專利名稱：一種采用頂底吹煉的感應爐脫磷方法
技術領域：
本發明涉及金屬冶煉中雜質的控制，具體屬于一種采用頂底吹煉的感應爐脫磷方法。
背景技術：
鋼中氧化物夾雜以及磷含量對鋼的質量和性能非常有害，克服這些缺陷首先需要通過煉鋼手段把鋼中氧含量、磷含量減少到用戶需要的水平，并抑制與脫磷同步的熔池過氧化、降低生產成本。
但煉鋼過程存在碳-磷反應的競爭氧化，導致處于低氧位的高碳區不適合深脫磷；吹煉低碳鋼目標溫度又對脫磷不利，脫磷過程還存在熔池過氧化，終點達到的高氧位不能滿足潔凈鋼對低氧化和抑制回硫的要求。另一方面，冶煉操作通常采用大渣量脫磷脫硫并添加螢石促進化渣，導致含氟渣污染環境和物料消耗增高，也直接影響到鋼的質量和成本。
為了克服煉鋼過程存在的這些問題和缺點，鋼鐵企業對冶煉低氧、低磷潔凈鋼，提聞煉鋼生廣效率的技術和方法進行了許多的研究探索。
經初步檢索中國申請專利號為CN201010575366. 3的文獻中，公開了一種轉爐冶煉不銹鋼的脫氧還原方法，其將P < 0.025%的脫磷鐵水兌入轉爐，吹入氧氣和氮氣(流量比I : 2. 53)脫碳升溫，分批加入高碳鉻鐵、錳鐵、石灰與輕燒白云石；在還原階段，加入純硅、螢石吹氮攪拌， 使渣中Cr203彡O. 5%。
中國申請專利號為C N201010577633. O的文獻，也公開了一種頂底吹轉爐冶煉不銹鋼的方法，其冶煉步驟包括鐵水兌入頂底復吹轉爐；加入鉻礦壓球進行氧氣頂底吹或氮氣底吹；根據鋼種加入錳鐵鉻鐵，頂吹氧和底吹氧或氬或氮氣；碳含量O. 25 O. 45 %時停止頂吹氧；底吹氧O. 20 O. 60Nm3/t · min，底吹氬或氮氣；停氧、只底吹氬或氮氣攪拌； 加入硅鐵，石灰或螢石還原；還原后補加合金調成分。
上述二種現有技術均側重頂底吹轉爐冶煉不銹鋼，目標在于提高鉻的收得率，但其還原過程導致爐渣回磷，難以生產低磷鋼，需要采用預脫磷鐵水冶煉，整個流程生產成本聞。
中國申請專利號為CN200910264035. 5的文獻，提出了一種感應爐煉鋼脫磷和脫硫的方法。該方法在爐料熔化后，采用石灰_氧化鐵_硼酐組成的脫磷劑對鋼液進行脫磷處理；脫磷任務完成后，徹底除渣，使鋼水升溫至1500-1600°C范圍，再進行脫氧合金化，然后添加脫硫劑進行脫硫。該方法可將鋼水中的磷含量控制在O. 01%以下，但需要采用石灰-氧化鐵-硼酐組成的脫磷劑；由于沒有頂吹氧過程及排渣等步驟，不適用于把鐵水冶煉成鋼水的過程。
中國申請專利號為CN 97116979. 9的文獻，公開了一種鐵水預脫磷方法。基于頂底吹功能的容器進行頂吹氧和底吹氮冶煉，其特點主要在于添加化學成分為CaO 5(Γ70%、鐵氧化物15 35%和CaF2 5 15%的高堿度合成渣來脫磷。該方法的鐵水脫磷率達85 90%， 但增加了合成渣成本；未涉及選擇性排渣及惰性氣體頂底吹，也容易導致后期回磷和脫磷過氧化。
中國申請專利號為CN201110277431.9的文獻中，提出了一種實驗用感應爐煉鋼的方法，其通過對熔融金屬實施頂吹氧脫碳升溫、熔劑造渣以及底吹氮/氬氣攪拌，可以克服普通感應爐冶煉功能和效率的不足。但該方案的不足還在于冶煉前期高碳脫磷困難、渣量負荷大、后期爐渣易回磷、過氧化，影響鋼的清潔度和收得率，單純提高底吹氣體流量還存在縮短底吹元件壽命問題
發明內容
