[发明专利]一种炉外加锰矿提高钢水终点锰含量的方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，尤其涉及一种在炉外加锰矿提高钢中终点锰含量的炼钢方法。

背景技术

锰是钢铁材料中的主要合金元素，对于提高钢材性能具有重要作用。通常炼钢进行锰元素合金化时，采用含锰的铁合金如锰铁、硅锰铁等在出钢或精炼过程中进行锰合金化。这种采用含锰铁合金进行锰合金化的工艺非常成熟，锰的回收率高且稳定，但需将锰矿冶炼成含锰铁合金。由于制造含锰铁合金的过程是一个高能耗、高污染的过程，最终将导致炼钢生产成本增加和环境污染。

针对上述缺点，目前进行铁合金化时，有些炼钢企业在炼钢炉内添加锰矿进行锰合金化，但锰的收得率较低，仅为40-60%，并且炼钢炉内添加锰矿后会使渣的氧化性提高，炉衬侵蚀严重。此外，通常还要配合双渣或双联工艺，因此综合成本较高，难以实现工业化。

公开号CN102168160A公开了一种《使锰矿直接还原合金化的转炉炼钢工艺》，该方法基于转炉双渣法炼钢工艺，控制铁水到达转炉平台的温度达到1280℃以上，然后向转炉内兑入铁水，加入废钢，每吨铁水废钢加入量较现有废钢加入量减少15-35kg；采用高枪位软吹操作，枪位较现有吹氧起始高度提高0.2-0.4米；倒炉前氧压下降0-0.05MPa，吹炼过程中向转炉中加入第一批渣料，吹炼300-400秒后倒出路中渣料的50-60%；扶正炉体后继续吹炼至冶炼终点，吹炼过程中加入第二批渣料，并按每吨铁水10-20kg的量加入锰矿，要求吹炼结束3分钟前加完所有锰矿。该方法解决了现有炼钢工艺中以锰系合金为原料的合金化路线成本高及生成过程能耗高、污染大等问题。但是，采用双渣工艺增加了冶炼操作难度，同时增加了冶炼时间，使炼钢成本增加，对工艺衔接也会造成一定影响。另外，炼钢炉内添加锰矿也会不可避免的带来加剧炉衬侵蚀的问题。

公开号CN1966752A公开的《一种碳锰铝镇静钢的生产工艺》，则采用氧气顶底复合吹炼转炉来冶炼碳锰铝镇静钢。将铁水和废钢按一定比例加入到转炉中，吹氧熔炼，加造渣材料如石灰。当钢中［C］、［Mn］、［S］含量达到所炼钢种标准要求前向钢中加入还原剂及锰矿石，并控制钢水终点锰含量，将顶吹氧气切换成顶吹氮气吹炼，同时进行底吹氩气或氮气操作；在转炉出钢过程中向钢包钢水中添加脱氧剂进行预脱氧，并加入还原性精炼渣。该方法解决了现有炼钢工艺中以锰系合金为原料的合金化路线成本高及生成过程能耗高、污染大等问题。但是该工艺由于转炉渣量较大，终渣氧化性高，需要消耗大量的还原剂才能将锰矿中部分氧化锰还原为锰，且一般收得率较低，因此未见工业生产采用。且由于顶吹氮气，因此亦不适用于对氮含量有要求的钢种。

根据热力学原理，在转炉常规冶炼条件下，实现锰矿直接还原合金化具有现实可能性，但是传统转炉存在冶炼渣量太大、渣的氧化性太强、终点碳含量太低等因素，都将降低锰的收得率，因此一般转炉冶炼锰收得率均低于30%的水平。相应的，如果采用双渣或双联工艺，虽然可以降低转炉终轧量，但是也增加了冶炼操作的难度，同时相应延长了冶炼时间，使炼钢成本增加，对工艺衔接也会造成一定影响。另外，由于炼钢炉内添加锰矿，也将不可避免地带来加剧炉衬侵蚀的问题。

发明内容

本发明旨在针对上述缺陷，提供一种基于传统转炉冶炼工艺和不影响冶炼效果的前提下，通过转炉出钢过程添加锰矿，提高终点锰含量，依靠钢中碳及外加还原剂对锰矿进行还原，实现使锰直接还原合金化的炼钢工艺。

为此，本发明所采取的技术解决方案是：

一种炉外加锰矿提高钢水终点锰含量的方法，其特征在于，转炉出钢时添加锰矿及少量还原剂，在LF炉造还原渣，将渣中氧化锰还原为金属锰，实现锰合金化；其具体方法为：

转炉操作：

1、温度制度：转炉出钢温度按照所炼钢种的中、上限执行；

2、终点控制：利用钢水中碳对锰矿的还原作用，转炉终点碳含量按照所炼钢种的中、上限控制；

3、挡渣出钢：控制转炉下渣量，渣厚低于50mm；

4、出钢过程：在出钢1/4时，按每吨钢1-20kg的比例向钢包内加入锰矿石，同时加入还原材料铝锰铁、铝块或焦炭，还原剂加入量根据钢中氧含量水平确定，保证钢中氧的质量百分数＜0.025%；

5、出钢结束：出钢结束后进行钢包底吹氩气操作，氩气压力和流量按常规方案执行；

LF炉精炼操作：

1、温度及吹氩要求：在保证电弧弧流稳定的前提下，采用氩气流量不小于250Nl/min的强氩气搅拌处理，温度按照所炼钢种的目标温度上限控制；