一种高磷if钢高洁净度的冶炼方法
阅读说明：本技术 一种高磷if钢高洁净度的冶炼方法 (Smelting method for high-phosphorus IF steel with high cleanliness ) 是由 邱在军 邓勇 张虎 张雷 徐志亮 戴纪 王雨 李勇 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法,属于高磷钢冶炼技术领域。它包括以下操作步骤：在转炉供氧量达到200m～(3)-500m～(3)的第一阶段内,加入第一批料,其中第一批料包括石灰和镁球,且第一批料中石灰为石灰总加入量的70％；在转炉供氧量达到2500m～(3)-2800m～(3)的第二阶段内,加入第二批料,其中第二批料包括石灰,且第二批料中石灰为石灰总加入量的20％；在转炉供氧量达到6000m～(3)-6300m～(3)的第三阶段内,加入第三批料,其中第三批料包括石灰、碳化硅,第三批料中石灰为石灰总加入量的10％。针对现有技术问题,有必要研究一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法,能够有效保证高磷IF钢在冶炼过程不发生喷溅,且终点氧含量低、洁净度高。(The invention discloses a high-phosphorus IF steel smelting method with high cleanliness, and belongs to the technical field of high-phosphorus steel smelting. The method comprises the following operation steps: oxygen supply in the converter reaches 200m 3 ‑500m 3 Wherein the first batch comprises lime and magnesium balls and the lime in the first batch is 70% of the total lime addition; oxygen supply amount in the converter reaches 2500m 3 ‑2800m 3 A second batch is added, wherein the second batch comprises lime, and the lime in the second batch accounts for 20% of the total lime added; oxygen supply amount in the converter reaches 6000m 3 ‑6300m 3 And (3) adding a third batch, wherein the third batch comprises lime and silicon carbide, and the lime in the third batch accounts for 10% of the total added amount of the lime. Aiming at the problems of the prior art, the research is necessaryThe smelting method for the high-phosphorus IF steel with high cleanliness can effectively ensure that the high-phosphorus IF steel does not splash in the smelting process, and has low end-point oxygen content and high cleanliness.)
技术领域
本发明属于高磷钢冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法。
背景技术
高磷IF钢因其具有高强度和超深冲性，近年来其开发和应用得到了迅速发展，该类钢可用于制造复杂的汽车结构件，如轿车延伸支架、悬挂安装梁、转向机安装支梁、加强板等，并且逐渐用于汽车面板，因此对钢液洁净度的要求较高。
高磷IF钢在冶炼过程因需要的出钢温度高、钢水磷高，导致冶炼前期快速升温、且炉内碱度低，极易造成爆发性喷溅。现有的冶炼方法有以下两种：①通过增加石灰加入量，提高炉渣碱度来控制爆发性喷溅的发生，但此方法造成钢水磷含量较低，后工序需要添加大量磷铁，成本较高；②通过增加冶炼废钢量，降低前期升温速度，能够有效遏制爆发性喷溅的发生，但副枪TSC测量时出现热量不足，极易造成终点过氧化、终点氧高的情况，影响高磷IF钢的洁净度。针对上述问题，有必要研究一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，能够有效保证高磷IF钢在冶炼过程不发生喷溅，且终点氧含量低、洁净度高。
