[发明专利]一种真空感应炉加锰矿直接合金化的方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢工艺领域，特别涉及一种真空感应炉在炼钢过程中加锰矿代替锰合金或金属锰进行直接合金化的炼钢方法。

背景技术

锰是钢中的五大元素之一，也是钢铁材料中的重要合金元素，在钢中起到重要的不可替代的作用。目前，真空感应炉在炼钢过程中进行锰合金化的方法是采用含锰的铁合金如锰铁、硅锰铁或金属锰在废钢原料完全熔化后进行锰合金化。这种采用含锰的铁合金或金属锰进行锰合金化的工艺非常成熟，在感应炉炼钢过程中的操作和控制也较容易，锰的收得率高且稳定。但是，锰合金或金属锰价格较贵，炼钢过程中采用锰合金或金属锰进行锰合金化的成本较高，而且熔炼锰合金或金属锰是一个高耗能、高污染的过程，需消耗大量的能源，并造成环境污染。

近年来，随着全世界及我国对环境保护的重视，钢铁企业每年在环保方面的投入越来越大，建设“绿色型钢铁企业”迫在眉睫。另外，由于近几年钢铁行业市场形势非常严峻，“降本增效”成了目前钢铁行业的又一重要课题。面对环保和成本的双重压力，有些企业尝试在转炉炼钢过程中采用锰矿进行直接合金化。因为在转炉炼钢过程中通常也是采用含锰的铁合金如锰铁、硅锰铁或金属锰在出钢或精炼过程中进行锰合金化。但由于转炉钢水和渣的氧化性较高，锰的收得率较低，通常在50％以下。而且添加锰矿会使钢渣的氧化性增加，侵蚀炉衬。另外，转炉采用锰矿直接还原合金化通常还需要配合双渣或双联工艺，增加炼钢成本，降低生产效率。而真空感应炉不存在氧化性气氛，不会增加钢水的氧含量，非常适合锰矿的直接还原合金化。

专利公开号CN 102168160B公开了一种使锰矿直接还原合金化的转炉炼钢工艺，该方案是基于转炉双渣法炼钢工艺，通过减少废钢加入量、采用高枪位软吹操作，倒炉后投入锰矿并减少第二批渣料的加入量等工艺调整方法，实现锰矿在转炉内的直接还原合金化。该专利解决了现有以锰系合金为原料的合金化路线成本高及锰系合金生产过程能耗高、污染大等问题；但锰合金的收得率较低，最高只有47％。

“锰矿还原技术在宝钢转炉上的应用”介绍了宝钢300t转炉采用双联工艺配合进行锰矿直接还原合金化的工艺。该工艺是在脱磷炉采用BRP脱磷工艺，终点磷含量小于目标成品磷的基础上，在脱碳炉内加入锰矿进行直接还原合金化，结果锰的平均收得率为61％。该工艺锰的收得率虽然较高，但需要转炉采取双联工艺配合，因而综合能耗和成本较高。

发明内容

本发明提供一种真空感应炉加锰矿直接合金化的方法，旨在以锰矿代替锰合金或金属锰进行钢水的锰合金化，达到降低炼钢成本、减少环境污染，实现锰矿在真空感应炉内的直接还原合金化。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种真空感应炉加锰矿直接合金化的方法，其特征在于：

1、工艺步骤：加废钢原料→通电加热并抽真空→钢水脱氧及合金化→加锰矿和还原剂→出钢。

2、真空感应炉在加入锰矿和还原剂前，真空度按常规操作控制，碳含量按所炼钢种的中、下限控制，钢液温度按高于所炼钢种上限20℃控制，氧含量按小于0.0030wt％控制。

钢水中的碳含量按照所炼钢种的中、下限控制是为了避免后续加入锰矿和还原剂碳后钢液增碳造成成分不合格。钢液温度按照高于所炼钢种上限20℃控制，是由于钢液加入锰矿和还原剂后会导致温降，而且更高的温度会使锰矿和还原剂熔化更快、反应更加充分。控制钢液氧含量小于0.0030％重量百分比，是使锰矿加入时钢液有一个良好的还原性条件，促进锰矿充分还原，提高锰的收得率。

3、真空感应炉出钢前5min加入锰矿和还原剂，以保证锰矿和还原剂加入后有足够的时间熔化和反应。锰矿加入量按钢水的初始锰含量和温度、锰矿中的锰含量和钢种对锰含量的要求确定，所加入的还原剂为碳，加入量按锰矿中MnO含量、锰矿加入量和能将锰矿中的氧化锰完全还原确定。

4、钢水加入锰矿和还原剂后，将真空感应炉功率调至最大，并按真空感应炉所能达到的极限真空度控制。在加入锰矿和还原剂后迅速将炉子的真空度提升到所能达到的极限真空度，是由于高的真空度更有利于钢液的脱氧，可更大程度地降低钢液及渣中的氧含量，为锰矿的直接还原合金化创造更有利的条件。重要的是高的真空度可增大碳氧反应的强度，使钢中加入的还原剂碳最大程度地还原锰矿使金属锰进入到钢液中，提高锰的收得率。

5、真空感应炉出钢方式为真空状态下进行。真空状态下出钢可保证钢水在出钢过程中不被氧化，更重要的是真空状态下出钢可保证锰矿中已被还原进入钢水中的锰不被氧化，提高锰的收得率。