本發明的目的是提供一種感應爐內采用頂底吹煉脫磷及抑制過氧化的方法，可以解決深脫磷和熔池過氧化的不足，從而提高鋼水潔凈度和煉鋼效率，降低生產成本。
實現上述目的的措施一種采用頂底吹煉的感應爐脫磷方法，其步驟O裝料熔化；2)進行頂吹氧冶煉供氧強度為每噸鋼3.3 3. 5Nm3/min,加入的石灰數量為每噸鋼 44 48Kg，加入的白云石數量為12 14 Kg ;當氧氣吹煉至全程供氧時間的34 36%時，停止頂吹氧；3)進行排渣排渣量為總渣量的50 70%；4)排渣后繼續頂吹氧，供氧強度為每噸鋼3.3 3. 5 NmVmin ；5)當氧氣吹煉至全程供氧時間的75%后，開始從底部吹入氬氣或氮氣，底吹強度為每噸鋼O. 06 O. 10 NmVmin ;并且在頂部加入IS氣或氮氣與氧氣混合吹入,IS氣或氮氣的頂吹強度為每噸鋼O. 20 O. 25 NmVmin ；6)當熔融金屬冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹,爐洛二元堿度(CaO質量分數)/(SiO2質量分數)控制在2. 7 3. 2 ;7)增大底吹強度，按照每噸鋼O.11 O. 13 NmVmin吹入氬氣或氮氣，處理3 5min 后結束底吹；8)進行常規除渣、脫氧，并出鋼成坯。
其特征在于冶煉低磷含氮鋼時，從底部吹入得為氮氣，在頂部吹入的是氮氣與氧氣的混合氣體。
采用本發明的有益效果本發明提供了一種冶煉低磷及低氧鋼水的方法，可以克服碳-磷反應競爭氧化導致的脫磷及過氧化矛盾，經低溫排渣減少脫磷負荷，采用氬或氮氣頂底吹抑制熔池過氧化，使終點鋼水磷降至O. 0050^0. 0080 Wt. %，溶解氧含量< O. 060 wt. %，氮含量< O. 0020 wt. %，鋼質清潔度大幅提高；冶煉過程采用非螢石造渣還消除了含氟渣對環境的污染。此外，采用氮氣頂底吹模式獲得了氮含量大于O. 0050機％的含氮鋼生產效果，節約了氮化合金或氮化石4灰的成本。
具體實施方式
下面對本發明予以詳細描述實施例I (為低磷低氧鋼)其冶煉步驟1)裝料熔化；2)進行頂吹氧冶煉供氧強度為每噸鋼3.3 Nm3/min,加入的石灰數量為每噸鋼44Kg,加入的白云石數量為12 Kg ;當氧氣吹煉至全程供氧時間的34%時，停止頂吹氧；3)進行排渣，排渣量為總渣量的50%；4)排渣后繼續頂吹氧，供氧強度為每噸鋼3.3 NmVmin ；5)當氧氣吹煉至全程供氧時間的75%時，開始從底部吹入氬氣，底吹強度為每噸鋼 O. 06 Nm3/min ;并且在頂部加入IS氣與氧氣混合吹入,IS氣的頂吹強度為每噸鋼O. 22 NmVmin ；6)當熔融金屬冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹,爐洛二元堿度(CaO質量分數)/(SiO2質量分數)為2.7 ;7)增大底吹強度，按照每噸鋼O.12 NmVmin吹入氬氣，處理3min后結束底吹；8)進行常規除渣、脫氧，并出鋼成坯。
經檢測，終點鋼水磷含量為O. 0080 wt. %，溶解氧含量O. 060 wt. %，氮含量O. 0015Wt. % O
