一种高拉碳法生产高碳钢的方法

摘要

本发明提供了一种高拉碳法生产高碳钢的方法，尤其是转炉采用单渣法生产高碳钢时高拉碳出钢的冶炼方法。按照以下步骤进行：①根据出钢温度要求，按照一定的铁水比向转炉内装入铁水和废钢；②转炉以3.1～3.4Nm3/min/t的供氧强度吹炼；③向转炉内加入活性石灰、矿石造渣剂；④采用恒流量变枪位的供氧制度，转炉吹炼全程采用较高枪位，开吹到结束采用逐段降枪的枪位制度；⑤在总吹炼氧耗的70％～85％内，多批少量加入矿石和萤石；⑥转炉吹炼结束，转炉倒炉倒渣、测温、取样；⑦转炉出钢。本发明的冶炼方法，转炉吹炼时间短，炉渣活跃，可以满足钢水高拉碳条件下的去磷效果，实现高拉碳出钢。

权利要求

1.一种高拉碳法生产高碳钢的方法，高碳钢中碳含量0.6～1.0％，磷含量≤0.025％，其特征在于按照以下步骤进行：①根据以下出钢温度要求，按照一定的铁水比向转炉内装入铁水和废钢；出钢温度为1580～1600℃，入转炉铁水比为85～87％；出钢温度为1600～1650℃，入转炉铁水比为87～90％；②转炉以3.1～3.4Nm3/min/t的供氧强度吹炼；③向转炉内加入活性石灰、矿石造渣剂；④采用恒流量变枪位的供氧制度，转炉吹炼全程采用较高枪位，开吹到结束采用逐段降枪的枪位制度，转炉开吹枪位和过程枪位比正常高0.2～0.4米，采用逐段降枪的枪位制度，吹炼结束时提枪枪位比正常吹炼高0.2米；⑤在总吹炼氧耗的70％～85％内，多批少量加入矿石和萤石；⑥转炉吹炼结束，转炉倒炉倒渣、测温、取样；⑦转炉出钢。

2.根据权利要求1所述的一种高拉碳法生产高碳钢的方法，其特征在于：入转炉铁水的磷含量≤0.1％，铁水硅含量≤0.5％，铁水温度≤1350℃。

3.根据权利要求2所述的一种高拉碳法生产高碳钢的方法，其特征在于：在步骤③中，活性石灰的有效CaO含量≥85％，活性石灰的用量根据铁水硅含量，控制在25～60公斤/吨钢；矿石兼有造渣和冷却剂的作用，根据铁水温度和硅含量，其用量在10～25公斤/吨钢，铁水温度≤1300℃时，用量为10～15公斤/吨钢，铁水温度1300～1350℃，用量为15～25公斤/吨钢。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种高拉碳法生产高碳钢的方法，其特征在于：在步骤③中，活性石灰和矿石在转炉吹炼4.5分钟内分两批加入到转炉内，头批加入2/3，二批加入1/3。

5.根据权利要求1所述的一种高拉碳法生产高碳钢的方法，其特征在于：在步骤⑤中，矿石加入量在2.5～5公斤/吨钢，根据化渣情况，确定是否加入萤石，萤石用量在0～2.5公斤/吨钢。

6.根据权利要求1所述的一种高拉碳法生产高碳钢的方法，其特征在于：在步骤⑥中，转炉吹炼终点控制为碳含量0.4～0.75％，磷含量≤0.018％。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高碳钢的冶炼方法，尤其是转炉采用单渣法生产高碳钢时高拉碳出钢的冶炼方法。