关于高磷IF钢的冶炼方法已有大量专利文献公开，如申请号2018111050746的专利，公开了一种高磷IF钢及其冶炼方法，经过转炉冶炼、RH精炼和连铸完成；高磷IF钢成分为：C： 0.0025～0.0030wt％，Mn：0.55～0.65wt％，Si：0.50～0.60wt％，S：≤0.01wt％，P：0.090～ 0.10wt％，Nb：0.020～0.025wt％，B：0.0005wt％，余量为Fe。采用该方法浇注高磷IF钢时，其结晶器液面波动明显降低，铸坯中大型夹杂物含量较低，冷轧过程中轧材缺陷率降低，有明显的经济效益。
又如申请号2018115024168的专利，公开了一种转炉冶炼高磷钢的方法，包括如下步骤：第一步：转炉开吹5min内一次性加完活性石灰和轻烧白云石，终渣碱度控制在2.0～2.5，冶炼过程氧压0.85～1.00Mpa；吹炼枪位比正常脱磷炉次低100～200mm，吹炼过程氧枪采用高—低—低枪位，控制终点碳温命中；在吹氧80％～85％时副枪测TSC的熔池温度控制在 1610℃～1640℃；吹氧结束前100秒内禁止加冷料；第二步：转炉终点控C：0.04～0.09％，出钢温度控制在1645℃～1685℃，终点控P：0.040～0.070％；第三步：出完钢后倒部分炉渣，轻烧白云石溅渣护炉，根据溅渣后渣量情况，决定是否需要倒渣，留渣量控制在3～5t，进行下炉含磷钢冶炼。该方案既能降低渣料和合金消耗，又能确保转炉连续平稳冶炼。
发明内容
1、要解决的问题
针对上述问题，有必要研究一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，不仅能够有效遏制高磷IF 钢在冶炼过程中爆发性喷溅的发生，同时还能够有效降低冶炼终点氧含量，提高钢水的洁净度。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，包括以下操作步骤：
S1:在转炉供氧量达到200m3-500m3的第一阶段内，加入第一批料，其中第一批料包括石灰和镁球，且第一批料中石灰为石灰总加入量的70％；
S2:在转炉供氧量达到2500m3-2800m3的第二阶段内，加入第二批料，其中第二批料包括石灰，且第二批料中石灰为石灰总加入量的20％；
S3:在转炉供氧量达到6000m3-6300m3的第三阶段内，加入第三批料，其中第三批料包括石灰、碳化硅，第三批料中石灰为石灰总加入量的10％。
更进一步，当转炉供氧量为0m3-6000m3时，氧枪枪位为1.95±0.05m；当转炉供氧量为6000m 3以上，且在副枪TSC测量结束前这一阶段内，氧枪枪位为2.15±0.15m；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点的这一阶段内，氧枪枪位为1.80±0.05m。
更进一步，在转炉供氧量达到0m3-2500m3时，氧枪的供氧流量为63000±1000m3/h；在转炉供氧量达到2500m3-6000m3时，氧枪的供氧流量为58000±1000m3/h；
更进一步，在转炉供氧量达到6000m3以上，且副枪TSC测量前，这一阶段内氧枪的供氧流量为63000±1000m3/h；在副枪TSC测量期间，氧枪的供氧流量为32000±1000m3/h；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点这一阶段，氧枪的供氧流量为63000±1000m3/h。
更进一步，在转炉供氧量达到0m3-3000m3时，向转炉内底吹氮气，且氮气流量为594±100m 3/h。
更进一步，在转炉供氧量达到3000m3以上，且在副枪TSC测量结束这一阶段内，向转炉内底吹氩气，氩气流量为594±100m3/h。
更进一步，在副枪TSC测量结束后至副枪TSO开始测量这一阶段，向转炉内底吹氩气，且氩气流量为1980±100m3/h。
更进一步，控制转炉终点的氧含量≤400ppm，出钢温度控制在1665℃～1685℃，P在钢水中的质量百分比含量为0.025％～0.040％。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，通过优化装入制度、供氧制度、底吹制度，采用高废钢比和降低易喷溅期的供氧强度，改善冶炼前期反应动力学和热力学条件，炉内升温放缓，过程容易控制，有效遏制爆发性喷溅的发生。
(2)本发明的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，经过易喷溅期后对转炉钢水进行热量补充，确保副枪TSC测量时热量富裕，辅吹和停止供氧后的适时强搅拌，有效降低碳氧积，获得了较低的钢水氧含量，显著降低了脱氧成本，改善了钢水洁净度，减少了夹杂的产生，促进了冶炼技术经济指标的改善，提高了产品市场竞争力。
