[發明專利]一種真空感應爐加錳礦直接合金化的方法

有效

• 申請號: 201410478566.5
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN105483321B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 呂春風;尚德禮;廖相巍;倪翀奕;康磊;李宏杰;張維維;常桂華
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C22C33/06
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所21213
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于煉鋼工藝領域，特別涉及一種真空感應爐在煉鋼過程中加錳礦代替錳合金或金屬錳進行直接合金化的煉鋼方法。

背景技術

錳是鋼中的五大元素之一，也是鋼鐵材料中的重要合金元素，在鋼中起到重要的不可替代的作用。目前，真空感應爐在煉鋼過程中進行錳合金化的方法是采用含錳的鐵合金如錳鐵、硅錳鐵或金屬錳在廢鋼原料完全熔化后進行錳合金化。這種采用含錳的鐵合金或金屬錳進行錳合金化的工藝非常成熟，在感應爐煉鋼過程中的操作和控制也較容易，錳的收得率高且穩定。但是，錳合金或金屬錳價格較貴，煉鋼過程中采用錳合金或金屬錳進行錳合金化的成本較高，而且熔煉錳合金或金屬錳是一個高耗能、高污染的過程，需消耗大量的能源，并造成環境污染。

近年來，隨著全世界及我國對環境保護的重視，鋼鐵企業每年在環保方面的投入越來越大，建設“綠色型鋼鐵企業”迫在眉睫。另外，由于近幾年鋼鐵行業市場形勢非常嚴峻，“降本增效”成了目前鋼鐵行業的又一重要課題。面對環保和成本的雙重壓力，有些企業嘗試在轉爐煉鋼過程中采用錳礦進行直接合金化。因為在轉爐煉鋼過程中通常也是采用含錳的鐵合金如錳鐵、硅錳鐵或金屬錳在出鋼或精煉過程中進行錳合金化。但由于轉爐鋼水和渣的氧化性較高，錳的收得率較低，通常在50％以下。而且添加錳礦會使鋼渣的氧化性增加，侵蝕爐襯。另外，轉爐采用錳礦直接還原合金化通常還需要配合雙渣或雙聯工藝，增加煉鋼成本，降低生產效率。而真空感應爐不存在氧化性氣氛，不會增加鋼水的氧含量，非常適合錳礦的直接還原合金化。

專利公開號CN 102168160B公開了一種使錳礦直接還原合金化的轉爐煉鋼工藝，該方案是基于轉爐雙渣法煉鋼工藝，通過減少廢鋼加入量、采用高槍位軟吹操作，倒爐后投入錳礦并減少第二批渣料的加入量等工藝調整方法，實現錳礦在轉爐內的直接還原合金化。該專利解決了現有以錳系合金為原料的合金化路線成本高及錳系合金生產過程能耗高、污染大等問題；但錳合金的收得率較低，最高只有47％。

“錳礦還原技術在寶鋼轉爐上的應用”介紹了寶鋼300t轉爐采用雙聯工藝配合進行錳礦直接還原合金化的工藝。該工藝是在脫磷爐采用BRP脫磷工藝，終點磷含量小于目標成品磷的基礎上，在脫碳爐內加入錳礦進行直接還原合金化，結果錳的平均收得率為61％。該工藝錳的收得率雖然較高，但需要轉爐采取雙聯工藝配合，因而綜合能耗和成本較高。

發明內容

本發明提供一種真空感應爐加錳礦直接合金化的方法，旨在以錳礦代替錳合金或金屬錳進行鋼水的錳合金化，達到降低煉鋼成本、減少環境污染，實現錳礦在真空感應爐內的直接還原合金化。

為此，本發明所采取的解決方案是：

一種真空感應爐加錳礦直接合金化的方法，其特征在于：

1、工藝步驟：加廢鋼原料→通電加熱并抽真空→鋼水脫氧及合金化→加錳礦和還原劑→出鋼。

2、真空感應爐在加入錳礦和還原劑前，真空度按常規操作控制，碳含量按所煉鋼種的中、下限控制，鋼液溫度按高于所煉鋼種上限20℃控制，氧含量按小于0.0030wt％控制。

鋼水中的碳含量按照所煉鋼種的中、下限控制是為了避免后續加入錳礦和還原劑碳后鋼液增碳造成成分不合格。鋼液溫度按照高于所煉鋼種上限20℃控制，是由于鋼液加入錳礦和還原劑后會導致溫降，而且更高的溫度會使錳礦和還原劑熔化更快、反應更加充分。控制鋼液氧含量小于0.0030％重量百分比，是使錳礦加入時鋼液有一個良好的還原性條件，促進錳礦充分還原，提高錳的收得率。

3、真空感應爐出鋼前5min加入錳礦和還原劑，以保證錳礦和還原劑加入后有足夠的時間熔化和反應。錳礦加入量按鋼水的初始錳含量和溫度、錳礦中的錳含量和鋼種對錳含量的要求確定，所加入的還原劑為碳，加入量按錳礦中MnO含量、錳礦加入量和能將錳礦中的氧化錳完全還原確定。

4、鋼水加入錳礦和還原劑后，將真空感應爐功率調至最大，并按真空感應爐所能達到的極限真空度控制。在加入錳礦和還原劑后迅速將爐子的真空度提升到所能達到的極限真空度，是由于高的真空度更有利于鋼液的脫氧，可更大程度地降低鋼液及渣中的氧含量，為錳礦的直接還原合金化創造更有利的條件。重要的是高的真空度可增大碳氧反應的強度，使鋼中加入的還原劑碳最大程度地還原錳礦使金屬錳進入到鋼液中，提高錳的收得率。

5、真空感應爐出鋼方式為真空狀態下進行。真空狀態下出鋼可保證鋼水在出鋼過程中不被氧化，更重要的是真空狀態下出鋼可保證錳礦中已被還原進入鋼水中的錳不被氧化，提高錳的收得率。