背景技术

转炉冶炼高碳钢根据出钢时钢水碳含量的不同有两种方式：一种是高拉碳法，一种是低拉碳法。同低拉碳法出钢相比，高拉碳法出钢具有：吹炼时间短，耗氧量少，铁的吹损少，金属收得率高；炉渣对炉衬的侵蚀减轻，延长炉龄；增碳量小，碳粉加入量少；钢中氧含量低，合金消耗少，原始夹杂物较少；钢中氮、氢等气体含量低；钢成分波动较小等优点。当转炉采用非脱磷铁水吹炼时，高拉碳条件下，钢水脱磷比较困难，在高拉碳条件下出钢，如何解决钢水中磷含量的问题，满足出钢条件是要解决的技术难点。
采用高拉碳法来生产高碳钢，日本最早采用低供氧强度的“软吹法”配合“高拉补吹法”来进行转炉吹炼。1977年日本神户制钢采用“高拉补吹法”来生产高碳的帘线钢(Ironmaking and Steelmaking，1977，No.1p29-38)，其转炉吹炼的供氧强度在2.54～1.1Nm3/min/t之间，这种低供氧强度的“软吹法”利于去磷，实现了出钢0.67～0.68％C，0.012～0.013％P，转炉吹炼时间在17.5～19分钟，这种方法吹炼时间较长，生产节奏慢，生产效率低，不适应现代化高效转炉生产。
中国专利文献(CN1177650A)生产一种高碳低铬多元素合金钢锻球，该工艺在3吨转炉中吹炼，转炉吹炼采用低料位、恒压变枪位、适时化渣、高拉补吹的吹炼工艺。熔池料位比常规低13～15％，这会降低装入量和出钢量，降低生产效率；渣中FeO含量较低，<10％，不利于化渣，采用萤石强制化渣，这会增加萤石对炉衬的侵蚀，不利于炉龄的提高；采用石灰和萤石的造渣方式，金属中铁的吹损大，金属收得率低；文献中并没有明确吹炼的氧压和供氧强度。该工艺也不适应于现代转炉冶炼高碳钢。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种转炉采用单渣法冶炼，正常供氧强度吹炼，以矿石化渣为主的转炉高拉碳法生产高碳钢的方法。
本发明所生产高碳钢按重量百分比为，碳含量0.6～1.0％，磷含量≤0.025％，其余成分根据钢种需要确定。
本发明的技术方案是采用以下步骤进行：
①根据以下出钢温度要求，按照一定的铁水比向转炉内装入铁水和废钢；出钢温度1580～1600℃，入转炉铁水比为85～87％；出钢温度1600～1650℃，入转炉铁水比为87～90％；②转炉以3.1～3.4Nm3/min/t的供氧强度吹炼；③向转炉内加入活性石灰、矿石造渣剂；④采用恒流量变枪位的供氧制度，转炉吹炼全程采用较高枪位，开吹到结束采用逐段降枪的枪位制度，转炉开吹枪位和过程枪位比正常高0.2～0.4米，采用逐段降枪的枪位制度，吹炼结束时提枪枪位比正常吹炼高0.2米；⑤在总吹炼氧耗的70％～85％内，多批少量加入矿石和萤石；⑥转炉吹炼结束，转炉倒炉倒渣、测温、取样；⑦转炉出钢。
入炉铁水磷含量要求≤0.1％，铁水硅含量≤0.5％，铁水温度≤1350℃。
不同高碳钢种所要求的出钢温度不同，其装入制度也不同。
在步骤③中，转炉采用石灰和矿石为主的造渣方式，活性灰要求有效CaO含量≥85％，活性灰的用量根据铁水硅含量，用量在25～60公斤/吨钢。矿石兼有造渣和冷却剂的作用，根据铁水温度和硅含量，其用量在10～25公斤/吨钢；当铁水温度≤1300℃，矿石用量10～15公斤/吨钢；铁水温度1300～1350℃，用量15～25公斤/吨钢。活性石灰和矿石的加入方式为在转炉吹炼4.5分钟内分两批加入到转炉内，头批加入2/3，二批加入1/3。
转炉吹炼采用的供氧强度根据炉龄而变化，炉役前期采用所述供氧强度的下限，炉役后期采用所述供氧强度的上限。
在吹炼后期，大约吹炼总氧耗的70％～85％时向转炉内多批少量加入矿石和萤石，其目的是防止炉渣返干，提高炉渣流动性和氧化性，矿石加入量在2.5～5公斤/吨钢，根据化渣情况，确定是否加入萤石，萤石用量在0～2.5公斤/吨钢。
转炉吹炼终点控制为，碳含量0.4～0.75％，磷含量≤0.018％。
转炉吹炼结束，要倒炉将富磷的炉渣倒掉，其原因是转炉吹炼结束钢水中的碳含量比较高，炉渣具有较强的氧化性，在等钢样化学成分期间，钢水中碳继续与渣中氧反应，导致渣中氧势降低，从而引起渣中磷又回到钢液中，使钢液增磷，另外在出钢摇炉时也会由于炉渣、金属的混合继续反应引起回磷，因此为减少转炉停吹后的回磷，要将炉渣倒掉。
本发明的优点在于：采用较大数量的矿石造渣，矿石成渣快，化渣效果好且稳定，直接参与脱磷反应，脱磷效果好，同时减少了金属中铁的氧化，提高了金属的收得率；采用较高枪位，利于化渣和保持炉渣的较强氧化性和活跃反应性，避免了脱碳激烈反应期间的炉渣返干回磷；萤石用量少，高碳条件下出钢，吹炼时间短，减少了萤石和高温对炉衬的侵蚀；脱磷效果稳定，可以满足高拉碳出钢时钢水对磷含量的要求。

具体实施方式

为清楚地说明本发明的冶炼要点及其实施效果，提供了210吨转炉冶炼的实施例和实施效果。
实施例一：
根据本发明所述的高拉碳法生产高碳钢的方法，向210吨转炉内加入180吨铁水，30吨废钢，铁水条件是：4.05％C，0.39％Si，0.2％Mn，0.09％P，0.032％S，1347℃；转炉为中后期炉龄，采用3.3Nm3/min/t的供氧强度吹炼，开吹枪位2.7米，过程枪位2.7～2.1米，拉碳枪位1.9米，开吹后在4.5分钟内分两批向转炉内加入10吨石灰(50公斤/吨钢)，4吨矿石(20公斤/吨钢)，头批加入总量的2/3，二批加入总量的1/3；在吹炼氧耗的70～85％分两批加入矿石和萤石共600公斤和400公斤；总吹炼时间13分钟，吹炼结束，倒渣、测温、取样；出钢。通过上述冶炼过程，实现了出钢C＝0.65％，P＝0.014％，出钢温度＝1590℃。
实施例二：
根据本发明所述的高拉碳法生产高碳钢的方法，向210吨转炉内加入180吨铁水，30吨废钢，铁水条件是：4.19％C，0.35％Si，0.15％Mn，0.079％P，0.035％S，1332℃；转炉为中后期炉龄，采用3.3Nm3/min/t的供氧强度吹炼，开吹枪位2.7米，过程枪位2.7～2.1米，拉碳枪位1.9米，开吹后在4.5分钟内分两批向转炉内加入10吨石灰(50公斤/吨钢)，3吨矿石(15公斤/吨钢)，头批加入总量的2/3，二批加入总量的1/3；在吹炼氧耗的70～85％分两批加入矿石和萤石共500公斤和300公斤；总吹炼时间13分钟，吹炼结束，倒渣、测温、取样；出钢。通过上述冶炼过程，实现了出钢C＝0.46％，P＝0.013％，出钢温度＝1595℃。
通过以上实施例可以看出，采用本发明的高拉碳法生产高碳钢的方法，可以满足钢水高拉碳条件下的去磷效果，实现高拉碳出钢。