專利名稱：鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法

　　技術領域：

　　本發明涉及一種鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，主要是鐵水中V、Ti等 稀有的微量元素高效率用于微合金鋼的生產方法，屬于冶金技術領域。

　　背景技術：

　　微合金技術是提高鋼材綜合性能的有效的技術措施，是在普通碳鋼或普通高強 度低合金鋼化學成分的基礎上添加微量稀有合金元素，如V、Ti等元素，這些元素對鋼的一 種或幾種性能具有很強的或者顯著的影響，而其在煉鋼過程添加的量比鋼中傳統意義的合 金元素含量小1 2個數量級。V、Ti等用于煉鋼生產的微合金化材料，由于提取工藝復雜， 使用價值大，成本較高，由于釩鈦磁鐵礦為原料生產的鐵水中含有一定量的V、Ti等稀有元 素，Ti元素難于從鐵水中提取，造成資源浪費，鐵水中V元素經在轉爐提釩，90%的V被氧化 進入到釩渣中，釩渣提供給釩制品廠用于生產釩產品，釩產品的生產流程長，成本高，而半 鋼中剩余的釩在煉鋼過程進一步氧化，進入到鋼渣中，鋼渣中的釩不能得到利用，造成了部 分釩資源的浪費；因此，釩鈦磁鐵礦為原料生產的鐵水中V、Ti等稀有元素未能夠得到充分 高效利用。

　　發明內容

　　本發明目的是提供一種鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，使釩鈦資源得到 充分利用，增釩、增鈦且吸收率穩定，煉鋼成本低，增加鋼產量，解決背景技術中存在的上述 問題。本發明的技術方案是

　　鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，在煉鋼工序與精煉工序之間根據不同鋼種成 分要求和鐵水中釩、鈦元素的含量，計算好微合金化所需的鐵水用量，將所需含釩鈦鐵水直 接兌入鋼液中，將鐵水直接轉變為鋼水，實現短流程低成本生產微合金鋼，使鐵水中稀有元 素的高效充分利用，達到添加微合金元素的目的。本發明具體步驟如下含釩鈦鐵水，一部分含釩鈦鐵水進入轉爐提釩工序、煉鋼工 序，鋼水再進入精煉工序、連鑄工序；另一部分含釩鈦鐵水直接兌入鋼液中，一同進入精煉 工序、連鑄工序。分析鐵水成分，根據不同鋼種成分要求和鐵水中釩、鈦元素的含量，計算好微合金 化所需的鐵水用量，含釩鈦鐵水兌入鋼液中，然后進入LF爐精煉。煉鋼過程裝入量按過LF爐裝入量要求及鋼包情況減少3飛噸控制。低合金鋼終點控制最佳范圍為C < 0. 06%,中高碳鋼終點按正常拉碳控制，鋼水終 點P/S比正常爐次低0. 002個百分點控制。轉爐出完鋼之后，取包樣進行分析，并測量添加釩、鈦元素前的鋼液溫度。本發明在傳統的煉鋼生產流程的煉鋼工序與精煉工序之間，利用含釩鈦鐵水直接 向鋼液中添加V、Ti等稀有元素，工藝簡單，取消了鐵水提釩的工序，并將鐵水直接轉變為鋼水，實現短流程低成本生產微合金鋼，實現了鐵水中V、Ti等稀有元素的充分利用。鐵水消耗量計算公式

　　鐵水消耗量=K鋼液該元素目標含量一鋼液該殘余元素含量)x鋼水量}/{鐵水中 該元素含量χ吸收率一(鋼液該元素目標含量一鋼液該殘余元素含量)} 注吸收率范圍為95% 100%。本發明的有益效果從降低煉鋼生產成本角度出發，發揮含釩鈦鐵水的資源優勢， 采用含釩鈦鐵水向鋼包內兌鐵方式，直接將鐵水中[V]、[Ti]等稀有元素添加到鋼液中，附 帶向鋼液中添加[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]等有益元素，是一種高效降低成本的生產微合金鋼 的方法，并將鐵水直接轉變為鋼水，實現短流程低成本生產微合金鋼，使鐵水中V、Ti等稀 有元素的高效充分利用。同時，解決了鐵水中Ti元素難于提取回收利用的問題，減少了鐵 水中部分釩元素在提取過程中白白流失的問題。

