本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水的方法，特別涉及一種轉(zhuǎn)爐冶煉低硫超低氮鋼水的方法，屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，一些精品鋼同時(shí)對(duì)元素硫和氮提出了很高的要求。如，無取向電工鋼一般要求w[S]≤0.0040%、w[N]≤0.0020%。傳統(tǒng)的脫硫方式需要采用鐵水預(yù)脫硫、控制轉(zhuǎn)爐硫含量、使用鋼包精煉爐（LF爐，Ladle Furnace）脫硫、真空循環(huán)脫氣法噴粉脫硫等多個(gè)聯(lián)合工藝措施來控制硫含量。對(duì)于冶煉w[S]≤0.0040%的鋼種，現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水中w[S]≤0.0040%的要求。因此，需要使用LF爐脫硫或真空循環(huán)脫氣法噴粉脫硫等工藝來進(jìn)一步脫除鋼中的硫元素。然而對(duì)于LF爐脫硫工藝，脫硫先脫氧，先得對(duì)鋼水和鋼包渣進(jìn)行脫氧，造還原性渣脫硫。脫氧的鋼水吸氮能力增強(qiáng)，同時(shí)脫硫需要較強(qiáng)的攪拌，也增加了鋼水吸氮的可能。LF爐脫硫過程中很難控制鋼水的增氮，很難冶煉w[N]≤0.0030%的鋼種。對(duì)于使用真空循環(huán)脫氣法噴粉脫硫則需要添加噴粉系統(tǒng)，增加冶煉步驟，影響生產(chǎn)周期，同時(shí)噴吹的粉劑對(duì)真空循環(huán)系統(tǒng)耐火材料的壽命影響是很大的，其額外的投入費(fèi)用是很高的。

中國(guó)專利CN 103898274 A、CN 103898269 A、CN 103215406 A、CN 102534120 A 各從不同層面公開了LF脫硫工藝生產(chǎn)低硫鋼的冶煉方法，其鋼水硫含量均可控制在0.0015%以下，但未對(duì)鋼水中的氮含量進(jìn)行控制（氮含量一般在0.0060%以上）；中國(guó)專利CN 102851442 A公開了一種LF脫硫工藝生產(chǎn)低氮超低硫鋼的冶煉方法，其對(duì)鋼水中的硫和氮控制能力未做說明；專利CN 102634642 A公開了一種無取向電工鋼深脫硫的方法，通過真空循環(huán)脫氣法噴粉脫硫，最終成品硫含量控制在0.0015％以下。中國(guó)專利CN 102787209 A公開了一種高真空下生產(chǎn)超低硫鋼的方法，其鋼水硫含量控制到0.005% 以下，成品氮含量控制在0.0025%以下。經(jīng)過相關(guān)專利檢索，未發(fā)現(xiàn)有關(guān)于轉(zhuǎn)爐冶煉低硫超低氮鋼水的技術(shù)。

LF爐可以將鋼水中的硫脫除到很低的水平，但不利于鋼水氮元素的控制。高真空條件下脫硫可以實(shí)現(xiàn)鋼水的脫硫，同時(shí)控制住鋼水氮元素含量，但工藝的運(yùn)行成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)爐冶煉低硫超低氮鋼水的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水化學(xué)成分中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%難以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種轉(zhuǎn)爐冶煉低硫超低氮鋼水的方法，包括以下步驟：

a、采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，投入金屬主料的原料組成的質(zhì)量百分比為，鐵水92%～100%，余量為輕型廢鋼，鐵水化學(xué)成分中w[S]≤0.0015%、輕型廢鋼化學(xué)成分中w[S]≤0.0060%；冶煉全程底吹氬氣，氬氣流量為0.03～0.08Nm³/（min·t）；

b、轉(zhuǎn)爐冶煉過程中造渣輔料的控制，轉(zhuǎn)爐造渣輔料為生石灰、輕燒鎂球和鐵礦石；其中，生石灰中w[S]≤0.020%、輕燒鎂球中w[S]≤0.035%、鐵礦石中w[S]≤0.018%；在轉(zhuǎn)爐氧槍通氧點(diǎn)火時(shí)，加入轉(zhuǎn)爐造渣輔料進(jìn)行造渣，生石灰的噸鋼加入量為20～40kg，為生石灰總加入量的1/2～2/3，加入全部的輕燒鎂球，為噸鋼8～15kg，鐵礦石的噸鋼加入量為0～30kg，為鐵礦石總加入量的60%～80%；前期吹煉過程中，生石灰的噸鋼加入量為10～20kg，為生石灰總加入量的1/3～1/2；控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣二元堿度（w(CaO)/w(SiO₂)）為3.5～4.5；爐渣中MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.0%～11.0%；

