一种中高锰铁水提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法

摘要

本发明公开了一种中高锰铁水(C3.90‑4.60wt%，Mn0.75‑1.10wt%，Si0.25‑0.45wt%，P 0.090‑0.120wt%，S≤0.045wt%)提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法，通过采取留渣操作、低碱度BaCO

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金炼钢工艺技术领域，具体涉及一种中高锰铁水提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法。

背景技术

锰(Mn)元素是钢材中的有益元素，目前转炉冶炼使用的铁水中的Mn在转炉吹炼过程中绝大部份被氧化，冶炼终点钢水中残留少量的Mn(即残Mn)。转炉冶炼终点钢水的Mn含量主要来自铁水中的Mn，吹炼过程中，在金属熔池、熔渣和氧气之间发生锰的氧化与还原反应，最终残留于转炉终点钢水中的残Mn含量受渣量、转炉终点钢水和炉渣氧化性、转炉终点温度等因素的影响。终点钢水残Mn含量的高低，直接影响着转炉操作的稳定性和脱氧合金化中锰系合金的加入量。通过优化转炉冶炼操作，提高终点钢水残Mn含量，进一步降低钢水氧化性，有利于降低锰系合金加入量和提高合金元素收得率，从而进一步降低炼钢合金化成本。

目前国内钢厂转炉冶炼大多采用Mn含量0.20-0.55wt%的低锰铁水冶炼，铁水Mn含量较低，冶炼过程中采用以“石灰+轻烧白石”为主要造渣材料的造渣工艺，冶炼过程渣量大、炉渣碱度高，渣中(MnO)分配浓度低，冶炼过程渣中(MnO)还原效率较低，导致终点钢水残Mn较低(≤0.12wt%)，脱氧合金化过程中锰合金加入量较多，合金消耗和合金化成本较高。近年来，国内很多钢厂为了提高转炉冶炼终点钢水残锰都做了很多的努力和尝试，主要方法为转炉采用锰矿熔融还原，通过对冶炼操作工艺的优化，以达到提高钢水中残锰含量的目的。如唐山国丰钢铁有限公司在铁水Mn含量0.25-0.40wt%条件下，通过转炉冶炼配加一定比例锰矿，终点钢水残Mn由0.06wt%提高到0.09wt%；上钢五厂冶炼Mn含量0.35-0.60wt%的铁水，通过转炉冶炼配加20%的锰矿，终点钢水残Mn由0.10wt%提高到0.15wt%。此外，国内少数钢厂通过对转炉冶炼操作工艺进行优化，冶炼终点钢水残Mn也得到了一定程度提高，如福建三安钢铁通过对铁水Mn含量0.35-0.55wt%的转炉冶炼工艺优化，终点钢水残Mn由0.12wt%提高到0.15wt%，莱抚钢铁公司通过对铁水Mn含量0.30-0.50wt%的转炉冶炼工艺优化，终点钢水残Mn由0.08wt%提高到0.12wt%。

近年来，国内少数钢厂通过配加一定比例的高MnO含量(MnO: 3.50-4.30%)的越南贵沙矿，生产出具有下列化学成分的铁水：C3.90-4.60wt%，Mn0.75-1.10wt%，Si 0.25-0.45wt%，P 0.080-0.120wt%，S≤0.045wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物，转炉冶炼采用上述中高锰铁水冶炼，如何最大程度提高渣中(MnO)分配浓度，进而提高终点钢水残Mn含量、减少锰合金加入量就显得尤为重要和迫切。目前国内大多数钢厂转炉冶炼基本都采用具有下列化学成分(Mn≤0.60wt%，Si0.30-0.50wt%，P≤0.085wt%)的低Mn、低P铁水冶炼，国内对上述铁水成分提高终点钢水残Mn含量的转炉冶炼工艺有一定的研究报道，但对使用具有下列化学成分(Mn0.75-1.10wt%，Si 0.25-0.45wt%，P 0.090-0.120wt%)的中高锰铁水提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法没有相关研究报道。针对以上问题，有必要发明一种中高锰铁水提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中高锰铁水提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法。