　　圖1是本發明實施例的工藝流程圖。

　　具體實施例方式以下通過實施例對本發明作進一步說明。鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，在煉鋼工序與精煉工序之間根據不同鋼 種成分要求和鐵水中釩、鈦元素的含量，計算好微合金化所需的鐵水用量，將所需含釩鈦鐵 水直接兌入鋼液中，附帶向鋼液中增加C、Si、Mn、Cr等有益元素，并將鐵水直接轉變為鋼 水，實現短流程低成本生產微合金鋼，使鐵水中V、Ti等稀有元素的高效充分利用，達到添 加微合金元素的目的。實施例從高效、實用的角度出發，根據鋼種和鐵水成分計算鐵水倒入量，待鋼包車 開到預定地點后進行兌鐵操作，完成預處理作業后，將鋼包吊至LF爐進行進一步精煉處理。包括如下步驟

　　(1)挑選包口規則的鐵水罐，以保證折鐵時鐵流圓滑；

　　(2)選擇鐵水時要選擇V、Ti含量高、帶渣量少及溫度較高的鐵水；

　　(3)選好鐵水后，合金化之前必須進行取樣并及時分析鐵水成分；

　　(4)煉鋼過程控制裝入量按過LF爐裝入量要求及鋼包情況減少3飛噸控制；

　　低合金鋼終點控制最佳范圍為C < 0. 06%,中高碳鋼終點按正常拉碳控制，鋼水終點P/ S比正常爐次低0. 002個百分點控制；

　　低合金鋼出鋼過程不加增碳劑，出鋼嚴禁下渣。Si、Mn按正常配料； 爐前脫氧劑正常加入，如出現脫氧劑加入不足或大量下渣時，應在吹氬站先吹氬加脫 氧物質待泡沫渣消失后再進行兌鐵操作；

　　(5)按計算量向鋼液中兌入鐵水

　　(6)轉爐出完鋼合金化之前，取包樣進行分析，并測量合金化前后溫度；

　　(7)合金化后要做好鋼包及裝鐵包的保溫工作。具體實施例如下生產以HRB400為代表的含釩鋼筋，以下選取其中三爐HRB400鋼合金化過程的控制參

　　數

　　(1)轉爐吹煉控制情況

　　權利要求

　　1.一種鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，其特征是在煉鋼工序與精煉工序之 間根據不同鋼種成分要求和鐵水中釩、鈦元素的含量，計算好微合金化所需的鐵水用量，將 所需含釩鈦鐵水直接兌入鋼液中，將鐵水直接轉變為鋼水，實現短流程低成本生產微合金 鋼，使鐵水中稀有元素的高效充分利用，達到添加微合金元素的目的。

　　2.根據權利要求1所述之鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，其特征在于具體步 驟如下含釩鈦鐵水，一部分含釩鈦鐵水進入轉爐提釩工序、煉鋼工序，鋼水再進入精煉工 序、連鑄工序；另一部分含釩鈦鐵水直接兌入鋼液中，一同進入精煉工序、連鑄工序。

　　3.根據權利要求2所述之鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，其特征在于分析鐵 水成分，根據不同鋼種成分要求和鐵水中釩、鈦元素的含量，計算好微合金化所需的鐵水用 量，含釩鈦鐵水兌入鋼液中，然后進入LF爐精煉。

　　4.根據權利要求3所述之鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，其特征在于煉鋼過 程裝入量按過LF爐裝入量要求及鋼包情況減少3飛噸控制。

　　5.根據權利要求2所述之鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，其特征在于低合金 鋼終點控制最佳范圍為C < 0. 06%,中高碳鋼終點按正常拉碳控制，鋼水終點P/S比正常爐 次低0. 002個百分點控制。

　　6.根據權利要求2所述之鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，其特征在于轉爐出 完鋼之后，取包樣進行分析，并測量添加釩、鈦元素前的鋼液溫度。

