[发明专利]低磷钢水冶炼方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种低磷钢的生产方法。

背景技术

磷是钢中常见的有害元素，容易在晶界偏析，引起钢的低温脆性和回火脆性。高级优质钢对钢中磷含量的要求越来越严格，特别是对于低温用钢、海洋用钢、抗氢致裂纹钢等，因此炼钢生产中脱磷的问题一直受到冶金界的高度关注。近年来，纯净钢的冶炼受到世界各国的高度重视，作为纯净钢冶炼的一个重要部分，低磷钢(ω[P]<0.01％)和超低磷钢(ω[P]<0.003％)的生产是一个不可忽视的内容。

磷在钢液中能够无限溶解，而它的氧化物P₂O₅在钢中的溶解度很小，因此要去除钢中的磷，首先必须使磷氧化，并使其氧化产物能够进入炉渣，另外还要把磷的氧化物固定在炉渣中，不让它再分解返回到钢液内。

现有的钢水脱磷的真空处理方法，是在真空减压脱气条件下添加脱磷剂去除钢水中磷。中国专利“转炉氧氮顶吹脱磷方法”(CN03128987.8)是一种转炉氧氮顶吹脱磷方法，利用转炉顶枪具有二种气源控制模式，控制化渣，防止喷溅，提高脱磷的稳定性及安全性。目前国内外炼钢厂广泛采用的二种炼钢脱磷工艺生产低磷和极低磷钢种：一是单炉双渣法(简称双渣法)，是在一个转炉冶炼周期中二次造渣，其中一次造渣进行脱磷处理，完成脱磷处理后一次渣从转炉中扒出，二次造渣主要进行脱碳处理，该方法可生产出低磷钢；二是双炉双渣法(简称双联法)，即在一个转炉造一次渣进行铁水脱磷后，炉内“半钢”出钢，倒入另一个转炉进行二次造渣进行脱碳处理，该工艺可生产低磷钢和超低磷钢。现在日本住友金属和歌山厂、日本新日铁室兰厂、韩国浦项光阳厂等均采用此法(也称SRP)，宝钢和鞍钢也均采用转炉双联法生产低磷和极低磷钢种。这二种方法均是在转炉二次造渣，其中第一次造渣后进行低温脱磷，一般脱磷温度控制在1350℃～1450℃，第二次造渣在同一转炉或在第二个转炉进行脱碳。这两种方法均利用热力学原理，温度低有利于钢水磷向渣中转移。

单炉双渣法和双联法均在转炉内完成脱磷处理，需在转炉内两次大量造渣，并都需在转炉内快速成渣，因此，常引入低熔点物质作为快速化渣剂，导致对转炉炉衬造成伤害，而减少转炉炉龄。另外，单炉双渣法和双联法均在转炉内两次造渣，导致生产中占用转炉时间长，影响转炉生产率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种在转炉内一次造渣的高效生产低磷钢的冶炼方法。

本发明低磷钢水的冶炼方法是这样实现的，该方法包括转炉冶炼和钢包精炼，其特点是转炉冶炼的钢水温度≥1680℃，钢水中磷含量小于0.012％，钢水中活度氧控制在0.1％～0.13％；转炉出钢前，先在钢包内装入深脱磷剂；转炉出钢过程中进行挡渣控制，下渣量≤3kg/吨钢，并对钢包中的钢水进行弱脱氧处理；出钢结束后，再往钢包中投入深脱磷剂；然后，进行钢包底吹氩气搅拌；最后，用钢包扒渣装置清除钢包中的钢渣。

本发明低磷钢水冶炼方法先在钢包内装入的深脱磷剂数量为3～4kg/吨钢水，出钢结束后，再往钢包中投入的深脱磷剂数量为6～7kg/吨钢；在转炉出钢过程中还向钢包投入金属铝粒，投入量为0.5kg/吨钢，对钢水进行弱脱氧处理；本发明所述钢包底吹氩气搅拌的底吹氩气应控制在20～25Nm³/min，底吹时间为4～6min；本发明所述用钢包扒渣装置清除钢包中的钢渣为95％以上，并加入造渣材料覆盖于钢水表面；本发明入转炉的铁水磷含量<0.07％，转炉出钢水中磷含量<0.012％，最终处理后ω[P]<0.005％。

本发明所述的深脱磷剂可以是粉剂混合物，也可以是预融物颗粒，该深脱磷剂的组成为(重量百分比)：20％～40％的CaO，20％～35％的FeO，10％～15％的Fe₂O₃，10％～20的Al₂O₃，3％～5％的SiO2，2％～3％的MnO，2％～3％的MgO。

本发明提出的方法主要从动力学角度考虑，在转炉冶炼后，高温条件下利用良好的动力学条件在整个系统磷处于低水平条件下，通过在钢包内造高碱度、高温度、低粘度、高活性熔渣，并施加以大功率搅拌，提高渣—钢反应速度，使钢水中磷向熔渣中转移，并在反应趋紧平衡后，利用扒渣设备将钢包中钢渣从钢包中去除，实现钢水深脱磷，生产低磷钢或超低磷钢。