本发明的目的是这样实现的，包括以下工艺步骤：

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留1/2的终渣在转炉内，按3.5-4.5kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按75-90kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入废钢；按50kg/t_钢的生铁装入配比，在50吨LD转炉加入生铁；之后按930-960kg/t_钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的中高锰铁水：铁水温度≥1260℃，铁水成分C3.90-4.60wt%，Mn0.75-1.10wt%，Si0.25-0.45wt%，P>

B、前期冶炼工艺：A步骤中高锰铁水、废钢、生铁冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75MPa；冶炼过程炉渣碱度按2.5-2.8控制，吹炼开始-150秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.9-1.0m控制，分别按5.0-7.5kg/t_钢、11.0-13.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣，按6.0-8.0kg/t_钢的量，加入BaCO₃系造渣剂；吹炼至150秒起渣后及时提高枪位到1.1m，吹炼至150-270秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m，分别按2.5-3.5kg/t_钢、5.0>钢的量，加入轻烧白云石和BaCO₃系造渣剂造渣；

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至270-420秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.0-1.1m，按2.0kg/t_钢的量，加入化渣剂；吹炼至420-630秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m；吹炼至630秒时，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹25秒后进行提氧枪倒炉取样，控制倒炉钢水：温度1590～1620℃；

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至630秒-出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按1.0-1.1m控制，控制终点出钢：温度1620～1645℃；

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰和BaCO₃系造渣剂渣洗，石灰加入量为2.0kg/t_钢，BaCO₃系造渣剂加入量为1.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为10～15NL/min；最后即获得残锰提高的冶炼钢水。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明提供的中高锰铁水(C3.90-4.60wt，Mn0.75-1.10wt%，Si0.25-0.45wt%，P0.090-0.120wt%，S≤0.045wt%)提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法，通过采取留渣操作、低碱度BaCO₃系造渣工艺、少渣冶炼、冶炼过程恒压低枪位变枪操作、出钢全程渣洗等工艺并集成创新，优化了冶炼反应动力学和热力学条件，避免了冶炼过程钢水及炉渣喷溅，提高了冶炼过程渣中(MnO)分配浓度，在低碱度渣系及少渣工艺条件下获得了良好的冶炼化渣脱磷效果，同时有效降低了冶炼后期及出钢过程钢水回磷程度，进而显著提高了终点钢水残Mn含量(0.38-0.50wt%)。

2、本发明通过对冶炼工艺集成创新，显著提高了终点钢水残Mn含量(0.38-0.50wt%)，大幅减少了脱氧合金化过程中锰系合金加入量，显著降低了炼钢合金消耗及合金化成本，提高了产品市场竞争力。

3、本发明通过对转炉冶炼渣料结构、造渣工艺、供氧制度、氧枪枪位控制曲线、装入制度、温度制度、过程及终点控制工艺及出钢渣洗工艺集成创新，实现了转炉冶炼中高锰铁水终点钢水残Mn含量的显著提高，终点钢水C含量≥0.10wt%、残Mn含量0.38-0.50wt%。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的中高锰铁水提高终点钢水残锰的转炉冶炼方法，包括以下工艺步骤：

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留1/2的终渣在转炉内，按3.5-4.5kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按75-90kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入废钢；按50kg/t_钢的生铁装入配比，在50吨LD转炉加入生铁；之后按930-960kg/t_钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的中高锰铁水：铁水温度≥1260℃，铁水成分C3.90-4.60wt%，Mn0.75-1.10wt%，Si0.25-0.45wt%，P>

B、前期冶炼工艺：A步骤中高锰铁水、废钢、生铁冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75MPa；冶炼过程炉渣碱度按2.5-2.8控制，吹炼开始-150秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.9-1.0m控制，分别按5.0-7.5kg/t_钢、11.0-13.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣，按6.0-8.0kg/t_钢的量，加入BaCO₃系造渣剂；吹炼至150秒起渣后及时提高枪位到1.1m，吹炼至150-270秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m，分别按2.5-3.5kg/t_钢、5.0>钢的量，加入轻烧白云石和BaCO₃系造渣剂造渣；

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至270-420秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.0-1.1m，按2.0kg/t_钢的量，加入化渣剂；吹炼至420-630秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m；吹炼至630秒时，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹25秒后进行提氧枪倒炉取样，控制倒炉钢水：温度1590～1620℃；