　　全文摘要

　　本發明涉及一種鐵水稀有元素用于微合金鋼生產的方法，主要是鐵水中V、Ti等稀有的微量元素高效率用于微合金鋼的生產方法，屬于冶金技術領域。技術方案是從降低煉鋼生產成本角度出發，發揮含釩鈦鐵水的資源優勢，改變V、Ti等微合金元素的在微合金鋼中應用流程，使用含釩鈦鐵水向鋼包內兌鐵方式，直接將鐵水中[V]、[Ti]等稀有元素添加到鋼液中，附帶向鋼液中增加[C]、[Si]、[Mn]、[Cr]等有益元素，并將鐵水直接轉變為鋼水，實現短流程低成本生產微合金鋼，使鐵水中V、Ti等稀有元素的高效充分利用，是一種高效降低成本的生產微合金鋼的方法。本方法解決了含釩鈦鐵水中Ti元素難于提取回收利用的問題，避免鐵水中部分釩元素在提取過程部分流失的問題，具有增釩、增鈦且吸收率穩定，降低煉鋼成本，增加鋼產量的優點。

　　文檔編號C21C7/00GK102071349SQ20111000001

　　公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月1日 優先權日2011年1月1日

　　發明者國富興, 張興利, 白瑞國, 翁玉娟, 韓春良, 高海 申請人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司

　　專利名稱：一種實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法

　　技術領域：

　　本發明涉及一種實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，特別是一種利用爐氣中CO 含量變化實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，屬于冶金提釩技術領域。

　　背景技術：

　　轉爐提釩是在氧氣頂吹轉爐煉鋼設備和工藝的基礎上發展起來的一種冶煉工藝， 與轉爐煉鋼工藝的主要區別在于轉爐提釩的主要任務是“脫釩保碳”，在整個提釩過程中必 須將溫度控制在一定的范圍，通過加入冷卻劑控制熔池溫度，抑制碳氧反應，增強釩的氧化 反應形成釩渣。釩氧化是放熱反應，“低溫”有利于釩的氧化，溫度控制是實現脫釩保碳的 關鍵環節。從熱力學角度，碳和釩被氧化存在優先順序，優先順序主要根據熔池溫度的變化 而發生改變。碳和釩的氧化優先順序轉變溫度一般在1340°C 1400°C之間。在轉爐提釩 過程中，熔池溫度低時，鐵水中的釩優先被氧化。隨著供氧操作的持續，熔池溫度不斷升高。 當溶池溫度達到轉變溫度時，鐵液中碳開始優先氧化，進而降低渣中氧化鐵，抑制釩的進一 步氧化，甚至在碳劇烈氧化時，渣中的釩氧化物被碳還原再次進入半鋼中，從而降低了釩的 回收率。轉爐提釩具有反應速度快、冶煉周期短、釩渣品位高、生產效率高等優點。但同時 由于該過程是由傳質、傳熱、固體添加料的加熱和溶解、化學動力學、質量平衡與熱平衡等 子過程所組成的非常復雜的高溫冶金過程，影響終點成分和溫度的因素很多，不便于人工 手動控制。目前的轉爐提釩為人工經驗操作模式，主要是通過肉眼對火焰的觀察判斷溫度 上升速度，經常出現冷料加入過少造成熔池升溫過快，縮短釩氧化的最佳溫度區間，或冷料 加入過多造成的半鋼溫度低渣鐵分離不好，渣中Mfe高等問題。近幾年的轉爐提釩也證明， 憑經驗、憑感覺提釩的生產方式是導致釩渣質量、半鋼質量波動大的主要原因之一，因而成 為本領域亟待解決的技術問題之一。

　　發明內容

　　本發明目的是提供一種實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，提高提釩的主要技術 指標，延長釩氧化的最佳溫度區間，控制半鋼碳含量，提高釩的氧化率降和回收率，提高半 鋼質量，解決背景技術中存在的上述問題。本發明的技術方案是

　　一種實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，采用爐氣分析法，并將CO和02濃度曲線信號 連接到計算機上，形成連續性曲線；根據爐氣中CO含量的變化確定提釩吹煉過程冷卻劑的 加入時機，吹煉過程延長釩氧化的最佳溫度區間，與提釩模型中氧耗量相結合判斷提釩終 點ο本發明更具體步驟如下

　　(1)將爐氣分析儀采集到的CO和02濃度數據連接到工控計算機上，形成連續性濃度曲線.

