專利名稱：一種爐外加錳礦提高鋼水終點(diǎn)錳含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在爐外加錳礦提高鋼中終點(diǎn)錳含量的煉鋼方法。
背景技術(shù)：
錳是鋼鐵材料中的主要合金元素，對于提高鋼材性能具有重要作用。通常煉鋼進(jìn)行錳元素合金化時(shí)，采用含錳的鐵合金如錳鐵、硅錳鐵等在出鋼或精煉過程中進(jìn)行錳合金化。這種采用含錳鐵合金進(jìn)行錳合金化的工藝非常成熟，錳的回收率高且穩(wěn)定，但需將錳礦冶煉成含錳鐵合金。由于制造含錳鐵合金的過程是一個(gè)高能耗、高污染的過程，最終將導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)成本增加和環(huán)境污染。針對上述缺點(diǎn)，目前進(jìn)行鐵合金化時(shí)，有些煉鋼企業(yè)在煉鋼爐內(nèi)添加錳礦進(jìn)行錳 合金化，但錳的收得率較低，僅為40-60%，并且煉鋼爐內(nèi)添加錳礦后會使渣的氧化性提高，爐襯侵蝕嚴(yán)重。此外，通常還要配合雙渣或雙聯(lián)工藝，因此綜合成本較高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。公開號CN102168160A公開了一種《使錳礦直接還原合金化的轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝》，該方法基于轉(zhuǎn)爐雙渣法煉鋼工藝，控制鐵水到達(dá)轉(zhuǎn)爐平臺的溫度達(dá)到1280°C以上，然后向轉(zhuǎn)爐內(nèi)兌入鐵水，加入廢鋼，每噸鐵水廢鋼加入量較現(xiàn)有廢鋼加入量減少15-35kg ;采用高槍位軟吹操作，槍位較現(xiàn)有吹氧起始高度提高O. 2-0. 4米；倒?fàn)t前氧壓下降0-0. 05MPa,吹煉過程中向轉(zhuǎn)爐中加入第一批渣料，吹煉300-400秒后倒出路中渣料的50-60% ;扶正爐體后繼續(xù)吹煉至冶煉終點(diǎn)，吹煉過程中加入第二批渣料，并按每噸鐵水10-20kg的量加入錳礦，要求吹煉結(jié)束3分鐘前加完所有錳礦。該方法解決了現(xiàn)有煉鋼工藝中以錳系合金為原料的合金化路線成本高及生成過程能耗高、污染大等問題。但是，采用雙渣工藝增加了冶煉操作難度，同時(shí)增加了冶煉時(shí)間，使煉鋼成本增加，對工藝銜接也會造成一定影響。另外，煉鋼爐內(nèi)添加錳礦也會不可避免的帶來加劇爐襯侵蝕的問題。公開號CN1966752A公開的《一種碳錳鋁鎮(zhèn)靜鋼的生產(chǎn)工藝》，則采用氧氣頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐來冶煉碳錳鋁鎮(zhèn)靜鋼。將鐵水和廢鋼按一定比例加入到轉(zhuǎn)爐中，吹氧熔煉，力口造洛材料如石灰。當(dāng)鋼中[C]、[Mn]、[S]含量達(dá)到所煉鋼種標(biāo)準(zhǔn)要求前向鋼中加入還原劑及錳礦石，并控制鋼水終點(diǎn)錳含量，將頂吹氧氣切換成頂吹氮?dú)獯禑?，同時(shí)進(jìn)行底吹氬氣或氮?dú)獠僮鳎辉谵D(zhuǎn)爐出鋼過程中向鋼包鋼水中添加脫氧劑進(jìn)行預(yù)脫氧，并加入還原性精煉渣。該方法解決了現(xiàn)有煉鋼工藝中以錳系合金為原料的合金化路線成本高及生成過程能耗高、污染大等問題。但是該工藝由于轉(zhuǎn)爐渣量較大，終渣氧化性高，需要消耗大量的還原劑才能將錳礦中部分氧化錳還原為錳，且一般收得率較低，因此未見工業(yè)生產(chǎn)采用。且由于頂吹氮?dú)?，因此亦不適用于對氮含量有要求的鋼種。根據(jù)熱力學(xué)原理，在轉(zhuǎn)爐常規(guī)冶煉條件下，實(shí)現(xiàn)錳礦直接還原合金化具有現(xiàn)實(shí)可能性，但是傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐存在冶煉渣量太大、渣的氧化性太強(qiáng)、終點(diǎn)碳含量太低等因素，都將降低錳的收得率，因此一般轉(zhuǎn)爐冶煉錳收得率均低于30%的水平。相應(yīng)的，如果采用雙渣或雙聯(lián)工藝，雖然可以降低轉(zhuǎn)爐終軋量，但是也增加了冶煉操作的難度，同時(shí)相應(yīng)延長了冶煉時(shí)間，使煉鋼成本增加，對工藝銜接也會造成一定影響。