一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法

摘要

本发明公开了一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，包括铁水废钢配比、初期硅当量控制、炉渣碱度控制和自由氧化锰（MnO）还原、终点还原自由氧化锰中的锰金属。本发明提供的冶炼方法使得转炉在冶炼高锰铁水过程中，冶炼终点钢水中的残锰含量从平均0.27%提高到1.42%，使高锰铁水中的锰元素得到充分回收利用。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，具体涉及一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法。

背景技术

随着国内铁矿石资源越来越贫乏，高炉用矿结构不断调整，高锰铁矿用于高炉冶炼的比例也在不断增加，导致高炉铁水中有价锰元素含量不断提高，有的小高炉生产铁水中锰元素含量从0.20-0.40%提高到1.80-2.42%。锰是钢铁生产中不可或缺的元素之一，锰元素是炼钢最重要的合金元素，锰元素在钢中，主要改善钢的机械性能，增加钢的强度、硬度、延展性和耐磨性等。有效利用好高锰铁水中的有价锰元素，减少转炉冶炼过程中锰元素氧化损失，可减少转炉炼钢过程的合金消耗，降低冶炼成本，并保护国内较少的锰矿资源。针对上述背景，本发明提供了一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，使得转炉在冶炼高锰铁水过程中，冶炼终点钢水中的残锰含量从平均0.27%提高到1.42%，使高锰铁水中的锰元素得到充分回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，使得转炉在冶炼高锰铁水过程中，冶炼终点钢水中的残锰含量从平均0.27%提高到1.20-1.50%，使高锰铁水中的锰元素得到充分回收利用。

本发明的目的是这样实现的，一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，其特征在于包括铁水废钢配比、初期硅当量控制、炉渣碱度控制和自由氧化锰（MnO）还原、终点还原自由氧化锰中的锰金属，具体包括：

A、将铁水化学成分C3.95～4.21wt%、Si0.67～0.76wt%、Mn1.96～2.12wt%、P0.062～0.082wt%、S≤0.033wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物和废钢化学成分C0.12～0.23wt%、Si0.26～0.41wt%、Mn0.68～1.22wt%、P0.019～0.037wt%、S0.018～0.032wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物；加入LD转炉中，根据铁水温度，调整转炉废钢装入配比小于或等于15%；

B、将步骤A的原料装入转炉，转炉供氧点火成功后，加入造渣原料造渣，造渣原料由石灰、白云石、菱镁球组成，其加入量为石灰加入量为28～41kg/t钢，白云石加入量为9～12kg/t钢，菱镁球加入量为3.5～4.3kg/t钢；控制热量平衡，使转炉温度在硅当量（【%Si】+0.25【%Mn】>0.7时，主要为硅反应）转炉供氧3.9～4.5分时，使转炉温度在硅当量小于等于0.7之前快速使铁水升温至1454℃及以上；优选转炉供氧时间为3.9～4.3分时，使转炉温度在硅当量小于0.7之前快速使铁水升温至1454℃以上；熔池温度1454℃以上时，主要为碳反应，炉渣碱度控制在1.8～2.3，铁水中锰氧化35～55%进入炉渣中；

C、将步骤B所得的铁水继续供氧，加入造渣原料造渣造渣为分5～6批加入造渣原料，其加入量为石灰加入量为10-15kg/t钢，白云石加入量为9～11kg/t钢，在转炉纯供氧至13.8～14.4分钟时，将碱度控制在3.52～4.0；优选将碱度控制在3.7-4.0；

D、将步骤C所得的铁水继续供氧，纯供氧至14.5～15.1分钟至供氧结束，先降低氧枪200～230mm吹炼，后提高氧枪500～530mm吹炼，控制渣中FeO含量在8～15%，控制渣中碳含量大于或等于0.07%,提高终点温度在1679～1965℃，控制钢渣界面反应（MnO）+【Fe】=（FeO）+【Mn】和（MnO）+【C】=CO+【Mn】正向进行，促使渣中自由氧化锰还原进入钢水，铁水中残锰回收率控制在65～73%，实现转炉冶炼冶炼过程去碳保锰操作促使渣中自由氧化锰还原进入钢水。

本发明具有大幅提高高锰铁水中锰元素回收率、减少锰系合金消耗、降低冶炼成本、保护锰矿资源等优点。

转炉炼钢是在强氧化气氛中进行，铁水中氧势较低的锰、硅、钒、钛、碳等元素易氧化去除进入炉渣和烟气中，常规的转炉冶炼操作，铁水中锰元素回收均小于30%，硅、钒、钛、碳等元素仅余残余量。采用高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，可控制铁水中锰回收率在65-73%。