　　一入 ，

　　(2)供氧量在提釩模型計算量的90%以內時，運用爐氣分析跟蹤CO含量變化，在爐氣中CO含量> 5%時，認為鐵液中碳和釩的氧化優先順序發生轉變，鐵液中碳開始優先氧化，抑 制釩的進一步氧化；此時，為保證鐵液中釩優先于碳的氧化，加入冷卻劑來調整熔池溫度， 保證提釩過程的脫釩保碳；

　　(3)供氧達到提釩模型計算量的90%以后時，當爐氣中CO含量> 5%時，不再加冷卻劑 調溫，保證熔池溫度不過低，減少爐渣中的金屬鐵；由于爐氣中CO含量達到10%后碳氧反應 劇烈，渣中的釩氧化物被碳還原再次進入半鋼中，會降低釩的回收率，因此，為防止造成過 度碳劇烈氧化，當CO含量達到10%時，作為提釩終點，停止吹煉。所說的冷卻劑為氧化鐵皮球，來調整熔池溫度。本發明原理“脫釩保碳”的理論根據，從熱力學角度來看，釩的氧化反應主要是間 接反應，即

　　2 [V] +3Fe0=(V203) +3 [Fe]

　　但是從各種元素氧化反應的自由能變化來看，釩與碳之間存在著選擇性氧化的問題， 即控制“脫釩保碳”的轉化溫度。2/3[V]+ C0g=l/3 (V203) + [C] -------AGe=-250170+153. 09T e 轉

　　Δ G=Δ G e +RTlnK=Δ G e +RT 轉 In [ (aC*al/3V203) / (a2/3V*Pco)]

　　當Δ Ge=O時，即-250170+153. 09Te轉=0時，碳和釩的氧化順序開始改變。因此Te 轉=250170/153. 09=1634K=1361°C。實際轉化溫度T轉是受釩濃度和氧分壓影響的一個變 量，一般在1340°C 1400°C之間。釩氧化是放熱反應，“低溫”有利于釩的氧化，溫度控制 是實現脫釩保碳的關鍵環節。在轉爐提釩過程中，熔池溫度過高時，碳開始優先氧化，進而 降低渣中氧化鐵，抑制釩的進一步氧化。總之，提釩以“脫釩保碳”為目標，要求抑制碳氧反 應。轉爐提釩是與轉爐煉鋼工藝的主要區別在于轉爐提釩的主要任務是“脫釩保碳”， 在整個提釩過程中必須將溫度控制在一定的范圍，通過加入冷卻劑控制熔池溫度，抑制碳 氧反應，增強釩的氧化反應形成釩渣。本發明的有益效果根據轉爐提釩的特點，運用爐氣分析跟蹤CO含量變化，判斷 熔池碳氧反應劇烈程度并及時采取措施控制熔池溫度，保證充分實現“脫釩保碳”。與背景 技術相比，本發明在同等鐵水條件下，半鋼碳可穩定控制在3. 70-3. 90%，平均值為3. 86%， 提高0. 14個百分點，為下道煉鋼工序提供穩定的半鋼條件，有效杜絕因半鋼煉鋼熱量不足 造成的終點后吹現象，以及因嚴重后吹引起的一系列的鋼水質量問題，如鋼水氧化性強、 夾雜物含量高、合金收得率低等問題。余釩可控制在0. 030-0. 050%之間，平均余釩達到 0. 039%，比背景技術余釩降低0. 004個百分點，釩氧化率達到81-9 ，平均值為85%，較背景 技術提高2個百分點，釩的回收率也相應增加，進一步提高提釩的主要技術指標。

　　圖1是本發明實施例一吹煉過程爐氣CO含量變化圖； 圖2是本發明實施例二吹煉過程爐氣CO含量變化圖3是本發明實施例三吹煉過程爐氣CO含量變化圖； 圖4是本發明實施例四吹煉過程爐氣CO含量變化圖。

　　具體實施例方式以下結合附圖，通過實施例對本發明作進一步說明。一種實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，適用于轉爐提釩工藝，選擇以含返鐵水 為主要原料，采用爐氣分析法，并將CO和02濃度曲線信號連接到計算機上，形成連續性曲 線；在吹煉過程中，根據爐氣中CO含量的變化確定提釩吹煉過程冷卻劑的加入時機，吹煉 過程延長釩氧化的最佳溫度區間，與提釩模型中氧耗量相結合判斷提釩終點，進一步提高 提釩的主要技術指標。本發明包括如下步驟