另外，由于煉鋼爐內(nèi)添加錳礦，也將不可避免地帶來加劇爐襯侵蝕的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在針對上述缺陷，提供一種基于傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉工藝和不影響冶煉效果的前提下，通過轉(zhuǎn)爐出鋼過程添加錳礦，提高終點(diǎn)錳含量，依靠鋼中碳及外加還原劑對錳礦進(jìn)行還原，實(shí)現(xiàn)使錳直接還原合金化的煉鋼工藝。為此，本發(fā)明所采取的技術(shù)解決方案是
一種爐外加錳礦提高鋼水終點(diǎn)錳含量的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)添加錳礦及少量還原劑，在LF爐造還原渣，將渣中氧化錳還原為金屬錳，實(shí)現(xiàn)錳合金化；其具體方法為轉(zhuǎn)爐操作
1、溫度制度轉(zhuǎn)爐出鋼溫度按照所煉鋼種的中、上限執(zhí)行；
2、終點(diǎn)控制利用鋼水中碳對錳礦的還原作用，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量按照所煉鋼種的中、上限控制；
3、擋渣出鋼控制轉(zhuǎn)爐下渣量，渣厚低于50mm；
4、出鋼過程在出鋼1/4時(shí)，按每噸鋼l_20kg的比例向鋼包內(nèi)加入錳礦石，同時(shí)加入還原材料鋁錳鐵、鋁塊或焦炭，還原劑加入量根據(jù)鋼中氧含量水平確定，保證鋼中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)< O. 025% ；
5、出鋼結(jié)束出鋼結(jié)束后進(jìn)行鋼包底吹氬氣操作，氬氣壓力和流量按常規(guī)方案執(zhí)行；
LF爐精煉操作
1、溫度及吹氬要求在保證電弧弧流穩(wěn)定的前提下，采用氬氣流量不小于250Nl/min的強(qiáng)氬氣攪拌處理，溫度按照所煉鋼種的目標(biāo)溫度上限控制；
2、造渣要求調(diào)渣采用螢石和石灰，造渣期間根據(jù)頂渣情況從高位料倉或從爐門補(bǔ)加鋁粒和電石，直到形成還原渣；
3、成分調(diào)整還原渣形成后，進(jìn)行成分精確調(diào)整，錳含量按鋼種下限控制。本發(fā)明的有益效果為
本發(fā)明可有效解決現(xiàn)有煉鋼工藝中以錳系合金為原料的合金化路線成本高及生成過程能耗高、污染大等問題，克服了采用雙渣或雙聯(lián)工藝由于向爐內(nèi)添加錳礦導(dǎo)致的冶煉操作難度大、冶煉周期長、工藝復(fù)雜、錳收得率低及爐襯侵蝕嚴(yán)重的缺陷，因此與現(xiàn)有技術(shù)相t匕，本發(fā)明方法具有工藝簡單，便于操作和控制，冶煉時(shí)間短，能源消耗低、錳合金收得率高，可減少污染，延長爐襯使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，錳礦中錳的收得率可達(dá)到96. 5%以上，從而極大減少錳合金消耗，顯著降低煉鋼成本。同時(shí)，本發(fā)明無需對原設(shè)備進(jìn)行改造，不影響其他生產(chǎn)工序作業(yè)，因此投資少、見效快。
具體實(shí)施例方式下面以100噸鋼包為例，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明爐外加錳礦提高鋼水終點(diǎn)錳含量的方法，是在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)添加錳礦及少量還原劑，在LF爐造還原渣，將渣中氧化錳還原為金屬錳，實(shí)現(xiàn)錳合金化。其具體方法為