(3)本发明的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，通过现场观察和大数据分析，高磷IF 钢爆发性喷溅通常发生在冶炼2.8min-5.3min这一时间段内，在冶炼供氧6000m3时，此时大概在冶炼6min左右，即在冶炼5.3min后，避免在易喷溅期2.8min-5.3min内加入碳化硅，降低爆发性喷溅发生的可能性。而如果选择在2.8min之前加入碳化硅，会导致炉渣碱度降低，进而增加爆发性喷溅发生的可能性。自碳化硅加入炉内后的一段时间内，氧化反应放出大量热量，炉内快速升温，造成脱磷困难，使得钢水终点磷含量偏高。如果太晚加入碳化硅，又会导致终点的磷含量较低，则需要增加后道工序中磷铁的添加量，提高了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
300吨转炉，前一炉出完钢，正常翻渣留渣，溅渣护炉后，根据静态模型计算，加废钢，兑铁水，开始冶炼，本实施例的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，铁水包括以下质量百分比的化学成分：C:4.40％-4.80％、Si:0.20％-0.50％、Mn:0.12％-0.18％、P:0.090％-0.155％、 S:0.001％-0.004％、V:0.025％-0.065％、Ti:0.034％-0.118％，其余的为Fe和其他杂质。具体地，本实施例中铁水包括以下质量百分比的化学成分：C:4.55％，Si:0.29％，Mn:0.15％，P:0.092％， S:0.002％，V:0.029％，Ti:0.045％，其余的为Fe和其他杂质。其中铁水预处理后温度为1371℃，铁水重量为279.2吨，普通废钢重量为54.34吨的和渣钢重量为7.86吨，提高废钢比，放缓冶炼前期的升温速度，有效遏制爆发性喷溅的发生。
本实施例的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法包括以下操作步骤：
S1:在转炉供氧量达到200m3-500m3的第一阶段内，加入第一批料，其中第一批料包括石灰和镁球，且第一批料中石灰为石灰总加入量的70％，石灰分三批次加入，第一次加入70％的石灰总加入量，第二次加入20％的石灰总加入量，第三次加入10％的石灰总加入量。
S2:在转炉供氧量达到2500m3-2800m3的第二阶段内，加入第二批料，其中第二批料包括石灰，且第二批料中石灰为石灰总加入量的20％。
S3:在转炉供氧量达到6000m3-6300m3的第三阶段内，加入第三批料，其中第三批料包括石灰、碳化硅，第三批料中石灰为石灰总加入量的10％。具体地，本实施例中在转炉供氧量达到200m3-500m3的第一阶段内，加入第一批料，其中第一批料包括石灰：5747kg、镁球：819kg；在转炉供氧量达到2500m3-2800m3的第二阶段内，加入第二批料，其中第二批料包括石灰：1642kg；在转炉供氧量达到6000m3-6300m3的第三阶段内，加入第三批料，其中第三批料包括石灰：821kg、碳化硅：1063kg。
加入碳化硅，能够有效增加炉内钢水热量，确保副枪TSC测量时热量足，保证终点氧含量较低，能够有效提高钢水的洁净度。通过现场观察和大数据分析，高磷IF钢爆发性喷溅通常发生在冶炼2.8min-5.3min这一时间段内，本实施例在冶炼供氧6000m3时，此时大概在冶炼 6min左右，即在冶炼5.3min后，避免在易喷溅期2.8min-5.3min内加入碳化硅，降低爆发性喷溅发生的可能性。而如果选择在2.8min之前加入碳化硅，会导致炉渣碱度降低，进而增加爆发性喷溅发生的可能性。自碳化硅加入炉内后的一段时间内，氧化反应放出大量热量，炉内快速升温，造成脱磷困难，使得钢水终点磷含量偏高。如果太晚加入碳化硅，又会导致终点的磷含量较低，则需要增加后道工序中磷铁的添加量，提高了生产成本。
当转炉供氧量为0m3-6000m3时，氧枪枪位为1.95±0.05m，此时氧枪枪位较低，对钢水的冲击力更大，有效降低了炉渣中氧化铁的含量，从而有效遏制爆发性喷溅的发生。当转炉供氧量为6000m3以上，且在副枪TSC测量结束前这一阶段内，氧枪枪位为2.15±0.15m；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点的这一阶段内，氧枪枪位为1.80±0.05m。具体地，本实施例中当转炉供氧量为0m3-6000m3时，氧枪枪位为2.00m；当转炉供氧量为6000m3以上，且在副枪TSC测量结束前这一阶段内，氧枪枪位为2.20m；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点的这一阶段内，氧枪枪位为1.85m。
在转炉供氧量达到0m3-2500m3时，氧枪的供氧流量为63000±1000m3/h；在转炉供氧量达到2500m3-6000m3时，氧枪的供氧流量为58000±1000m3/h；转炉供氧量达到2500m3 -6000m3时，钢水冶炼处于易喷溅期，在此阶段，降低供氧量，减少对钢水的冲击，避免钢水发生剧烈的氧化还原反应，减少爆发性喷溅的发生概率。