　　①在吹煉過程中，運用爐氣分析跟蹤CO含量變化，制作CO百分含量變化的連續曲線， 在爐氣中CO含量較高時，認為鐵液溫度較高，達到碳和釩的氧化優先順序發生轉變的溫 度，鐵液中碳開始優先于釩氧化，抑制釩的進一步氧化；此時，為保證鐵液中釩優先于碳的 氧化，加入冷卻劑氧化鐵皮球來調整熔池溫度，延長釩優先于碳氧化的溫度區間，保證吹煉 過程脫釩保碳；

　　②供氧量在提釩模型計算量的90%以內時，爐氣中CO含量>5%時，每次加入冷卻劑氧 化鐵皮球34kg/t半鋼([Si+Ti]含量高取中上限，反之取中下限)，來實現脫釩保碳，確保 爐氣中CO含量< 5% ；

　　③當供氧達到提釩模型的靜態計算量的90%后，為保證熔池溫度不過低，減少爐渣中 的金屬鐵，當爐氣中CO含量> 5%時；當CO含量達到10%時作為提釩終點，停止吹煉。同等鐵水條件下本發明與背景技術的提釩指標比較見下表

　　權利要求

　　1.一種實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，其特征在于采用爐氣分析法，并將CO和02 濃度曲線信號連接到計算機上，形成連續性曲線；根據爐氣中CO含量的變化確定提釩吹煉 過程冷卻劑的加入時機，吹煉過程延長釩氧化的最佳溫度區間，與提釩模型中氧耗量相結 合判斷提釩終點。

　　2.根據權利要求1所述之實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，其特征在于更具體步驟 如下(1)將爐氣分析儀采集到的CO和02濃度數據連接到工控計算機上，形成連續性濃度曲線；(2)供氧量在提釩模型計算量的90%以內時，運用爐氣分析跟蹤CO含量變化，在爐氣中 CO含量> 5%時，認為鐵液中碳和釩的氧化優先順序發生轉變，鐵液中碳開始優先氧化，抑 制釩的進一步氧化；此時，為保證鐵液中釩優先于碳的氧化，加入冷卻劑來調整熔池溫度， 保證提釩過程的脫釩保碳；(3)供氧達到提釩模型計算量的90%以后時，當爐氣中CO含量>5%時，不再加冷卻劑 調溫，保證熔池溫度不過低，減少爐渣中的金屬鐵；由于爐氣中CO含量達到10%后碳氧反應 劇烈，渣中的釩氧化物被碳還原再次進入半鋼中，會降低釩的回收率，因此，為防止造成過 度碳劇烈氧化，當CO含量達到10%時，作為提釩終點，停止吹煉。

　　3.根據權利要求1或2所述之利實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，其特征在于所說 的冷卻劑為氧化鐵皮球，來調整熔池溫度。

　　4.根據權利要求3所述之利實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，其特征在于供氧量在 提釩模型計算量的90%以內時，爐氣中CO含量> 5%時，每次加入冷卻劑氧化鐵皮球34kg/ t半鋼，來實現脫釩保碳，確保爐氣中CO含量< 5%。

　　全文摘要

　　一種實現脫釩保碳的轉爐提釩控制方法，屬冶金提釩技術領域。采用爐氣分析法，并將CO和O2濃度曲線信號連接到計算機上，形成連續性曲線；根據爐氣中CO含量的變化確定提釩吹煉過程冷卻劑的加入時機，吹煉過程延長釩氧化的最佳溫度區間，與提釩模型中氧耗量相結合判斷提釩終點。在同等鐵水條件下，本發明半鋼碳可穩定控制在3.70-3.90%，平均值為3.86%，提高0.14個百分點，為下道煉鋼工序提供穩定的半鋼條件，有效杜絕因半鋼煉鋼熱量不足造成的終點后吹現象，以及因嚴重后吹引起的鋼水質量問題；余釩控制在0.030-0.050%之間，平均余釩達到0.039%，余釩降低0.004個百分點，釩氧化率達81-92%，平均值為85%，較背景技術提高2個百分點，釩的回收率也相應增加，進一步提高提釩的主要技術指標。

　　文檔編號C21C5/36GK102127614SQ20111000001

　　公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月1日 優先權日2011年1月1日

　　發明者張興利, 杜建良, 白瑞國, 翁玉娟, 韓春良, 高海 申請人:河北鋼鐵股份有限公司承德分公司