锰是钢铁生产中不可或缺的元素之一，锰元素是炼钢最重要的合金元素，锰元素在钢中，主要改善钢的机械性能，增加钢的强度、硬度、延展性和耐磨性等。高锰铁水中锰元素含量在1.80～2.42%，平均含量2.07%，采用高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，有效利用好高锰铁水中的有价锰元素，可减少转炉炼钢过程的锰系合金消耗，降低冶炼成本，并保护国内较少的锰矿资源。

本发明提供了一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，使得转炉在冶炼高锰铁水过程中，冶炼终点钢水中的残锰含量从平均0.27%提高到1.42%，使高锰铁水中的锰元素得到充分回收利用。

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。

实施例1

A、铁水废钢配比：将铁水(化学成分C4.21wt%、Si0.76wt%、Mn2.03wt%、P0.071wt%、S≤0.026wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.17wt%、Si0.35wt%、Mn0.98wt%、P0.035wt%、S0.032wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，铁水温度（1343℃），废钢装入配比12%。

B、初期硅当量控制：将步骤A的原料装入转炉，转炉供氧点火成功后，一次加入炼钢用石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为28kg/t钢，白云石加入量为9kg/t钢，菱镁球加入量为4.2kg/t钢，控制热量平衡，转炉吹氧冶炼至3.9分钟，转炉内铁水硅当量（【%Si】+0.25【%Mn】）为0.63，炉内铁水温度1463℃，炉渣碱度控制在2.13，铁水中锰含量1.17%，锰氧化42%进入炉渣中。

C、炉渣碱度控制和自由氧化锰（MnO）还原：将步骤B所得的铁水继续供氧，分5批加入石灰、白云石造渣，石灰加入量为13kg/t钢，白云石加入量为10kg/t钢，转炉纯供氧至14分钟，碱度控制在3.7，炉渣中自由氧化锰（MnO）含量7.72%，钢水中锰含量0.84%。

D、终点还原自由氧化锰中的锰金属：将步骤C所得的钢水继续供氧，纯供氧至结束14.5分钟，先降低氧枪200mm吹炼20秒，后提高氧枪520mm吹炼10秒停止供氧，转炉渣中（FeO）含量在11.2%、（MnO）含量3.67%，钢水碳含量0.13%提高终点温度在1687℃，钢水中锰含量1.32%，铁水中残锰回收率为73.0%，实现转炉冶炼冶炼过程去碳保锰操作。

实施例2

A、铁水废钢配比：将铁水(化学成分C4.03wt%、Si0.72wt%、Mn1.96wt%、P0.082wt%、S≤0.028wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.12wt%、Si0.37wt%、Mn0.92wt%、P0.034wt%、S0.024wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，铁水温度（1356℃），废钢装入配比12%。

B、初期硅当量控制：将步骤A的原料装入转炉，转炉供氧点火成功后，一次加入炼钢用石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为35kg/t钢，白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为4.0kg/t钢，控制热量平衡，转炉吹氧冶炼至4.2分钟，转炉内铁水硅当量（【%Si】+0.25【%Mn】）为0.51，炉内铁水温度1454℃，炉渣碱度控制在2.31，铁水中锰含量1.05%，锰氧化46%进入炉渣中。

C、炉渣碱度控制和自由氧化锰（MnO）还原：将步骤B所得的铁水继续供氧，分5批加入石灰、白云石造渣，石灰加入量为14kg/t钢，白云石加入量为10kg/t钢，转炉纯供氧至13.8分钟，碱度控制在3.95，炉渣中自由氧化锰（MnO）含量8.06%，钢水中锰含量0.92%。

D、终点还原自由氧化锰中的锰金属：将步骤C所得的钢水继续供氧，纯供氧至结束14.9分钟，先降低氧枪200mm吹炼35秒，后提高氧枪500mm吹炼15秒停止供氧，转炉渣中（FeO）含量在12.4%、（MnO）含量3.92%，钢水碳含量0.09%提高终点温度在1691℃，钢水中锰含量1.43%，铁水中残锰回收率为73.0%，实现转炉冶炼冶炼过程去碳保锰操作。

实施例3

A、铁水废钢配比：将铁水(化学成分C3.95wt%、Si0.67wt%、Mn2.12wt%、P0.079wt%、S≤0.032wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.18wt%、Si0.26wt%、Mn0.68wt%、P0.019wt%、S0.023wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，铁水温度（1352℃），废钢装入配比12%。

B、初期硅当量控制：将步骤A的原料装入转炉，转炉供氧点火成功后，一次加入炼钢用石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为38kg/t钢，白云石加入量为11kg/t钢，菱镁球加入量为4.3kg/t钢，控制热量平衡，转炉吹氧冶炼至4.3分钟，转炉内铁水硅当量（【%Si】+0.25【%Mn】）为0.65，炉内铁水温度1480℃，炉渣碱度控制在2.26，铁水中锰含量1.23%，锰氧化42%进入炉渣中。