在转炉供氧量达到6000m3以上，且副枪TSC测量前，这一阶段内氧枪的供氧流量为63000 ±1000m3/h；在副枪TSC测量期间，氧枪的供氧流量为32000±1000m3/h，在副枪TSC测量阶段，降低供氧量，能够方便副枪TSC进行取样和测量。在副枪TSC测量结束后至冶炼终点这一阶段，氧枪的供氧流量为63000±1000m3/h。具体地，本实施例中在转炉供氧量达到0m3-2500m3时，氧枪的供氧流量为63000m3/h；在转炉供氧量达到2500m3-6000m3时，氧枪的供氧流量为59000m3/h；在转炉供氧量达到6000m3以上，且副枪TSC测量前，这一阶段内氧枪的供氧流量为63000m3/h；在副枪TSC测量期间，氧枪的供氧流量为32000m3/h；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点这一阶段，氧枪的供氧流量为63000m3/h。
在转炉供氧量达到0m3-3000m3时，向转炉内底吹氮气，且氮气流量为594±100m3/h。底吹氮气，便于生产成本的控制。在转炉供氧量达到3000m3以上，且在副枪TSC测量结束这一阶段内，向转炉内底吹氩气，氩气流量为594±100m3/h，氩气流量确保底吹不回流。在副枪TSC测量结束后至副枪TSO开始测量这一阶段，向转炉内底吹氩气，且氩气流量为1980±100m3/h，能够有效降低碳氧积，从而降低终点氧含量，提高钢水的洁净度。本实施例经过易喷溅期后对转炉钢水进行热量补充，确保副枪TSC测量时热量富裕，辅吹和停止供氧后的适时强搅拌，有效降低碳氧积，获得了较低的钢水氧含量，显著降低了脱氧成本，改善了钢水洁净度，减少了夹杂的产生，促进了冶炼技术经济指标的改善，提高了产品市场竞争力。本实施例中控制转炉终点的氧含量≤400ppm，出钢温度控制在1665℃～1685℃，P在钢水中的质量百分比含量为0.025％～0.040％。具体地，本实施例中在转炉供氧量达到0m3-3000m3时，向转炉内底吹氮气，且氮气流量为594m3/h；在转炉供氧量达到3000m3以上，且在副枪TSC测量结束这一阶段内，向转炉内底吹氩气，氩气流量为594m3/h；在副枪TSC测量结束后至副枪TSO开始测量这一阶段，向转炉内底吹氩气，且氩气流量为1980m3/h。冶炼过程无喷溅，钢水净重319.5t，副枪TSC测量温度1642.7℃，副枪TSO测量温度1675.6℃，终点钢水中的氧含量388ppm，化验钢水中P:0.0321％。
本实施例通过优化装入制度、供氧制度、底吹制度，采用高废钢比和降低易喷溅期的供氧强度，改善冶炼前期反应动力学和热力学条件，炉内升温放缓，过程容易控制，有效遏制爆发性喷溅的发生，且可有效降低铁钢比，终点氧含量较低，洁净度较高。
实施例2
本实施例的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，与实施例1基本一致，其不同之处在于，本实施例中铁水包括以下质量百分比的化学成分：C:4.60％，Si:0.33％，Mn:0.12％，P:0.105％， S:0.001％，V:0.046％，Ti:0.063％，其中铁水预处理后温度为1353℃，铁水重量为284.9吨，向铁水中加入50.79吨的普通废钢重量和9.69吨的渣钢。
本实施例中在转炉供氧量达到200m3-500m3的第一阶段内，加入第一批料，其中第一批料包括石灰：5915kg、镁球：1551kg；在转炉供氧量达到2500m3-2800m3的第二阶段内，加入第二批料，其中第二批料包括石灰：1690kg；在转炉供氧量达到6000m3-6300m3的第三阶段内，加入第三批料，其中第三批料包括石灰：845kg、碳化硅：1080kg。
当转炉供氧量为0m3-6000m3时，氧枪枪位为1.95m；当转炉供氧量为6000m3以上，且在副枪TSC测量结束前这一阶段内，氧枪枪位为2.15m；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点的这一阶段内，氧枪枪位为1.80m。在转炉供氧量达到0m3-2500m3时，氧枪的供氧流量为62000m3/h；在转炉供氧量达到2500m3-6000m3时，氧枪的供氧流量为58000m3/h；在转炉供氧量达到6000m3以上，且副枪TSC测量前，这一阶段内氧枪的供氧流量为62000m3/h；在副枪TSC测量期间，氧枪的供氧流量为31000m3/h；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点这一阶段，氧枪的供氧流量为62000m3/h。
在转炉供氧量达到0m3-3000m3时，向转炉内底吹氮气，且氮气流量为550m3/h；在转炉供氧量达到3000m3以上，且在副枪TSC测量结束这一阶段内，向转炉内底吹氩气，氩气流量为550m3/h；在副枪TSC测量结束后至副枪TSO开始测量这一阶段，向转炉内底吹氩气，且氩气流量为2050m3/h。冶炼过程无喷溅，钢水净重314.8t，副枪TSC测量温度1629.8℃，副枪TSO测量温度1670.5℃，终点钢水中的氧含量351ppm，化验钢水中P:0.0265％。