實(shí)施例I :冶煉鋼種為SPCC。轉(zhuǎn)爐操作裝入制度、供氧制度、造渣制度均按常規(guī)方案執(zhí)行。I、溫度制度考慮到出鋼過程添加錳礦后會引起鋼水溫度降低，因此轉(zhuǎn)爐出鋼溫度按照鋼種中、上限執(zhí)行，鋼水出鋼溫度控制在1685°C。2、終點(diǎn)控制為了減少還原劑用量，因此利用鋼水中碳對錳礦的還原作用，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量按照所煉鋼種的中、上限執(zhí)行，控制在O. 06wt%。3、擋渣出鋼嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣量，渣厚為45mm。4、出鋼過程在出鋼1/4時(shí)，向鋼包內(nèi)加入錳礦石500kg ;同時(shí)加入還原材料鋁錳鐵，不加入硅錳合金和硅鐵合金，鋁錳鐵加入量根據(jù)鋼中氧含量水平確定，保證鋼中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)< O. 025%即可。 5、出鋼結(jié)束出鋼結(jié)束后，為保證錳礦石與鋼水充分接觸、熔化、還原，進(jìn)一步提高錳礦收得率，進(jìn)行鋼包底吹氬氣操作，氬氣壓力和流量按常規(guī)方案執(zhí)行。LF爐精煉操作
I、溫度及吹氬要求在保證電弧弧流穩(wěn)定的前提下，采用強(qiáng)氬氣攪拌處理，氬氣流量控制在270Nl/min，溫度按照鋼種的目標(biāo)溫度上限執(zhí)行，控制在1580°C。2、造渣要求調(diào)渣采用螢石和石灰，造渣期間根據(jù)頂渣情況從高位料倉適當(dāng)補(bǔ)加鋁粒和電石，直到形成還原渣。3、成分調(diào)整還原渣形成后，進(jìn)行成分精確調(diào)整。調(diào)整成分時(shí)，考慮還原性渣系形成后對回錳的影響，為防止錳含量超標(biāo)，因此錳含量按鋼種下限控制。經(jīng)上述處理后的鋼水檢測分析，其錳礦中錳的收得率達(dá)到95. 6%。實(shí)施例2
冶煉鋼種為Q235B。轉(zhuǎn)爐操作裝入制度、供氧制度、造渣制度均按常規(guī)方案執(zhí)行。I、溫度制度考慮到出鋼過程添加錳礦后會引起鋼水溫度降低，因此轉(zhuǎn)爐出鋼溫度按照鋼種中、上限執(zhí)行，鋼水出鋼溫度控制在1690°C。2、終點(diǎn)控制為了減少還原劑用量，因此利用鋼水中碳對錳礦的還原作用，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量按照所煉鋼種的中、上限執(zhí)行，控制在O. 08wt%。3、擋渣出鋼嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣量，渣厚為35mm。4、出鋼過程在出鋼1/4時(shí)，向鋼包內(nèi)加入錳礦石800kg ;同時(shí)加入還原材料鋁塊，不加入硅錳合金和硅鐵合金，鋁塊加入量根據(jù)鋼中氧含量水平確定，保證鋼中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù) < O. 015%。5、出鋼結(jié)束出鋼結(jié)束后，為保證錳礦石與鋼水充分接觸、熔化、還原，進(jìn)一步提高錳礦收得率，進(jìn)行鋼包底吹氬氣操作，氬氣壓力和流量按常規(guī)方案執(zhí)行。LF爐精煉操作
I、溫度及吹氬要求在保證電弧弧流穩(wěn)定的前提下，采用強(qiáng)氬氣攪拌處理，氬氣流量控制在280Nl/min，溫度按照鋼種的目標(biāo)溫度上限執(zhí)行，控制在1575°C。2、造渣要求調(diào)渣采用螢石和石灰，造渣期間根據(jù)頂渣情況從爐門適當(dāng)補(bǔ)加鋁粒和電石，直到形成還原渣。3、成分調(diào)整還原渣形成后，進(jìn)行成分精確調(diào)整。調(diào)整成分時(shí)，考慮還原性渣系形成后對回錳的影響，為防止錳含量超標(biāo)，因此錳含量按鋼種下限控制。經(jīng)上述處理后的鋼水檢測分析，其錳礦中錳的收得率達(dá)到97. 9%。實(shí)施例3
冶煉鋼種為Q235B。轉(zhuǎn)爐操作裝入制度、供氧制度、造渣制度均按常規(guī)方案執(zhí)行。I、溫度制度考慮到出鋼過程添加錳礦后會引起鋼水溫度降低，因此轉(zhuǎn)爐出鋼溫度按照鋼種中、上限執(zhí)行，鋼水出鋼溫度控制在1700°C。2、終點(diǎn)控制為了減少還原劑用量，因此利用鋼水中碳對錳礦的還原作用，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量按照所煉鋼種的中、上限執(zhí)行，控制在O. 10 Wt %。 3、擋渣出鋼嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐下渣量，渣厚為30mm。4、出鋼過程在出鋼1/4時(shí)，向鋼包內(nèi)加入錳礦石500kg ;同時(shí)加入還原材料焦炭，不加入硅錳合金和硅鐵合金，焦炭加入量根據(jù)鋼中氧含量水平確定，保證鋼中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)< O. 025%即可。5、出鋼結(jié)束出鋼結(jié)束后，為保證錳礦石與鋼水充分接觸、熔化、還原，進(jìn)一步提高錳礦收得率，進(jìn)行鋼包底吹氬氣操作，氬氣壓力和流量按常規(guī)方案執(zhí)行。LF爐精煉操作
