CN100351401C - 转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法 - Google Patents

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Abstract

一种转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，属炼钢工艺技术领域，所要解决的技术问题是在无需增设专用设备且不影响现行转炉生产节奏的同时，去除熔渣中的硫磷有害物质，实现熔渣的炉内循环利用，降低造渣料的消耗及电耗，同时减少炉渣对环境的污染。依次按如下工序进行：a.调整炉渣、出钢：使终点熔渣中FeO含量大于12%，分渣出钢；b.加入碳质或硅质还原剂；c.溅渣护炉：加入还原剂5-10秒降枪溅渣，供氮强度2.8-4.8Nm3/t·min；d.结束溅渣并完成炉内脱磷。无需设备改造，节省了熔渣出炉产生的能耗、渣耗和附加操作，形成高效低耗的溅渣护炉技术集成，实现了资源的再利用，减少了废钢渣造成的环境污染。

Description

转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法
技术领域
本发明涉及一种转炉炼钢过程脱除熔渣中磷的方法，特别是溅渣护炉过程中气化脱除转炉熔渣中磷的方法，属于炼钢生产工艺技术领域。
背景技术
炼钢造渣的主要目的之一是将钢中的硫磷转移到熔渣中。熔渣中的硫或磷含量一旦达到临界值(即硫容量或磷容量)，则该熔渣就失去脱硫脱磷能力，应将其弃掉，重新造渣。
目前，转炉炼钢生产中大多使用溅渣护炉技术，即，将出钢后的熔渣留在炉内，用氧枪吹入高压氮气将部分熔渣溅射、粘附在炉衬上，从而起到保护炉衬的作用。该方法一方面可提高转炉寿命，同时利用一部分熔渣，减少废弃钢渣排放量，降低对环境造成的污染。已有研究表明，仅靠现行的溅渣护炉过程本身就能去除熔渣中60-80％的硫。但磷在熔渣中以磷酸盐的形式存在，溅渣护炉过程本身不能去除熔渣中的磷，且连续溅渣后易出现后续冶炼炉次的钢液磷超标。为解决这一问题，已有人提出采用处理后再利用的方法，即，将转炉渣在热态下经脱磷脱硫处理后回装转炉再进行炼钢。但该方法需要专用的加热炉等设备在转炉外对炉渣进行处理，再回装入炉循环利用，因而设备投资高、能耗高、工序复杂、生产效率低。如果能将硫和磷从熔渣中去除，那么该熔渣就可循环使用。进而，如果熔渣中硫和磷的去除过程能在转炉内完成并排出炉外，则熔渣就能不出炉而在转炉内循环使用，不仅减少废弃炉渣的排放量，还可降低造渣料消耗、节约能源，提高劳动生产率。有鉴于此，寻找一种溅渣护炉过程中脱除熔渣中磷的方法，是解决转炉炼钢生产中熔渣循环利用问题，实现无废或少废冶金生态工业的有效途径。
发明内容
本发明目的是克服上述已有技术中存在的问题而提供一种转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，在无需增设专用设备且不影响现行转炉生产节奏的同时，去除熔渣中的硫磷有害物质，从而实现熔渣的炉内循环利用，降低造渣料的消耗及电耗，同时减少炉渣对环境的污染。
本发明所要解决的技术问题采用下述方案实现：
一种转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，它依次按如下工序进行：
a.调整炉渣、出钢：使终点熔渣中FeO含量大于12％，分渣出钢，炉内不留残钢；
b.加入还原剂：根据熔渣中磷含量，按0.8-1.0磷当量加入碳质还原剂，或按1.2-1.4磷当量加入硅质还原剂；
c.溅渣护炉：加入还原剂5-10秒钟内开始降枪溅渣，供氮强度为2.8～4.8Nm3/t·min；
d.结束溅渣及脱磷：当炉口开始出现小渣块或溅渣4-5分钟后结束溅渣过程，并完成炉内脱磷。
上述转炉溅渣护炉过程中加入还原剂后，由于熔渣粘度提高，为防止炉底升高，所述溅渣护炉工序中枪位降低为1.2-1.6m。
上述转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，所述碳质还原剂的组分按重量百分含量计为：C 64.0，MgO 17.2，CaO 10.3，SiO2 3.5，挥发份、杂质5.0；所述硅质还原剂的组分按重量百分含量计为：Si 48.3，Fe 44.0，SiO2 3.1，挥发份、杂质4.6。
本发明在转炉溅渣护炉过程中用高压氮气通过氧枪冲击出钢后留在炉内的熔渣而形成泡沫渣，进而被高压氮气击碎飞溅起来、粘结在炉衬表面，此过程为炉内气化脱除熔渣中的硫和磷提供必要的热力学和动力学条件：大量的流动氮气可以降低气化反应处的分压，满足了气化反应的热力学条件；气相交换率很高的泡沫渣以及在高速氮气流中运动着的被高压氮气击碎的渣滴，为气化反应提供了必要的动力学条件。