c、轉(zhuǎn)爐冶煉過程中供氧量的控制，轉(zhuǎn)爐吹煉前期，占冶煉爐次總供氧量質(zhì)量百分比的27%～33%,供氧強(qiáng)度為2.7～3.3Nm³/（min·t），轉(zhuǎn)爐吹煉前期的槍位控制為基準(zhǔn)槍位；轉(zhuǎn)爐吹煉中期，占冶煉爐次總供氧量質(zhì)量百分比的48%～56%，供氧強(qiáng)度控制為3.2～3.6Nm³/（min·t），轉(zhuǎn)爐吹煉中期的槍位控制為高槍位→基準(zhǔn)槍位，先采用高槍位，加強(qiáng)化渣，并加入鐵礦石，鐵礦石的噸鋼加入量為0～20kg，鐵礦石加入量為總礦石用量的20%～40%，控制吹氧量為總供氧量質(zhì)量百分比的42%～46%，再采用基準(zhǔn)槍位，控制吹氧量為總供氧量質(zhì)量百分比的6%～10%；轉(zhuǎn)爐吹煉后期，占冶煉爐次總供氧量質(zhì)量百分比的15%～21%，供氧強(qiáng)度控制為3.2～3.6Nm³/（min·t），轉(zhuǎn)爐吹煉后期的槍位控制為基準(zhǔn)槍位→低槍位，先采用基準(zhǔn)槍位，控制吹氧量為總供氧量的10%～14%，再采用低槍位，加強(qiáng)攪拌，降低爐渣中FeO含量，控制吹氧量為總供氧量質(zhì)量百分比的5%～7%；

d、轉(zhuǎn)爐冶煉過程中鋼水的碳氧積值的控制，轉(zhuǎn)爐中鋼水的碳氧積值控制為0.0024～0.0030，鋼水的碳氧積水平能夠有效反映轉(zhuǎn)爐底吹的攪拌效果，鋼水的碳氧積在0.0024～0.0030時(shí)轉(zhuǎn)爐底吹效果最佳，有利于冶煉過程平穩(wěn)減少噴濺，本發(fā)明中所述的碳氧積值是指轉(zhuǎn)爐中鋼水的碳的質(zhì)量百分比含量與鋼水中溶解氧的質(zhì)量百分比含量的乘積值；

e、轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)的控制，取樣檢測(cè)轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)鋼水中w[C]和鋼水溫度，檢測(cè)到轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)鋼水中w[C]≥0.060%、轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)鋼水溫度高于1680℃時(shí)轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束，轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后立即出鋼；

f、轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，不進(jìn)行濺渣護(hù)爐，將轉(zhuǎn)爐渣全部倒出。

重復(fù)本發(fā)明步驟，開始下一爐鋼水的冶煉。

進(jìn)一步，本發(fā)明步驟b中，所述的輕燒鎂球化學(xué)成分的重量百分比為MgO 58%～70%、CaO 20%～30%、SiO₂≤5%、燒損≤10%。

本發(fā)明步驟c中，轉(zhuǎn)爐氧槍基準(zhǔn)槍位為H₀+H₀*(0.12～0.18)，高槍位控制為H₀+H₀*(0.2～0.5)，低槍位控制為：H₀+H₀*(0.05～0.10)，H₀為轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼液面高度。

本發(fā)明轉(zhuǎn)爐造渣輔料中生石灰為轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水用冶金生石灰。

本發(fā)明通過限定轉(zhuǎn)爐金屬料和造渣輔料配比及硫含量，控制了鋼水硫含量的來源；通過轉(zhuǎn)爐吹煉前期，加入全部的生石灰和輕燒鎂球，鐵礦石加入量為總鐵礦石用量的60%～80%，形成大渣量和強(qiáng)氧化性的前期爐渣，利于轉(zhuǎn)爐前期氣化脫硫；通過轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)高溫、高堿度爐渣和較低氧化性鋼水的控制，提高轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)爐渣的脫硫能力，使得轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)硫的分配比（L_S=w(S)/w[S]）為4～10的方法實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水化學(xué)成分中w[S]≤0.0035%。

本發(fā)明通過頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐碳氧積控制為0.0024～0.0030和吹煉全程吹氬，控制轉(zhuǎn)爐內(nèi)惰性氣體氣氛，防止鋼水吸氮；高鐵水比和全部使用輕型廢鋼，為轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氮含量的控制提供了條件；同時(shí)轉(zhuǎn)爐吹煉脫碳期采用強(qiáng)供氧強(qiáng)度，提高了轉(zhuǎn)爐內(nèi)的脫碳速度，利于鋼水氮元素的去除；最后轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束，立即出鋼、不允許再吹或補(bǔ)吹，減少了鋼水在爐內(nèi)等待吸氮的可能的方法實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水化學(xué)成分中w[N]≤0.0012%。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下積極效果：

1、本發(fā)明打破了現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐冶煉低硫超低氮鋼水的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水化學(xué)成分中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%的鋼水的冶煉。

2、本發(fā)明方法工藝穩(wěn)定，鋼水化學(xué)成分冶煉命中率高，降低了低硫超低氮鋼水的生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

如表1至表4所示的實(shí)施例，以150噸的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉無取向電工鋼800為例，轉(zhuǎn)爐冶煉過程底吹氣體為氬氣，具體操作如下：

表1 轉(zhuǎn)爐冶煉金屬料配比與組成

表2 轉(zhuǎn)爐造渣輔料配比與組成

表3 轉(zhuǎn)爐冶煉過程中供氧強(qiáng)度

表4 本發(fā)明轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)指標(biāo)

本發(fā)明實(shí)施例1～4，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水硫含量分別為0.0030%、0.0027%、0.0022%和0.0019%；轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氮含量分別為0.0008%、0.0007%、0.0009%和0.0007%，轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水中w[S]≤0.0035%、w[N]≤0.0012%，轉(zhuǎn)爐鋼水煉成率為100%，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉低硫超低氮鋼水，降低了低硫超低氮鋼水的生產(chǎn)成本。