I、溫度及吹氬要求在保證電弧弧流穩(wěn)定的前提下，采用強(qiáng)氬氣攪拌處理，氬氣流量控制在300Nl/min，溫度按照鋼種的目標(biāo)溫度上限執(zhí)行，控制在1582°C。2、造渣要求調(diào)渣采用螢石和石灰，造渣期間根據(jù)頂渣情況從爐門適當(dāng)補(bǔ)加鋁粒和電石，直到形成還原渣。3、成分調(diào)整還原渣形成后，進(jìn)行成分精確調(diào)整。調(diào)整成分時(shí)，考慮還原性渣系形成后對回錳的影響，為防止錳含量超標(biāo)，因此錳含量按鋼種下限控制。經(jīng)上述處理后的鋼水檢測分析，其錳礦中錳的收得率達(dá)到97. 1%。
權(quán)利要求
1. 一種爐外加錳礦提高鋼水終點(diǎn)錳含量的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)添加錳礦及少量還原劑，在LF爐造還原渣，將渣中氧化錳還原為金屬錳，實(shí)現(xiàn)錳合金化；其具體方法為 轉(zhuǎn)爐操作 (1)、溫度制度轉(zhuǎn)爐出鋼溫度按照所煉鋼種的中、上限執(zhí)行； (2)、終點(diǎn)控制利用鋼水中碳對錳礦的還原作用，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量按照所煉鋼種的中、上限控制； (3)、擋渣出鋼控制轉(zhuǎn)爐下渣量，渣厚低于50mm； (4)、出鋼過程在出鋼1/4時(shí)，按每噸鋼l_20kg的比例向鋼包內(nèi)加入錳礦石，同時(shí)加入還原材料鋁錳鐵、鋁塊或焦炭，還原劑加入量根據(jù)鋼中氧含量水平確定，保證鋼中氧的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)< O. 025% ； (5)、出鋼結(jié)束出鋼結(jié)束后進(jìn)行鋼包底吹氬氣操作，氬氣壓力和流量按常規(guī)方案執(zhí)行； LF爐精煉操作 (1)、溫度及吹氬要求在保證電弧弧流穩(wěn)定的前提下，采用氬氣流量不小于250N1/min的強(qiáng)氬氣攪拌處理，溫度按照所煉鋼種的目標(biāo)溫度上限控制； (2)、造渣要求調(diào)渣采用螢石和石灰，造渣期間根據(jù)頂渣情況從高位料倉或從爐門鋁粒和電石，直到形成還原渣； (3)、成分調(diào)整還原渣形成后，進(jìn)行成分精確調(diào)整，錳含量按鋼種下限控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種爐外加錳礦提高鋼水終點(diǎn)錳含量的方法，轉(zhuǎn)爐出鋼溫度按照所煉鋼種的中、上限執(zhí)行，添加錳礦及少量還原劑，并控制終點(diǎn)碳含量及渣厚；在LF爐采用強(qiáng)氬氣攪拌處理，根據(jù)頂渣情況補(bǔ)加鋁粒和電石造還原渣，將渣中氧化錳還原為金屬錳，實(shí)現(xiàn)錳合金化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法具有工藝簡單，便于操作和控制，冶煉時(shí)間短，能耗低、錳合金收得率高，可減少污染，延長爐襯使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，錳礦中錳的收得率可達(dá)到96.5%以上，從而極大減少錳合金消耗，顯著降低煉鋼成本。同時(shí)，本發(fā)明無需對原設(shè)備進(jìn)行改造，不影響其他生產(chǎn)工序作業(yè)，因此投資少、見效快。
文檔編號C22C33/04GK102828098SQ201210357689
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者孫群, 尚德禮, 齊志宇, 康磊, 于守巍, 呂春風(fēng), 李澤林, 王晗桐 申請人:鞍鋼股份有限公司