CN1011981B - 连续炼钢过程中的中间处理方法 - Google Patents

Abstract

一种用铁载体连续炼钢过程中的中间处理方法，所述的铁载体如生铁和/或废钢至少基本上是被预处理的，在此方法中，将熔体注入盛钢桶，以进行随后的冶金步骤，用添加助熔剂把冶金炉渣调整到如下成分：

20～77.2%FeO，最好为25.7～50%FeO

10～30%SiO₂

2～15%A1₂O₃

5～20%MgO

0.13～6.45%MnO，最好是0.5～5%MnO

1～10%CaO

0.1～5%Cr₂O₃

P+S为痕迹。

Description

本发明涉及一种用铁载体连续炼钢过程中的中间处理步骤，所述的铁载体如生铁和/或废钢至少基本上是经预处理的，在此方法中，将熔体注入盛钢桶，以进行随后的冶金步骤。

通常，用吹氧转炉或喷射氧的转炉从固态金属铁载体，尤其是从废钢、固态生铁、球团矿、海绵铁或其混合物等固态的金属铁载体生产出钢，因此为了获得所需要的熔融热，必须将含碳燃料吹入熔体。虽然在电弧炉中不用生铁水而用废钢很容易炼出钢来，但是，在这些情况下，电能的消耗是相当可观的，所以上述方法在经济上几乎是不合算的。在现行的转炉炼钢方法中，一般将氧气吹到熔体的面上或熔体内，这有可能使操作更快、成本更低。然而，这样的熔炼方法引起熔池内含有相当高的氧化物，一般以这样的方法产生的炉渣粘度相当高。如此高粘度的炉渣往往透气性极差，从而熔池中会出现强烈的起泡，并且有时会产生过沸腾。

本发明的目的是在本文开头所提到的典型熔炼过程中使用一种方法，以致可避免过分的沸腾反应，并且明显地减少起泡的危险性。本发明的目的还在于，当采用已被所述方法熔炼的钢水时有助于以后的精炼步骤及随后在盛钢桶内的冶金步骤，并且还可提高盛钢桶内铁的回收率。为此，本发明方法的基本要点是，通过添加助熔剂将冶金炉渣调整到如下成分：20～77.2% FeO，最好是25.7～50% FeO、10～30% SiO₂、2～15% Al₂O₃、5～20% MgO、0.13～6.45% MnO，最好是0.5～5% MnO、1～10% CaO、0.1～5% Cr₂O₃、P+S为痕迹。由于将冶金炉 渣调整到上述成分的范围内，所以除了改变炉渣成分使已知的粘度变化外，还意外地使力学的透气性受到有益的影响。不出所料地发现，当将炉渣成分调整到上述范围内时，可以阻止在形成气体的冶金反应中的炉渣起泡现象，应该注意到，这种炉渣乃是随后的冶金步骤的前提，例如放热反应和/或钢水熔池内硅含量的精确调整。

Fe和Mn在炉渣中大部分呈FeO和Mn的一氧化物。

就将熔体注入盛钢桶而言，若能把钢水温度和冶金炉渣温度调整到预定的温度，则有相当大的益处。大家都知道可以利用硅热还原反应使温度调整到一定的范围，其中采用FeSi可以达到所要求的温升。为了达到这样的一步，即在没有任何过沸腾危险和不产生过沸腾反应的情况下完成这样的硅热还原反应，以及还为了随后的硅热还原步骤，提供一种可以调整粘度和力学透气性的冶金炉渣是十分重要的。按照本发明方法熔炼，若后面的步骤是在把熔体注入盛钢桶时将放热反应的添加剂（例如Si、Al或放热反应的合金）加到熔体中，则具有很大的好处。基于本发明所提出的炉渣处理和上述的炉渣成分，有可能用技术上可沿用的盛钢桶容量处理大量的炉渣，因此避免了溢出盛钢桶的危险性。

就一个特别简单的方法而言，当按照本发明方法进行操作时，选自FeO-MgO-SiO₂渣系的化合物可以用作助熔剂，例如橄榄石或辉石，应该注意到最佳的助熔剂有镁橄榄石、原硅酸镁或原硅酸铁。在此方法中，对炉渣的粘度和熔点有明显的影响，同时达到高透气性，该透气性将减少盛钢桶内炉渣的起泡。诸如橄榄石或辉石的FeO-MgO-SiO₂渣系化合物也具有高熔点。由于同铁含量很高的酸性渣起反应，产生具有大约1100℃～1200℃熔点的化合物，因此在通常主要的温度下可稳妥地得到低粘度高透气性的炉渣。和通常使用的萤石相比，采用上述的助熔剂将有许多优点。萤石同样可以使石灰石转变成硅酸钙，但是反应速度和转变速度分别明显地低于采用镁橄榄石。当采用原硅酸镁和原硅酸铁时引 起的转变则更有利，并且产生一种基本上是中性的炉渣，从而保证盛钢桶外壳较长的有效寿命。硅酸盐的使用，尤其是原硅酸镁和原硅酸铁的使用同萤石比较，不会产生对环境有害的毒性气体。

