[发明专利]钢水炉外脱磷生产超低磷钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢种的冶炼方法，尤其是生产超低磷钢时钢中磷的控制方法。

背景技术

磷在钢中，通常认为是有害元素，磷在钢水凝固过程中的偏析比较严重，显著降低钢的韧性，尤其在低温条件下，韧性变坏更为显著，导致钢的“冷脆”，磷的偏析还容易使钢的局部组织异常，造成各向异性，对焊接性能也有不利，引起焊接开裂。为此，一些低温用钢，海洋用钢、抗氢致裂纹钢和部分厚钢板要求钢中磷含量小于0.01％甚至0.005％。因此，许多冶金工作者致力于磷的去除研究工作，开发了各种去除磷的方法，这些方法大都是铁水脱磷法，根据处理容器的不同，一种是在铁水包或鱼雷罐车中进行的脱磷，如日本新日铁君津厂开发的“石灰系熔剂最佳精炼工艺(ORP)”、日本住友金属鹿岛厂开发的“住友碱精炼法(SARP)”，一种是在转炉内进行铁水脱磷，如日本住友金属和歌山厂开发的SRP法。

在鱼雷罐车或者钢包中进行脱磷处理中，脱磷熔剂的加入量较多，铁水温降较大，通常采用吹氧来补充温降，补偿温降时喷溅比较严重，而且还存在铁水包和鱼雷罐车的容积小，反应较慢，效率低等问题，同时由于硅的氧化损失，还限制了转炉废钢的使用。转炉内的脱磷具有转炉容积大、反应速度快、效率高，喷溅少，可在较短的时间内连续完成脱硅、脱磷处理，具有生产效率高等优点，但是转炉投资大，维护费用高，而低磷、超低磷钢种的比例又比较低，在没有富裕转炉的条件下，投资新建转炉用于脱磷，费用较大。

采用钢水脱磷法国内外研究较少，采用钢水脱磷生产超低磷钢也有相关报道。中国专利“一种生产超低磷钢的控制磷的方法”(ZL 02115419.8)，这种方法中要求在转炉内加入高碱性、高氧化性造渣剂，造高碱度、高氧化性炉渣，强化转炉内的脱磷，控制转炉出钢终点磷含量小于0.008％，出钢温度在1610～1650℃之间，在出钢后加脱磷熔剂，钢包吹氩搅拌，在精炼炉加热搅拌去磷。该方法对出钢钢水磷含量和出钢温度要求严格，脱磷处理时间较长，工艺控制复杂。而低磷钢种往往对钢中硫的要求也较低，根据该方法，钢水脱磷后扒渣，再脱氧合金化、造新渣精炼脱硫，这无疑又延长了生产周期。在该方法中采用真空脱氧合金化时不扒除脱磷渣，对于铝镇静钢，不扒渣脱氧会引起钢液的回磷。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种工艺灵活、操作方便、钢中磷含量控制在0.005％以下的钢水炉外脱磷生产超低磷钢的方法。

本发明的技术方案是：

①转炉出钢时以重量百分比终点磷含量小于0.013％出钢，在出钢时随钢流向钢包内加入脱磷熔剂；②出钢时采用挡渣出钢，未脱氧出钢；③出钢完后，将钢包内的脱磷渣扒除；④扒渣后再进行加热、脱氧合金化、脱硫等精炼处理；⑤然后进行连铸。采用这种炉外钢水脱磷的方法可以满足不同钢种对磷的要求，成品磷含量可以达到小于0.005％甚至0.002％。

出钢时加入的脱磷熔剂控制在10～15kg/t钢的范围内，为减少脱磷过程中的温降并使脱磷熔剂快速成渣，脱磷熔剂分批加入，出钢1/3时加入一半量的脱磷熔剂，出钢2/3时加入另一半量的脱磷熔剂。

脱磷熔剂为高碱性的脱磷熔剂，按重量百分比，其组成是石灰60～75％、萤石10～25％和铁氧化物0～20％。

为防止转炉渣进入钢包，出钢时采用的挡渣出钢可采用挡渣球、挡渣塞或挡渣锥，转炉下渣量控制钢包渣层厚度＜50mm。

扒渣设备可以是真空吸渣机，也可以是机械扒渣机，扒渣后加钢包覆盖剂，减少钢水转移过程中的温度损失。

出钢过程中脱磷和扒渣过程引起的温降，可以采用精炼炉来升温，补偿温度损失。

本发明的技术特点是在转炉出钢过程中利用钢渣冲混脱磷的良好动力学条件向氧化性钢水中加入脱磷熔剂，在钢包内来完成脱磷，达到超低磷水平。充分发挥和利用出钢钢水的如下有利特点：(1)钢水温度高，迅速形成流动性良好的高碱度渣；(2)钢水中硅、碳含量都很低，所需渣量少，不存在与磷竞争氧化的问题；(3)钢水中氧含量高；(4)冲混搅拌动力学条件好。

本发明的优点在于：采用未脱氧出钢，脱磷熔剂在出钢过程中加入，可以利用出钢过程中强烈的搅拌能和高的氧分压，使得脱磷熔剂快速成渣和脱磷，脱磷效率高；采用在出钢过程中脱磷，无需增加脱磷处理设备和增加操作时间，处理时间短；脱磷效果稳定，可以满足不同超低磷含量钢水的脱磷要求。

具体实施方式