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至630秒-出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按1.0-1.1m控制，控制终点出钢：温度1620～1645℃；

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰和BaCO₃系造渣剂渣洗，石灰加入量为2.0kg/t_钢，BaCO₃系造渣剂加入量为1.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为10～15NL/min；最后即获得残锰提高的冶炼钢水。

进一步的，步骤A中所述的废钢包括下列质量比的成分：C 0.07-0.14wt%，Si0.15-0.30wt%，Mn 0.30-0.52wt% ，P 0.018-0.034wt%，S 0.018-0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

进一步的，步骤A中所述的生铁包括下列质量比的成分：C 3.0-3.3wt%、Si 0.25-0.45 wt%、Mn 0.25-0.48 wt% 、P 0.067-0.089wt%、S 0.022-0.036wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

进一步的，步骤B中所述的BaCO₃系造渣剂具有下列质量比：BaCO₃>4>21.6>219.7wt%,>2O_{3>3.4wt%，S 0.085%，P0.068wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。}

进一步的，步骤C中所述的化渣剂包括以下质量比的成分：CaO>2O_{3>7.6%，FeO 14.6%,>2}O_{3>29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物。}

进一步的，步骤C中所述的倒炉钢水的成分要求为： C 0.15～0.25wt%、Mn 0.43-0.55wt%、P≤0.036wt%、S≤0.035wt%。

进一步的，步骤D中所述的终点出钢的成分要求为：C 0.10～0.17wt%、P≤0.034wt%、Mn0.38-0.50wt%、S≤0.032wt%。

进一步的，步骤E中所述的残锰提高的冶炼钢水具有下列重量百分比的钢水：C0.10～0.17wt%、P≤0.037wt%、Mn0.38-0.50wt%、S≤0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例1

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留1/2的终渣在转炉内，按3.5kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按75kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的废钢：C>钢的生铁装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的生铁：>钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的中高锰铁水：铁水温度1260℃，铁水成分C3.90wt%，Mn0.75wt%，Si0.25wt%，P>

B、前期冶炼工艺：A步骤中高锰铁水、废钢、生铁冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75MPa；冶炼过程炉渣碱度按2.5控制，吹炼开始-150秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.9-1.0m控制，分别按5.0kg/t_钢、11.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣，按6.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的BaCO₃系造渣剂：BaCO₃>4>21.6>219.7wt%，Fe₂O_{3>3.4wt%，S 0.085wt%，P0.068wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至150秒起渣后及时提高枪位到1.1m，吹炼至150-270秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m，分别按2.5kg/t钢、5.0>钢}的量，加入轻烧白云石和BaCO₃系造渣剂(具有下列质量比：BaCO₃>4>21.6>219.7wt%，Fe₂O_{3>3.4 wt%，S 0.085wt%，P0.068wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)造渣。}

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至270-420秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.0-1.1m，按2.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO>2O_{3>7.6%，FeO14.6%,>2}O_{3>29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至420-630秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m；吹炼至630秒时，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹25秒后进行提氧枪倒炉取样，控制倒炉钢水温度1590℃、C0.15wt%、Mn 0.43wt%、P0.025wt%、S0.025wt%。}

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至630秒-出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按1.0-1.1m控制，终点出钢控制要求：温度1620℃、C 0.10wt%、P0.023wt%、Mn0.38wt%、S0.023wt%。

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰和BaCO₃系造渣剂渣洗，石灰加入量为2.0kg/t_钢，BaCO₃系造渣剂加入量为1.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为10NL/min；最后即获得具有下列重量百分比的钢水：C0.10wt%、P0.026wt%、Mn0.38wt%、S0.022wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例2

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留1/2的终渣在转炉内，按4.0kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按82kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的废钢：C>钢的生铁装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的生铁：>钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的中高锰铁水：铁水温度1280℃，铁水成分C4.25wt%，Mn0.92wt%，Si0.35wt%，P>