高熔点镁橄榄石的使用将同SiO₂、CaO、FeO和Fe₂O₃一起导致熔点明显的降低，因此应该注意到混合热可以被充分利用。同硅（Silicone）反应产生更多数量的SiO₂，其推迟了硅酸二钙的形成，并且产生熔点较低的硅酸一钙。

尤其在具有含高铁量的酸性渣的高度精炼的钢熔体情况下，按照本发明所提出的方法改变炉渣成分有可能接着完成硅热还原反应或放热反应，而产生起泡或过沸腾的可能性极小。同时，有可能比较精确地预选出所要求的温度，有可能在将熔体注入盛钢桶之前，在熔炼炉内只有轻微过热的情况下完成操作。在这种情况下，有利的操作是，在出钢前或出钢过程中将CaO加到盛钢桶中。在出钢的开始阶段或出钢过程中，被加到盛钢桶中的CaO按照下面的等式与硅起反应并使熔池变热：1Kg Si+5.1Kg FeO+4Kg CaO＝4Kg Fe+6.1Kg（2CaO·SiO₂）+13816KJ。其于这种反应，一方面使炉渣加热，另一方面同时在废钢熔化接受器内铁的燃烧所形成的FeO炉渣再次得到部分还原。这样提高了金属的回收率。在此情况下，可以通过安装在盛钢桶底部的净化装置引入氩气搅拌金属熔池，以便使由炉渣内产生的热量基本上达到均匀分布，并防止因炉渣严重过热可能引起盛钢桶外壳的破坏。每吨金属使用4至16公斤CaO和2至8公斤Si是有益的，因此可以按照最佳方式进行硅热还原反应。如果CaO和Si使用的质量比约为4至1，则可以达到化学计算和定量的反应。

发现如下两种炉渣成分特别有利：

1.54% FeO、20% SiO₂、7% Al₂O₃、8% MgO、3.9% MnO、4% CaO、0.8% Cr₂O₃、S+P为痕迹;

2.40% FeO、20% SiO₂、7% Al₂O₃、8% MgO、3.9% MnO、4% CaO、0.8% Cr₂O₃、S+P为痕迹。

基于本发明的炉渣处理，有可能用FeSi把钢熔池的硅圆满地调整到所要求的数值，尤其是采用FeSi（75%）时，因此必须注意到，用FeSi将钢熔体的硅含量调整到0.15%至0.40%是有益的。

总之，按本发明进行炉渣处理完成这种操作则有可能在稍微过热的情况下，具体说是具有10至30℃的过热情况下进行熔体浇注，注意通过添加放热反应添加剂防止熔体在盛钢桶内的凝固，或至少可延迟其凝固。只有轻微过热程度的金属液可以流出废钢熔化接受器，而其过热温度为10至30℃，并且可将其与富FeO的炉渣一起注入收集桶内。该收集桶可先预热到1500至1600℃。第二阶段在盛钢桶内的冶金步骤希望的温升为以后进行处理步骤提供了可能性，例如这些步骤有：脱气步骤、LF处理以及在添加或不添加生铁的情况下在吹气转炉内的再精炼。在灌注盛钢桶的过程中，有可能逐步添加FeSi（75%）和石灰，或先把石灰引入空盛钢桶内并不断添加FeSi（75%）。

Claims (10)

1、用铁载体连续炼钢过程的中间处理方法，所述的铁载体如生铁和/或废钢至少基本上是经预处理的，在此方法中，将熔体注入盛钢桶，以进行随后的冶金步骤，其特征在于添加助熔剂把冶金炉渣调整到如下成分：

20～77.2% FeO，最好为25.7～50% FeO

10～30% SiO

2～15% Al₂O₃

5～20% MgO

0.13～6.45% MnO，最好是0.5～5% MnO

1～10% CaO

0.1～5% Cr₂O₃

P+S为痕迹。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于把熔体注入盛钢桶时，将诸如Si、Al或放热反应合金添加到熔体中。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将诸如橄榄石或辉石类的选自渣系FeO-MgO-SiO₂的化合物作为助熔剂添加。

4、根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于镁橄榄石、原硅酸镁或原硅酸铁被用作调整炉渣成分的助熔剂。

5、根据权利要求1至4中的任何一项所述的方法，其特征在于在10至30℃过热程度的情况下，将熔体注入盛钢桶，并且添加放热反应添加剂防止熔体在盛钢桶内凝固。

6、根据权利要求1至5中的任何一项所述的方法，其特征在于在出钢前或出钢过程中将CaO添加到盛钢桶内。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于CaO和Si使用的质量比约为4至1。

8、根据权利要求1至7中的任何一项所述的方法，其特征在于将炉渣调整到如下成分：

54%FeO

20%SiO₂

7%Al₂O₃

8%MgO

3.9%MnO

4%CaO

0.8%Cr₂O₃

S+P为痕迹。

9、根据权利要求1至7中的任何一项所述的方法，其特征在于将炉渣调整到如下成分：

40%FeO

20%SiO₂

7%Al₂O₃

8%MgO

3.9%MnO

4%CaO

0.8%Cr₂O₃

S+P痕迹。

10、根据权利要求1至9中的任何一项所述的方法，其特征在于用FeSi使钢熔体中的硅含量调整到0.15%至0.40%。