一种提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法技术

本发明专利技术属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，本申请调整了废钢的加入时机，由转炉吹炼前调整至转炉吹炼末期，加入废钢时刻及之后的钢水温度控制在1600℃以上，高温下C的还原性强于Mn，因此废钢中Mn的氧化烧损率低，另外加入废钢之后继续吹氧脱碳维持钢水温度在1600～1670℃范围内，并且吹氧时间为3

【技术实现步骤摘要】
一种提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及一种提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法。

技术介绍

[0002]热轧螺纹钢是目前使用量最大的建筑用钢材，年使用量约为2亿吨，若通过转炉炼钢工艺优化提高螺纹钢初炼钢水中的余锰量0.1％，根据锰合金的价格进行计算，能提高经济效益20亿元/全国
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年，经济效益巨大。
[0003]根据转炉炼钢常识，铁水及废钢中的合金元素在不同温度下的氧化次序为：当t＜1400℃时，元素的氧化顺序为：Si、V、Mn、C、P、Fe；当1400＜t＜1530℃时，元素的氧化顺序为：Si、C、V、Mn、P、Fe；当t＞1530℃时，元素的氧化顺序为：C、Si、V、Mn、P、Fe；因此在转炉冶炼初期，Mn被迅速氧化，并释放出大量的热，随着温度的升高，C的还原性逐渐超过Mn，在转炉冶炼后期，C能将炉渣中(MnO)还原为单质Mn，引起“余锰”增加，当炉渣中的(FeO)和(MnO)含量一定时，钢水温度越高，钢中“余锰”越高，也即铁水及废钢中的锰元素留存在钢水中的越多。
[0004]目前普遍采用在转炉开始冶炼前将废钢加入转炉炉内的方法，具体的为：先摇炉至炉体倾斜一定角度，使炉门口朝向兑废钢一侧，然后利用行车将废钢斗内的废钢通过炉门口加入转炉内，然后兑入铁水，降下氧枪对转炉炉内进行吹氧冶炼操作，持续吹氧10
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15min，在该模式下，由于废钢是转炉开吹前加入炉内的，因此在转炉冶炼初期，Mn被迅速氧化，生成的MnO进入炉渣中，后期随着炉温的升高，虽然会由部分MnO还原生成Mn单质，但是由于转炉冶炼后期的高温段时间短，温度t＞1600℃的时间只有约1～2min，因此只有约20
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30％的MnO发生还原反应，铁水及废钢中Mn元素的回收率仍较低，大量有益金属元素被氧化烧损掉进入炉渣中，有益合金元素的回收率低。
[0005]中国专利文献CN105543440A(201511009302.6)公开了一种高锰铁水的去碳保锰转炉冶炼方法，包括铁水废钢配比、初期硅当量控制、炉渣碱度控制和自由氧化锰(MnO)还原、终点还原自由氧化锰中的锰金属。上述专利的原理主要是采用高锰铁水进行冶炼并提高废钢中的Mn含量，终点时控制渣中FeO含量在8～15％，控制渣中碳含量大于或等于0.07％，提高终点温度在1679～1965℃，控制钢渣界面反应(MnO)+【Fe】＝(FeO)+【Mn】和(MnO)+【C】＝CO+【Mn】正向进行，从而促使渣中自由氧化锰还原进入钢水，铁水中残锰回收率控制在65～73％，实现转炉冶炼冶炼过程去碳保锰操作促使渣中自由氧化锰还原进入钢水。另外，中国专利文献CN105483314A(201610006870.9)公开了一种提高转炉终点残锰含量的控制方法，用的铁水为中高磷铁水，生产HRB400钢筋用钢。在氧气顶吹转炉内采用单渣工艺进行冶炼。转炉冶炼工艺路线为：加入废钢、铁水—脱磷脱碳—转炉出钢。通过控制冶炼枪位、渣量、终渣全铁含量以及终点成分和温度，其中转炉吹炼终点温度为：1650～1670℃，炉渣的全铁质量百分含量为9～13％。在保证脱磷效果的前提下，残锰的收得率为50～58％。优点在于，通过降低枪位，加强搅拌，有利于炉渣中MnO的还原，在提高残锰的同时，使
磷含量满足钢种要求。
[0006]上述专利均是通过提高转炉吹炼终点温度以及控制炉渣的全铁质量百分含量等手段促进对MnO的还原，但是上述专利所公布的技术中均是在转炉吹炼前加入废钢，由于废钢为冷料，在转炉吹炼前加入废钢会导致转炉冶炼前期升温速度慢(低温阶段，铁水中的Mn被迅速氧化，并释放出大量的热)，并且转炉冶炼后期钢水高温段(在转炉冶炼后期，C能将炉渣中MnO还原为单质Mn)的持续时机短，在热力学上不利于促使渣中自由氧化锰还原进入钢水。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对以上问题，本专利技术提供一种提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，主要包括对废钢的种类、加入时刻和转炉钢水温度进行调整控制，通过提高转炉冶炼过程中钢水高温段的持续时间，以达到通过去除钢水中C元素来保护钢水中Mn元素不被氧化的目的；并通过缩短转炉中废钢熔化后的吹氧时间，以减少废钢熔化所形成的钢水进入转炉顶部与氧气进行接触的机会，降低了废钢中Mn元素的氧化烧损率。
[0008]本专利技术所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，包括以下步骤：