高温条件下，用碳质、硅质还原剂还原熔渣中的磷酸盐产物是气体P2，对普通转炉熔渣来说，其平衡分压受温度、炉渣成分影响，炼钢温度下可以达到10-1Pa数量级；普通溅渣护炉条件下，选用合适的碳质、硅质还原剂，可以在4-5分钟的溅渣时间内，脱除熔渣中30-50％的磷。
其主要反应方程分子式为：(CaS)+3/2{O2}＝{SO2}+(CaO)
                        (P2O5)+5C＝{P2}+5{CO}
                        (P2O5)+5/2Si＝{P2}+5/2(SiO2)
与现有技术相比，本发明具有如下技术进步效果：
(1)借助现有转炉炼钢工艺已普遍采用的溅渣护炉设备，无需要增设专用设备和设备改造；
(2)无需外加热源，可以充分利用熔渣自身所具有的热量完成工艺过程；
(3)充分利用溅渣护炉过程伴生的良好的热力学、动力学条件，气化脱硫脱磷反应速率大、反应彻底，可以在现有工艺的溅渣护炉时间内达到目标要求；
(4)熔渣脱除硫和磷有害元素与溅渣护炉操作同时进行，对现有转炉冶炼和溅渣护炉操作影响小，不影响生产节奏，节省了熔渣出炉产生的能耗、渣耗和附加操作，形成高效低耗的溅渣护炉技术集成，生产效率高，易于推广应用；
(5)实现了资源的再利用，减少了废弃钢渣对环境造成的污染。
具体实施方式
本实施例为150t转炉以低拉碳和高拉碳两种方式控制终点，其工艺依次按如下工序进行：
a.调整炉渣、出钢：冶炼接近终点时，提高枪位，调整熔渣中FeO含量，使FeO含量大于12％以保证熔渣的流动性，测温、取样，合格后，向转炉内投掷挡渣球，挡渣出钢，炉内不留残钢；
b.加入还原剂：按0.8-1.0磷当量由高架料仓加入碳质还原剂，本实施例加入量为188kg，也可按1.2-1.4磷当量由高架料仓加入硅质还原剂350kg，其化学组成如表1所示；
c.溅渣护炉：加入还原剂8秒钟开始降枪溅渣，供氮强度为3.8Nm3/t·min；随着熔渣粘度提高，采用较正常溅渣护炉枪位稍低的供N2枪位，以防止炉底升高。
d.结束溅渣及脱磷：观察炉口，当炉口有小渣块随炉气溅出时，或溅渣4～5分钟后提枪、关闭N2阀门，结束溅渣过程，同时也完成了转炉内的气化脱磷。
本发明的脱磷效果如表2所示。
表1碳质、硅质还原剂化学成分一览表
  成分含量，wt％   C/Si   Fe   MgO   CaO   SiO2   其它
  还原剂   64.0   -   17.2   10.3   3.5   5.0
  硅质还原剂   48.3   44.0   -   -   3.1   4.6
表2脱磷效果一览表
  成分，wt％ CaO MgO SiO2 FeO R 还原剂   P 脱磷率，％
  溅渣前   溅渣后
低拉碳   43.7～48.6   8.1～10.8   15.2～17.9   18.0～25.6   2.5～3.5 C质   2.1～3.0 ～1.2   42.9～59.9
高拉碳   42.0～51.6   7.8～9.9   14.0～21.8   12.1～17.5   2.4～2.9 Si质   1.9～2.7 ～1.2   36.2～57.3

Claims (3)

1.一种转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，其特征在于：它依次按如下工序进行：
a.调整炉渣、出钢：使终点熔渣中FeO含量大于12％，分渣出钢，炉内不留残钢；
b.加入还原剂：根据熔渣中磷含量，按0.8-1.0磷当量加入碳质还原剂，或按1.2-1.4磷当量加入硅质还原剂；
c.溅渣护炉：加入还原剂5-10秒钟内开始降枪溅渣，供氮强度为2.8～4.8Nm3/t·min；
d.结束溅渣及脱磷：当炉口开始出现小渣块或溅渣4-5分钟后结束溅渣过程，并完成炉内脱磷。
2.根据权利要求1所述的转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，其特征在于：在所述溅渣护炉工序中，枪位降低为1.2-1.6m。
3.根据权利要求1或2所述的转炉溅渣护炉过程中气化脱除熔渣中磷的方法，其特征在于：所述碳质还原剂的组分按重量百分含量计为：C 64.0，MgO 17.2，CaO10.3，SiO2 3.5，挥发份、杂质5.0；所述硅质还原剂的组分按重量百分含量计为：Si 48.3，Fe 44.0，SiO2 3.1，挥发份、杂质4.6。
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