向前摇炉 30
°
然后向炉后摇炉-30
°
，待炉内反应平缓后继续兑铁。兑铁结束后，向前摇炉 30
°
然后向炉后摇炉-30
°
，待炉内平静后下氧枪吹炼。
51.3，装入制度控制：按照3吨钢渣出1吨钢计算，综合考虑合金加入量后，加入废钢45吨，铁水230吨。氧枪下枪打火30s后加入熔剂(钢渣)及首批护炉料，护炉料总加入量为3吨，首批护炉料占全部护炉料的50％，剩余护炉料在7min内加完；
52.4，造渣制度：加入的护炉料包括白云石4吨，轻烧白云石2吨。本实施例中，由于加入了较多的钢渣，吹炼前期加入造渣料(包括熔剂及护炉料)的时机和加入量适当延后和减少。因为碱度仅为2，要与氧枪配合保证熔渣早化渣、化好渣，保证熔渣具有一定的流动性和泡沫化，避免终点磷含量过高。
53.5，供氧制度：氧枪压力为1.1mpa，供氧强度3.5nm3/min.t，氧枪枪位总体原则是低-高-低。吹炼前期，氧枪打火成功后枪位短暂停留在245cm，炉内反应平稳后慢慢降枪至220～230cm，加入首批护炉料后短暂提枪至240cm，护炉料全部加完并且反应平稳后进入吹
炼中期，枪位为正常枪位230～240cm，吹炼后期拉碳前枪位210～220cm，保证渣钢钢渣彻底熔化，同时稳定钢水温度与成分，利于终点判断；拉碳枪位为180cm；终点拉碳时间≥90s，终点氧含量≥450ppm。
54.6，温度控制：由于钢渣加入量较多，前期温度较低，容易出现前期低温溢渣，适当延后前期加入料的时机。在每次加料结束后，以低枪位搅拌提温，尽快提升熔池温度，中后期均匀平稳升温。
55.7，终点控制：由于相比常规活性白灰造渣工艺整体渣量提高，根据副枪测试的过程结果，适当延长拉碳时间，保证拉碳时间在90s以上，每分钟少升温0.3℃/s；终点出钢氧含量不允许小于450ppm。
56.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。