[0009]S1、对废钢进行压块处理，控制废钢的体积和密度使其在钢水中3～5min内融化，并使废钢的密度大于钢水的密度；
[0010]S2、调整废钢的加入时机，转炉开吹前不加入废钢，在转炉吹炼末期向转炉内加入废钢，废钢加入前转炉钢水温度为1600～1650℃，钢水中C元素的质量百分浓度控制在1.1～1.6％范围内，炉渣中MnO的质量百分浓度控制在4～6％范围内，通过控制钢水中C元素的质量百分浓度和炉渣中MnO的质量百分浓度，使C+MnO
→
CO+Mn反应向正向进行，以促进炉渣中的MnO被还原；
[0011]S3、加入废钢后继续吹氧脱碳，使钢水温度始终处于1600～1670℃范围内，持续3～5min。
[0012]本专利技术的技术方案还有：步骤S1中，所用废钢为废旧钢筋。本申请调整了废钢加入种类，转炉废钢加入种类调整为钢筋压块，钢筋压块由废旧钢筋压制而成，废旧钢筋的成份体系与钢水目标成份体系基本相同，其所含有的合金元素均是螺纹钢是需要的，能最大程度的与钢水目标成份进行匹配，绝大部分废旧钢筋中的Mn含量为1.2～1.5％，能提高加入转炉中的锰元素总量，且该部分锰元素为未被氧化的锰单质形态存在。
[0013]本专利技术的技术方案还有：步骤S1中，将废旧钢筋压制成的正方体式块状物，钢筋的规格范围为直径Φ12
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28mm，钢筋压块的密度为2
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4g/cm3，钢筋压块的长宽高均为400
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500mm。通过控制钢筋压块的密度、尺寸以及钢筋的规格，保证该尺寸、空隙度下的钢筋压块在1600℃钢液中3～5min就能完全熔化时间，其中，钢筋压块体积越小越好，单个钢筋压块的体积越小，熔化速度越快，但会使废钢加工成本上升。
[0014]本专利技术的技术方案还有：所述废旧钢筋包括HRB335、HRB400E、HRB500E、HRB600中的一种或多种。由于废旧钢筋中的Mn含量高，并且废旧钢筋在钢水底部熔化，所形成钢液中的Mn元素被氧化的机会少，废旧钢筋中Mn元素的回收率达到80％以上，并且废旧钢筋中的Nb、V等金属元素的回收率大于50％。
[0015]本专利技术的技术方案还有：步骤S2中，控制钢水中C元素的质量百分浓度控制在1.1～1.6％、钢水温度1600～1650℃的方法为：转炉开吹前不加入废钢，石灰加入总量控制在20
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25kg/吨钢
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炉，白云石加入总量控制在7
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9kg/吨钢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对废钢进行压块处理，控制废钢的体积和密度使其在钢水中3～5min内融化，并使废钢的密度大于钢水的密度；S2、调整废钢的加入时机，转炉开吹前不加入废钢，在转炉吹炼末期向转炉内加入废钢，废钢加入前转炉钢水温度为1600～1650℃，钢水中C元素的质量百分浓度控制在1.1～1.6％范围内，炉渣中MnO的质量百分浓度控制在4～6％范围内；S3、加入废钢后继续吹氧脱碳，使钢水温度始终处于1600～1670℃范围内，持续3～5min。2.根据权利要求1所述的提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，其特征在于：步骤S1中，所用废钢为废旧钢筋。3.根据权利要求2所述的提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，其特征在于：步骤S1中，将废旧钢筋压制成的正方体式块状物，钢筋的规格范围为直径Φ12
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28mm，钢筋压块的密度为2
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4g/cm3，钢筋压块的长宽高均为400
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500mm。4.根据权利要求2所述的提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，其特征在于：所述废旧钢筋包括HRB335、HRB400E、HRB500E、HRB600中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的提高螺纹钢初炼钢水中余锰量的方法，其特征在于：步骤S2中，控制钢水中C元素的质量百分浓度控制在1.1～1.6％、钢水温度1600～1650℃的方法为：转炉开吹前不加入废钢，石灰加入总量控制在20
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【专利技术属性】
技术研发人员：李雪峰，刘洪银，雷洲，杨普庆，李玉功，李婕，苏晓明，梁辉，徐尚富，孙建卫，吕霞，吴秀军，孙庆亮，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：