一种精炼双联工艺生产高纯度超低锰工业纯铁的方法 |
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| 申请号 | CN202311671302.7 | 申请日 | 2023-12-07 | 公开(公告)号 | CN117701806A | 公开(公告)日 | 2024-03-15 |
| 申请人 | 唐山钢铁集团有限责任公司; 河钢乐亭钢铁有限公司; 河钢股份有限公司唐山分公司; | 发明人 | 石晓伟; 潘宏伟; 单庆林; 祖刚; 路博勋; 刘芳芳; 张仕骏; 杨丽丽; 岳帅; | ||||
| 摘要 | 一种精炼双联工艺生产高纯度超低锰工业纯 铁 的方法，属于 钢 铁 冶炼 技术领域。该方法包括铁 水 预处理、转炉脱磷、转炉脱 碳 、LF精炼、RH精炼、 板坯 连铸 工序；铁水预处理 脱硫 至S≤0.0010wt%；转炉 脱碳 工序控制出钢 温度 ≤1600℃，出钢过程加入石灰进行钢包渣洗，出钢结束采用强搅拌进一步脱磷和脱锰，LF精炼工序带 氧 升温和炉渣改质，将炉渣顶渣T.Fe控制在16～20wt%进行钢包脱锰；RH破空至连铸开浇时间控制在≥20min。本 发明 可将 钢水 中的Mn含量控制在0.015wt%以下， 铸坯 纯度稳定控制在99.90～99.95wt%，解决了钢水中Mn含量过高的问题，钢水的温度、成分和全氧满足要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种精炼双联工艺生产高纯度超低锰工业纯铁的方法，其特征在于，包括铁水预处理、转炉脱磷、转炉脱碳、LF精炼、RH精炼、板坯连铸工序； |
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| 说明书全文 | 一种精炼双联工艺生产高纯度超低锰工业纯铁的方法技术领域背景技术[0002] 工业纯铁是一种含碳量很低的铁合金，具有优良的导热和电磁特性，同时具有优良的韧性。工业纯铁主要用于冶炼各种特种合金，根据纯度的不同，其应用领域有较大区别。近年来，随着工业纯铁的冶炼技术的不断进步，其市场需求也越来越大。目前工业纯铁最常用的冶炼方法是电炉冶炼，但是由于电炉冶炼存在C、N、P、Mn等含量控制问题难以量产。国外主要采用铁溶液电解的方法来生产高纯度纯铁，而国内很少有企业具备量产高纯度工业纯铁的能力。采用传统的钢铁冶炼工艺来冶炼工业纯铁，对过程控制具有较高的要求，不仅要控制冶炼过程的成分，同时对于T.O以及钢水中杂质元素具有很高的要求，尤其是铸坯中Mn的含量难以达到高纯度工业纯铁的成分要求。既要控制冶炼成本，又要满足工业纯铁的纯度要求，目前，还没有一个的合理的方式来达到二者兼顾的目的。 [0003] 公开号为CN106350631A的中国专利申请公开了一种用于非晶态软磁材料用工业纯铁的生产方法，采用转炉双渣冶炼且炉后高温出钢，LF升温和RH强制脱碳的工艺生产出了用于生产磁性材料的工业纯铁，此方法不仅工艺复杂且纯铁的P含量和Mn含量难以满足要求。公开号为CN102382925A，CN104451385A，CN105603312A，CN106367553A，CN107502696A的中国专利申请利用电炉和VOD炉相结合的生产工艺生产了工业纯铁，但是其电炉出钢温度较高(大于1650℃)P难以控制，且有些对冶炼过程Mn元素没有要求，产品纯净度以及钢水成分难以稳定控制。公开号为CN101353753A的中国专利申请公开了一种超低碳高纯工业纯铁的制造方法，它经过电炉脱硫和磷，然后经过AOD吹氧去碳，最后浇铸生产纯度达到99.5‑99.7％的高纯工业纯铁，但是过程无Mn含量控制措施无法达到低Mn含量的要求。公开号为CN101948979A的中国专利申请公开了一种工业纯铁的生产方法，它经过转炉炼钢，钢包脱氧以及真空脱气的方式生产碳含量在0.03％以下的工业纯铁，但是未采用脱P以及脱Mn的方法来控制其元素含量，且转炉采用高温(1670‑1700℃)出钢容易回P和回Mn。公开号为CN112795720A的中国专利申请公开了一种利用双联转炉法冶炼工业纯铁的方法，经过脱硫和双联转炉冶炼得到Mn≤0.08％的工业纯铁，但是其炉后采用高温(1675‑1690℃)出钢容易造成P和Mn元素升高，元素控制不稳定且工业纯铁纯度较低。公开号为CN113512619A和CN113774277A的中国专利申请公开的工业纯铁的生产方法虽工艺简单，但是未经过脱硫和脱磷炉，钢液中S含量，P含量和Mn含量控制难以达到目标要求，纯度较低。目前，日本采用的电解法生产的工业纯铁能够将纯度提高至99.9％，但是其价格比较昂贵。 [0004] 综上所述，急需寻找一种生产高纯度工业纯铁的方法用于满足工业批量稳定生产的需求。 发明内容[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种精炼双联工艺生产高纯度超低锰工业纯铁的方法，该方法可将钢水中的Mn含量控制在0.015wt％以下，铸坯纯度稳定控制在99.90％‑99.95％。 [0006] 为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案是： [0008] 铁水预处理工序：脱硫至铁水中S≤0.0010wt％，脱硫过程强搅拌保障脱硫效果，脱硫完毕进行扒渣处理； [0009] 转炉脱磷工序：脱磷转炉控制废钢比在10～13wt％，终点P含量≤0.040％； [0010] 转炉脱碳工序：出钢温度≤1600℃，出钢过程加入石灰进行钢包渣洗，出钢结束采用强搅拌进一步脱P和脱Mn，以重量含量计，出钢成分控制为：C 0.020～0.040％，P≤0.005％，S≤0.004％，Mn≤0.020％； [0011] LF精炼工序：LF炉带氧升温和炉渣改质，将炉渣顶渣T.Fe控制在16～20wt％进行钢包脱Mn，出站钢水Mn≤0.015wt％； [0012] RH精炼工序：RH脱氧合金化之后对钢水进行纯循环脱气处理； [0013] RH破空至连铸开浇时间控制在20～25min； [0014] 连铸后得到的铸坯纯度为99.90～99.95wt％，其中Mn≤0.015wt％。 [0015] 进一步的，所述铁水预处理工序，入炉铁水温度≥1250℃，以重量含量计，铁水成分中Si＞0.35％，Mn≤0.25％，P≤0.120％，Cr≤0.025％，S≤0.050％。 [0016] 进一步的，所述转炉脱碳工序，炉渣碱度按照3.5～4.0控制，出钢过程加入1.6kg/t石灰和0.2kg/t萤石，强搅拌时间为3～5min。 [0018] 进一步的，所述RH精炼工序，脱气时间6～8min，采用氩气作为提升气体，气体流量为60～80NL/min。 [0019] 进一步的，所述板坯连铸工序，连铸浇铸过程采用无碳中间包，保护渣采用超低碳保护渣，中间包覆盖剂采用无碳质覆盖剂，浇铸过程采用保护浇铸，塞棒，上水口以及板间氩气流量控制在3±0.3L/min，氩气压力控制≥0.1bar，浇铸过程SEN插入深度控制在130～150mm之间，结晶器液位波动要求≤4mm。 [0020] 进一步的，连铸后得到的铸坯化学组成以及重量百分比为：C≤0.0030％，Si≤0.010％，P≤0.005％，S≤0.005％，Als≤0.010％，Ti+Nb+Cr+Ni+Cu≤0.050％，Mn≤ 0.015％。 [0021] 采用上述技术方案产生的有益效果在于：本发明采用“全三脱”精炼双联的工艺依次对铁水进行预脱硫处理，脱磷处理和脱锰处理，并且采用脱碳转炉低温出钢、钢包渣洗、LF带氧升温改质等技术进一步脱P和脱Mn，RH真空精炼脱碳、去气去夹杂，最后板坯连铸得到高纯度超低Mn含量的工业纯铁。本发明解决了钢水中Mn含量控制过高的问题，将钢水中的Mn含量控制在0.015％以下，纯度稳定控制在99.90％‑99.95％，钢水的温度、成分和全氧满足要求，而且冶炼过程各个关键控制参数稳定可控，可实现量产。 具体实施方式[0022] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明： [0023] 工业纯铁的成分要求如下表所示： [0024] 表1.工业纯铁的成分要求(wt％) [0025] 成分 C Si Mn P S Als Ti+Cr+Nb+Ni+Cu范围 ≤0.003 ≤0.01 ≤0.015 ≤0.005 ≤0.005 ≤0.010 ≤0.050 [0026] 实施例1‑5 [0027] 采用本发明方法对工业纯铁进行冶炼，以容量为250t的转炉为例，对5炉钢的冶炼数据进行统计，冶炼工艺过程控制参数如下表2‑7所示，各实施例所得铸坯成分及质量百分含量见表8。 [0028] 表2.铁水预处理工序参数 [0029] [0030] 表3.转炉脱磷工序参数 [0031]炉号 废钢比/％ 终点P含量/％ 1 10 0.040 2 11 0.030 3 10 0.040 4 12 0.040 5 13 0.035 [0032] 表4.转炉脱碳工序参数 [0033] [0034] 表5.LF精炼工序参数 [0035] [0036] [0037] 表6.RH精炼工序参数 [0038] [0039] 表7.板坯连铸工序参数 [0040] 炉号 氩气流量/L/min 氩气压力/bar SEN插入深度/mm 结晶器液位波动/mm1 2.8 0.2 140 3 2 2.9 0.2 140 3 3 2.7 0.1 130 2 4 3.3 0.2 150 4 5 3.2 0.1 145 2 [0041] 表8.各实施例所得铸坯成分及质量百分含量(％) [0042]炉号 1 2 3 4 5 C 0.0015 0.0020 0.0030 0.0010 0.0025 Si 0.002 0.005 0.010 0.002 0.008 Mn 0.015 0.013 0.015 0.010 0.012 P 0.003 0.002 0.005 0.002 0.004 S 0.004 0.003 0.005 0.002 0.004 Als 0.008 0.009 0.010 0.008 0.008 Ti+Nb+Cr+Ni+Cu 0.035 0.040 0.050 0.030 0.045 纯度/％ 99.93 99.93 99.90 99.95 99.92 |
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