實施例2 (為低磷低氧鋼)其冶煉步驟1)裝料熔化；2)進行頂吹氧冶煉供氧強度為每噸鋼3.5 Nm3/min,加入的石灰數量為每噸鋼48Kg,加入的白云石數量為14 Kg ;當氧氣吹煉至全程供氧時間的36%時，停止頂吹氧；3)進行排渣，排渣量為總渣量的70%；4)排渣后繼續頂吹氧，供氧強度為每噸鋼3.5 NmVmin ；5)當氧氣吹煉至全程供氧時間的78%時，開始從底部吹入氬氣，底吹強度為每噸鋼 O. 10 Nm3/min ;并且在頂部加入IS氣與氧氣混合吹入,IS氣的頂吹強度為每噸鋼O. 25 NmVmin ；6)當熔融金屬冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹,爐洛二元堿度(CaO質量分數)/(SiO2質量分數)為3.2 ;7)增大底吹強度，按照每噸鋼O.13 NmVmin吹入氬氣，處理5min后結束底吹；8)進行常規除渣、脫氧，并出鋼成坯。
經檢測，終點鋼水磷含量為O. 0050 wt. %，溶解氧含量O. 050 wt. %，氮含量O. 0012Wt. % O
實施例3 (為低磷低氧鋼)其冶煉步驟O裝料熔化；2)進行頂吹氧冶煉供氧強度為每噸鋼3.4 NmVmin,加入的石灰數量為每噸鋼46 Kg,加入的白云石數量為13 Kg ;當氧氣吹煉至全程供氧時間的35%時，停止頂吹氧；3)進行排渣排渣量為總渣量的60%；4)排渣后繼續頂吹氧，供氧強度為每噸鋼3.4 NmVmin ；5)當氧氣吹煉至全程供氧時間的76%時，開始從底部吹入氬氣，底吹強度為每噸鋼 O. 075 Nm3/min ;并且在頂部加入氮氣與氧氣混合吹入，氮氣的頂吹強度為每噸鋼O. 22 NmVmin ；6)當熔融金屬冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹,爐洛二元堿度(CaO質量分數)/(SiO2質量分數)為3.0 ;7)增大底吹強度，按照每噸鋼O.12 NmVmin吹入氬氣，處理4 min后結束底吹； 經檢測，終點鋼水磷含量為O. 0070此％，溶解氧含量O. 0450此％，氮含量O. 0020Wt. % O
實施例4 (為低磷低氧含氮鋼)其冶煉步驟1)裝料熔化；2)進行頂吹氧冶煉供氧強度為每噸鋼3.3 NmVmin,加入的石灰數量為每噸鋼45 Kg,加入的白云石數量為12 Kg ;當氧氣吹煉至全程供氧時間的34%時，停止頂吹氧；3)進行排渣，排渣量為總渣量的60%；4)排渣后繼續頂吹氧，供氧強度為每噸鋼3.3 NmVmin ；5)當氧氣吹煉至全程供氧時間的76%時，開始從底部吹入氮氣，底吹強度為每噸鋼O.08NmVmin ;并且在頂部加入氮氣與氧氣混合吹入，氮氣的頂吹強度為每噸鋼O. 21 Nm3/min ；6)當熔融金屬冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹,爐洛二元堿度(CaO質量分數)/(SiO2質量分數)為2.8 ;7)增大底吹強度，按照每噸鋼O.11 NmVmin吹入氮氣，處理3 min后結束底吹；8)進行常規除渣、脫氧，并出鋼成坯。
經檢測，終點鋼水磷含量為O. 0060 wt. %，溶解氧含量O. 052 wt. %，氮含量O. 0050Wt. % O
