[发明专利]转炉顶吹氧枪混吹氧气与氮气的低磷钢冶炼方法

说明书

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，特别是提供了一种转炉顶吹氧枪混吹氧气与氮气的低磷钢冶炼方法；可以实现低磷、甚至极低磷钢的冶炼；适用于转炉脱磷预处理与转炉双渣冶炼。

背景技术

磷在钢中是一种易偏析元素，当钢中磷含量大于0.015％时，磷的偏析急剧增加，并促使偏析带硬度增加，同时，磷还恶化焊接性能，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的脆性转变温度。目前国内宽厚板生产领域生产的管线钢、海洋平台用钢、油井管钢、低温容器用钢等均需要低磷含量。

目前钢水冶炼低磷、极低磷钢采用的顶吹气体为氧气，采用的工艺有转炉双联、炉外脱磷等，有部分钢水采用转炉铁水脱磷预处理工艺。由于国内钢厂转炉底吹供气强度低在0.03M³/min/t左右，对于采用脱磷预处理的冶炼工艺遇到的主要问题有三方面：

1、脱磷预处理阶段降低供氧强度后容易引起熔池搅拌强度降低，脱磷效果差；

2、若提高供氧强度容易造成溢渣、喷溅、温度上升过快、脱碳过快等一系列问题，

3、采用专门的脱磷枪会引起更换氧枪影响冶炼节奏等问题。

发明内容

本发明一种转炉顶吹氧枪混吹氧气与氮气的低磷钢冶炼方法，解决了上述脱磷预处理阶段降低供氧强度后容易引起熔池搅拌强度降低，脱磷效果差等问题，可以实现低磷、甚至极低磷钢的冶炼。

本发明采用氮气与氧气混合吹炼进行脱磷预处理，可以有效的提高熔池搅拌强度，降低了脱磷预理阶段的熔池温度，同时由于氧气与氮气的比例可调，因此熔池温度与化渣过程可以进行合理控制。脱磷预处理结束后，熔池铁水磷含量可以控制在0.020%以下，然后脱碳阶段进行常规吹炼，转炉终点磷含量稳定的控制在0.006%以下。

因此，该工艺优点是，可以采用高磷铁水进行冶炼，吹炼平稳、反应速度快、效率高，也可以采用该方法生产极低磷钢。

本发明的主要特点是转炉脱磷预处理阶段顶吹氧气中混入一部分氮气，延长脱磷阶段吹炼时间、降低脱磷阶段熔池温度，提高熔池搅拌强度的脱磷方法。以具有顶底复吹功能的转炉为处理容器，采用底吹氩气、氮气，顶吹氧气进行冶炼；其工艺步骤为：

（1）在转炉内首先进行脱磷阶段的吹炼，吹炼时间控制在6-9min，倒渣后进行正常吹炼；

（2）转炉脱磷阶段的顶吹供气为氮气与氧气的混合气体；

（3）炼钢使用的原料为铁水废钢，废钢比5%-15%。

转炉吹炼分为两个阶段，脱磷阶段与脱碳阶段；先进行脱磷阶段的冶炼，倒渣后再进行正常的吹炼，脱磷阶段吹炼采用氧气与氮气混合吹炼的方法，气体的质量比：氧气与氮气的质量比为6:4～9:1之间。

脱磷阶段结束温度在1300℃～1380℃；转炉终点温度在1650℃～1720℃；

转炉吹炼结束溅渣护炉后倒出1/2～2/3的炉渣，剩余炉渣留在炉内作为化渣剂使用。

采用该工艺的优点如下：

1、脱磷阶段由于顶吹气体中混入一部分氮气，达到了低供氧的同时顶吹供气强度不降低（顶吹搅拌强度不降低）；

2、降低了脱磷阶段熔池温度的控制，提高了脱磷阶段的脱磷；

3、实现了成品磷含量低于60ppm的低磷、极低磷钢的冶炼；

4、可以采用高磷铁水进行冶炼，吹炼平稳、脱磷效率高。

具体实施方式

采用铁水转炉脱磷预处理后倒渣的方法，然再进行常规冶炼。脱磷预处理采用常规4孔枪位进行吹炼，在转炉内先进行脱磷预处理，目标将磷含量脱至0.020%以下，碳含量控制在3.2%左右；顶吹气体中氧气与氮气混合吹炼，氧气与氮气质量比例在9:1-6:4之间，对脱磷预处理后的铁水，先倒渣然后进行正常吹炼，废钢比在12%以下。

脱磷预处理结束后采用正常流量（22000 m³/h）氧枪冶炼；头批渣白灰加入量2吨左右，不加轻烧；加入矿石化渣，倒渣时倒出渣量在1/3以上，二批渣加入白灰3~4吨。终点低温控制，目标拉碳温度1650℃。

实施例：铁水装入量在100t、98t，废钢加入量分别为8t、11t；铁水情况如下表1所示，吹炼参数如下表2所示。

表1 铁水主要成分（质量百分含量%，余量为Fe）