C、炉渣碱度控制和自由氧化锰（MnO）还原：将步骤B所得的铁水继续供氧，分6批加入石灰、白云石造渣，石灰加入量为15kg/t钢，白云石加入量为9kg/t钢，转炉纯供氧至14.4分钟，碱度控制在4.0，炉渣中自由氧化锰（MnO）含量7.92%，钢水中锰含量1.02%。

D、终点还原自由氧化锰中的锰金属：将步骤C所得的钢水继续供氧，纯供氧至结束15.1分钟，先降低氧枪230mm吹炼28秒，后提高氧枪530mm吹炼18秒停止供氧，转炉渣中（FeO）含量在11.92%、（MnO）含量4.21%，钢水碳含量0.08%提高终点温度在1695℃，钢水中锰含量1.48%，铁水中残锰回收率为74%，实现转炉冶炼冶炼过程去碳保锰操作。

实施例4

A、铁水废钢配比：将铁水(化学成分C4.08wt%、Si0.69wt%、Mn2.01wt%、P0.069wt%、S≤0.025wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.23wt%、Si0.35wt%、Mn0.99wt%、P0.031wt%、S0.018wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，铁水温度（1347℃），废钢装入配比15%。

B、初期硅当量控制：将步骤A的原料装入转炉，转炉供氧点火成功后，一次加入炼钢用石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为41kg/t钢，白云石加入量为12kg/t钢，菱镁球加入量为3.5kg/t钢，控制热量平衡，转炉吹氧冶炼至4.3分钟，转炉内铁水硅当量（【%Si】+0.25【%Mn】）为0.62，炉内铁水温度1472℃，炉渣碱度控制在2.41，铁水中锰含量1.12%，锰氧化44.3%进入炉渣中。

C、炉渣碱度控制和自由氧化锰（MnO）还原：将步骤B所得的铁水继续供氧，分5批加入石灰、白云石造渣，石灰加入量为10kg/t钢，白云石加入量为9kg/t钢，转炉纯供氧至14.1分钟，碱度控制在3.85，炉渣中自由氧化锰（MnO）含量8.12%，钢水中锰含量0.98%。

D、终点还原自由氧化锰中的锰金属：将步骤C所得的钢水继续供氧，纯供氧至结束14.9分钟，先降低氧枪200mm吹炼35秒，后提高氧枪500mm吹炼15秒停止供氧，转炉渣中（FeO）含量在12.4%、（MnO）含量4.02%，钢水碳含量0.08%提高终点温度在1689℃，钢水中锰含量1.29%，铁水中残锰回收率为65.3%，实现转炉冶炼冶炼过程去碳保锰操作。

实施例5

A、铁水废钢配比：将铁水(化学成分C4.01wt%、Si0.72wt%、Mn1.99wt%、P0.062wt%、S≤0.033wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)、废钢(化学成分C0.22wt%、Si0.41wt%、Mn1.22wt%、P0.037wt%、S0.026wt%，其余为Fe及不可避免的不纯物)加入LD转炉中，铁水温度（1323℃），废钢装入配比15%。

B、初期硅当量控制：将步骤A的原料装入转炉，转炉供氧点火成功后，一次加入炼钢用石灰、白云石、菱镁球造渣，石灰加入量为33kg/t钢，白云石加入量为11kg/t钢，菱镁球加入量为3.8kg/t钢，控制热量平衡，转炉吹氧冶炼至4.5分钟，转炉内铁水硅当量（【%Si】+0.25【%Mn】）为0.70，炉内铁水温度1476℃，炉渣碱度控制在3.01，铁水中锰含量1.12%，锰氧化43.7%进入炉渣中。

C、炉渣碱度控制和自由氧化锰（MnO）还原：将步骤B所得的铁水继续供氧，分5批加入石灰、白云石造渣，石灰加入量为13kg/t钢，白云石加入量为11kg/t钢，转炉纯供氧至14.2分钟，碱度控制在3.52，炉渣中自由氧化锰（MnO）含量7.56%，钢水中锰含量0.92%。

D、终点还原自由氧化锰中的锰金属：将步骤C所得的钢水继续供氧，纯供氧至结束15分钟，先降低氧枪200mm吹炼32秒，后提高氧枪500mm吹炼17秒停止供氧，转炉渣中（FeO）含量在11.6%、（MnO）含量4.23%，钢水碳含量0.08%提高终点温度在1679℃，钢水中锰含量1.35%，铁水中残锰回收率为67.8%，实现转炉冶炼冶炼过程去碳保锰操作。