实施例3
本实施例的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，与实施例1基本一致，其不同之处在于，本实施例中铁水包括以下质量百分比的化学成分：C:4.58％，Si:0.45％，Mn:0.13％，P:0.108％， S:0.001％，V:0.042％，Ti:0.096％，其中铁水预处理后温度为1302℃，铁水重量为270.3吨，向铁水中加入65.6吨的普通废钢。
本实施例中在转炉供氧量达到200m3-500m3的第一阶段内，加入第一批料，其中第一批料包括石灰：6888kg、镁球：1953kg；在转炉供氧量达到2500m3-2800m3的第二阶段内，加入第二批料，其中第二批料包括石灰：1968kg；在转炉供氧量达到6000m3-6300m3的第三阶段内，加入第三批料，其中第三批料包括石灰：984kg、碳化硅：1762kg。
当转炉供氧量为0m3-6000m3时，氧枪枪位为1.90m；当转炉供氧量为6000m3以上，且在副枪TSC测量结束前这一阶段内，氧枪枪位为2.00m；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点的这一阶段内，氧枪枪位为1.75m。在转炉供氧量达到0m3-2500m3时，氧枪的供氧流量为64000m3/h；在转炉供氧量达到2500m3-6000m3时，氧枪的供氧流量为57000m3/h；在转炉供氧量达到6000m3以上，且副枪TSC测量前，这一阶段内氧枪的供氧流量为64000m3/h；在副枪TSC测量期间，氧枪的供氧流量为33000m3/h；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点这一阶段，氧枪的供氧流量为64000m3/h。
在转炉供氧量达到0m3-3000m3时，向转炉内底吹氮气，且氮气流量为634m3/h；在转炉供氧量达到3000m3以上，且在副枪TSC测量结束这一阶段内，向转炉内底吹氩气，氩气流量为634m3/h；在副枪TSC测量结束后至副枪TSO开始测量这一阶段，向转炉内底吹氩气，且氩气流量为2020m3/h。冶炼过程无喷溅，钢水净重316.8t，副枪TSC测量温度1636.7℃，副枪TSO测量温度1683.1℃，终点钢水中的氧含量430ppm，化验钢水中P:0.0333％。
实施例4
本实施例的一种高磷IF钢高洁净度的冶炼方法，与实施例1基本一致，其不同之处在于，本实施例中铁水包括以下质量百分比的化学成分：C:4.67％，Si:0.45％，Mn:0.17％，P:0.096％， S:0.002％，V:0.024％，Ti:0.072％，其中铁水预处理后温度为1348℃，铁水重量为277吨，向铁水中加入58.26吨的普通废钢和8.87吨的渣钢。
本实施例中在转炉供氧量达到200m3-500m3的第一阶段内，加入第一批料，其中第一批料包括石灰：6951kg、镁球：1314kg；在转炉供氧量达到2500m3-2800m3的第二阶段内，加入第二批料，其中第二批料包括石灰：1986kg；在转炉供氧量达到6000m3-6300m3的第三阶段内，加入第三批料，其中第三批料包括石灰：993kg、碳化硅：1986kg。
当转炉供氧量为0m3-6000m3时，氧枪枪位为1.90m；当转炉供氧量为6000m3以上，且在副枪TSC测量结束前这一阶段内，氧枪枪位为2.00m；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点的这一阶段内，氧枪枪位为1.75m。在转炉供氧量达到0m3-2500m3时，氧枪的供氧流量为63000m3/h；在转炉供氧量达到2500m3-6000m3时，氧枪的供氧流量为57000m3/h；在转炉供氧量达到6000m3以上，且副枪TSC测量前，这一阶段内氧枪的供氧流量为63000m3/h；在副枪TSC测量期间，氧枪的供氧流量为32000m3/h；在副枪TSC测量结束后至冶炼终点这一阶段，氧枪的供氧流量为63000m3/h。
在转炉供氧量达到0m3-3000m3时，向转炉内底吹氮气，且氮气流量为564m3/h；在转炉供氧量达到3000m3以上，且在副枪TSC测量结束这一阶段内，向转炉内底吹氩气，氩气流量为564m3/h；在副枪TSC测量结束后至副枪TSO开始测量这一阶段，向转炉内底吹氩气，且氩气流量为1996m3/h。冶炼过程无喷溅，钢水净重319.1t，副枪TSC测量温度1604.4℃，副枪TSO测量温度1674.7℃，终点钢水中的氧含量429ppm，化验钢水中P:0.0285％。本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。
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