實施例5 (為低磷低氧含氮鋼)其冶煉步驟O裝料熔化；2)進行頂吹氧冶煉供氧強度為每噸鋼3.5 NmVmin,加入的石灰數量為每噸鋼48Kg,加入的白云石數量為14 Kg ;當氧氣吹煉至全程供氧時間的36%時，停止頂吹氧；3)進行排渣，排渣量為總渣量的70%；4)排渣后繼續頂吹氧，供氧強度為每噸鋼3.5 NmVmin ；5)當氧氣吹煉至全程供氧時間的78%時，開始從底部吹入氮氣，底吹強度為每噸鋼O.090 Nm3/min ;并且在頂部加入氮氣與氧氣混合吹入，氮氣的頂吹強度為每噸鋼O. 23 NmVmin ；6)當熔融金屬冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹,爐洛二元堿度(CaO質量分數)/(SiO2質量分數)為3. I ；7)增大底吹強度，按照每噸鋼O.13 NmVmin吹入氮氣，處理4 min后結束底吹；8)進行常規除渣、脫氧，并出鋼成坯。
經檢測，終點鋼水磷含量為O. 0075 wt. %，溶解氧含量O. 050 wt. %，氮含量O. 0060Wt. % O
上述實例是實施例的典型舉例，但并非是對本發明實施方式的限定。
權利要求
1.一種采用頂底吹煉的感應爐脫磷方法，其步驟 1)裝料熔化； 2)進行頂吹氧冶煉供氧強度為每噸鋼3.3 3. 5Nm3/min,加入的石灰數量為每噸鋼44 48 Kg，加入的白云石數量為12 14 Kg ;當氧氣吹煉至全程供氧時間的34 36%時，停止頂吹氧； 3)進行排渣排渣量為總渣量的50 70%； 4)排渣后繼續頂吹氧，供氧強度為每噸鋼3.3 3. 5 NmVmin ； 5)當氧氣吹煉至全程供氧時間的75%后，開始從底部吹入氬氣或氮氣，底吹強度為每噸鋼 O.06 O. 10 NmVmin ;并且在頂部加入IS氣或氮氣與氧氣混合吹入,IS氣或氮氣的頂吹強度為每噸鋼O. 20 O. 25 NmVmin ； 6)當熔融金屬冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹,爐洛二元堿度(CaO質量分數)/ (SiO2質量分數)控制在2. 7 3. 2 ; 7)增大底吹強度，按照每噸鋼O.11 O. 13 NmVmin吹入氬氣或氮氣，處理3 5min后結束 底吹； 8)進行常規除渣、脫氧，并出鋼成坯。
2.如權利要求I所述的一種采用頂底吹煉的感應爐脫磷方法，其特征在于冶煉低磷含氮鋼時，從底部吹入的為氮氣，在頂部吹入的是氮氣與氧氣的混合氣體。
全文摘要
一種采用頂底吹煉的感應爐脫磷方法，其步驟裝料熔化；頂吹氧冶煉，當氧氣吹煉至全程供氧時間的34～36%時，停止頂吹氧；排渣；繼續頂吹氧；當氧氣吹煉至全程供氧時間的75%后，開始從底部吹入氬氣或氮氣；當冶煉到鋼水目標碳含量范圍時，結束頂吹；增大底吹強度；常規除渣、脫氧，并出鋼成坯。本發明可以克服碳-磷反應競爭氧化導致的脫磷及過氧化矛盾，通過低溫排渣減少脫磷負荷，采用惰性氣體頂底吹抑制熔池過氧化，使終點鋼水磷含量降至0.0050~0.0080wt.%，溶解氧含量小于0.060wt.%，氮含量小于0.0020wt.%，鋼質清潔度大幅提高；冶煉過程采用非螢石造渣還消除了含氟渣對環境的污染。
文檔編號C21C7/068GK102925629SQ201210449148
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者區鐵, 朱萬軍, 楊成威, 曹同友, 齊江華 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司