B、前期冶炼工艺：A步骤中高锰铁水、废钢、生铁冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75MPa；冶炼过程炉渣碱度按2.7控制，吹炼开始-150秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.9-1.0m控制，分别按6.2kg/t_钢、12.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣，按7.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的BaCO₃系造渣剂：BaCO₃>4>21.6>219.7wt%,>2O_{3>3.4wt%，S 0.085wt%，P0.068wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至150秒起渣后及时提高枪位到1.1m，吹炼至150-270秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m，分别按3.0kg/t钢、5.0>钢}的量，加入轻烧白云石和BaCO₃系造渣剂(具有下列质量比：BaCO₃>4>21.6>219.7wt%，Fe₂O_{3>3.4 wt%，S 0.085wt%，P0.068wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)造渣。}

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至270-420秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.0-1.1m，按2.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO>2O_{3>7.6%，FeO14.6%,>2}O_{3>29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至420-630秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m；吹炼至630秒时，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹25秒后进行提氧枪倒炉取样，控制倒炉钢水温度1605℃、C0.20wt%、Mn 0.49wt%、P 0.030wt%、S0.031%。}

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至630秒-出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按1.0-1.1m控制，终点出钢控制要求：温度1632℃、C 0.13wt%、P0.028wt%、Mn0.44wt%、S0.030wt%。

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰和BaCO₃系造渣剂渣洗，石灰加入量为2.0kg/t_钢，BaCO₃系造渣剂加入量为1.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为13NL/min；最后即获得具有下列重量百分比的钢水：C0.13wt%、P0.031wt%、Mn0.44wt%、S0.028wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例3

A、冶炼装入工艺：上炉钢出钢溅渣完毕后保留1/2的终渣在转炉内，按4.5kg/t_钢的量，向转炉加入轻烧白云石；按90kg/t_钢的废钢装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的废钢：C>钢的生铁装入配比，在50吨LD转炉加入下列质量比的生铁：>钢的铁水装入配比，在50吨LD转炉加入下列温度及质量比的中高锰铁水：铁水温度1310℃，铁水成分C4.60wt%，Mn1.10wt%，Si0.45wt%，P>

B、前期冶炼工艺：A步骤中高锰铁水、废钢、生铁冷料装入50吨LD转炉后，前后摇炉让铁水裸露后下氧枪开吹，点火氧压为0.75MPa；冶炼过程炉渣碱度按2.8控制，吹炼开始-150秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按0.9-1.0m控制，分别按7.5kg/t_钢、13.0kg/t_钢的量，加入常规活性石灰、轻烧白云石造渣，按8.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的BaCO₃系造渣剂：BaCO₃>4>21.6>219.7wt%,>2O_{3>3.4wt%，S 0.085%，P0.068wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至150秒起渣后及时提高枪位到1.1m，吹炼至150-270秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m，分别按3.5kg/t钢、5.0>钢}的量，加入轻烧白云石和BaCO₃系造渣剂(具有下列质量比：BaCO₃>4>21.6>219.7wt%，Fe₂O_{3>3.4 wt%，S 0.085wt%，P0.068wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)造渣。}

C、中期冶炼工艺：B步骤钢水吹炼至270-420秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.0-1.1m，按2.0kg/t_钢的量，加入下列质量比的化渣剂：CaO>2O_{3>7.6%，FeO14.6%,>2}O_{3>29.5%，MnO 5.4%，S 0.15%，其余为Fe及不可避免的不纯物；吹炼至420-630秒，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位控制为1.1-1.2m；吹炼至630秒时，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位降至0.8m，压枪位深吹25秒后进行提氧枪倒炉取样，控制倒炉钢水温度1620℃、C0.25wt%、Mn 0.55wt%、P0.036wt%、S0.035wt%。}

D、转炉冶炼末期工艺：C步骤钢水倒炉取样后摇炉继续下氧枪吹炼，吹炼至630秒-出钢阶段，氧压按0.85MPa控制，氧枪枪位按1.0-1.1m控制，终点出钢控制要求：温度1645℃、C 0.17wt%、P0.034wt%、Mn0.50wt%、S0.032wt%。

E、转炉出钢工艺：D步骤钢水出钢前钢包底部加入活性石灰和BaCO₃系造渣剂渣洗，石灰加入量为2.0kg/t_钢，BaCO₃系造渣剂加入量为1.0kg/t_钢；出钢过程采用全程底吹氩工艺，氩气流量控制为15NL/min；最后即获得具有下列重量百分比的钢水：C0.17wt%、P0.037wt%、Mn0.50wt%、S0.030wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物。