CN101608250A - 一种喷吹co2气体控制转炉炼钢熔池温度的方法 - Google Patents

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陈伯瑜
汪灿荣
易操
柯建祥
王慧霞
吕明
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Abstract

一种喷吹CO2气体控制转炉炼钢熔池温度的方法，属于转炉炼钢领域，涉及转炉脱磷技术。本发明采用CO2气体(或CO2－O2混合气体)喷入转炉熔池，通过调节VCO2/(VO2+VCO2)比例实现熔池平稳升温。冶炼前中期(3～5min)，VCO2/(VO2+VCO2)比例控制在10％～100％，喷吹气体总流量为100～80000Nm3/h，此时采取底吹强搅拌，温度控制在1300～1400℃内。冶炼中期视脱硅及脱磷情况及熔池温度高低情况，调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，控制在10％～50％，喷吹气体流量为100～80000Nm3/h。本发明适用于30－300吨转炉炼钢，采用该方法，脱磷率能达到85％～95％，倒渣后回磷率小于3％。

Description

一种喷吹CO2气体控制转炉炼钢熔池温度的方法
技术领域
本发明属于炼钢领域，特别涉及一种转炉熔池控温方法。
背景技术
转炉炼钢过程冷却材料是不可或缺的，目前转炉冷却材料主要有废钢、生铁、矿石等。由于钢铁冷料市场价格波动较大，钢铁企业要在市场竞争中占据有利地位，不仅需要生产出优质的产品，还必须具备灵活控制自身成本的能力。因此炼钢厂实现原料多元化加入模式对降低生产成本显得非常必要。探索一种廉价高效的冷却剂调节炉内能量平衡是炼钢厂改变原料加入模式后考虑的首要问题。目前有关二氧化碳气体的工业回收技术已趋成熟，回收成本较低。结合全球二氧化碳温室效应的严峻考验，将工业回收的二氧化碳作为炼钢用气体冷却剂应用于转炉炼钢熔池控温。为实现炼钢厂节能、减排、创收增效的循环经济体系创造条件，其经济效益、社会效益显著。
由于转炉炼钢过程已经具备适合脱磷的动力学条件，而通常脱磷热力学条件欠佳。脱磷主要在冶炼前中期的低温条件下(1500℃以下)进行，熔池元素(C、Si、Mn、Fe等)氧化强放热反应造成熔池急剧升温易使转炉脱磷热力学条件受限制，造成转炉吹炼前中期脱磷率急剧下降，脱磷不稳定。因此，如何有效控制转炉脱磷期炼钢熔池平稳升温，保持较高脱磷率，在转炉原料多元化(特别是高硅铁水)冶炼条件下生产出质量稳定的超低磷钢一直是转炉炼钢生产的技术难点之一。
发明内容
本发明目的是为转炉炼钢熔池提供一种平稳控温的方法，实现转炉炼钢原料多元化，灵活控制炼钢成本；同时又提供一种转炉脱磷COMI(CO2 and O2mixed injection)炼钢工艺(如图1)，解决转炉吹炼前中期脱磷率急剧下降，脱磷不稳定、不易控制等技术问题。
一种喷吹CO2气体控制转炉炼钢熔池温度的方法，采用CO2气体(或CO2-O2混合气体)喷入转炉熔池，通过调节VCO2/(VO2+VCO2)比例实现熔池平稳升温。冶炼前中期(3～5min)，VCO2/(VO2+VCO2)比例控制在10％～100％，喷吹气体总流量为100～80000Nm3/h，此时采取底吹强搅拌，温度控制在1300～1400℃内。冶炼中期视脱硅及脱磷情况及熔池温度高低情况，调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，控制在10％～50％，喷吹气体流量为100～80000Nm3/h。
工艺过程包括以下步骤：
(1)、装入废钢和铁水，冶炼前中期以CO2和O2作为主气源，根据转炉熔池温度及铁水中硅、磷含量调节VCO2/(VO2+VCO2)的比例，控制范围在10％～100％，喷吹气体总流量为100～80000Nm3/h，同时采取底吹强搅拌。
(2)、视脱硅及脱磷情况及熔池温度高低，调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，控制在10％～50％，喷吹气体流量为100～80000Nm3/h。根据冶炼钢种决定是否倒渣，如冶炼低磷钢，则将脱磷渣倒掉50％～100％。
(3)、进入下一道脱碳工序；如倒渣，将造新渣，采用纯氧强脱碳工艺，完成吹炼过程。
采用该工艺方法，脱磷率可达85％～95％，倒渣后回磷率小于3％。
本发明原理是根据CO2与Fe、C反应为吸热反应，与Si、Mn的反应为微放热反应，相比O2与熔池元素(C、Si、Mn、Fe等)反应的热效应的差异特点。硅元素与CO2、O2的反应均是放热反应，但CO2与硅反应的放热量仅为O2与硅反应放热量的31.8％。理论计算可知，若利用纯CO2气体吹炼全铁水(C：4.5％，Si：0.55％，Mn：0.55％，P：0.108％)至半钢(C：2.7％，Si：0.06％，Mn：0.09％，P：0.025％)时，其中被氧化的元素放热量较纯O2氧化元素放热量约减少1.3*105MJ/t(钢)，即熔池温度相对降低约680℃。通过冶炼过程中调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，控制熔池升温速率，延长转炉冶炼前中期低温(1500℃以下)高效脱磷时间，为转炉前中期高效脱磷创造良好的热力学条件。
如图2所示：由于CO2与O2对转炉钢液熔池元素的热效应差异，随着VCO2/(VO2+VCO2)比例增大，熔池升温幅度越来越小，这将有利于脱硅、脱磷反应的进行。
本发明采用CO2气体(或CO2-O2混合气体)喷入转炉熔池，通过调节VCO2/(VO2+VCO2)比例实现炼钢熔池的有效控温。既可调节炼钢冷料加入量，实现转炉炼钢原料多元化，灵活控制炼钢成本；又为脱磷创造良好的热力学条件，提高脱磷效率。其优点在于即使在转炉底吹效果不佳的情况下，转炉顶吹CO2气体同样可以采用大流量、低枪位操作模式为转炉脱磷期保证良好的动力学与热力学条件。
附图说明
图1为COMI炼钢工艺流程图
图2为熔池温度随VCO2/(VO2+VCO2)比例变化图
具体实施方式
实施例1：
(1)、将28吨铁水及5吨废钢倒入转炉，铁水温度1300℃，根据熔池成分(C、Si、Mn、P)调节喷枪中VCO2/(VO2+VCO2)比例，比例范围为20％～50％，气体流量为6000～9000Nm3/h。喷吹约5min后，脱硅脱磷结束，进入脱碳期；
(2)、进入脱碳期后，调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，气体流量为7500～10000Nm3/h。然后取样及测温，准备出钢。
表133吨转炉冶炼参数对照表
  工序   [C]％   [Si]％   [P]％   检测温度/℃   要求温度/℃
  初始成分   4.38   0.85   0.105   1300   1280～1350
  脱硅脱磷后   3.80   0.07   0.024   1378   1350～1450
  脱碳后   0.08   --   0.012   1680   ＞1670
实施例2：
(1)、将135吨铁水及25吨废钢倒入转炉，铁水温度1320℃，根据熔池成分(C、Si、Mn、P)调节喷枪中VCO2/(VO2+VCO2)比例，比例范围为10％～50％，气体流量为24000～36000Nm3/h。喷吹约5min后，倒渣，造新渣，进入脱碳期；
(2)、进入脱碳期后，调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，气体流量为26000～36000Nm3/h，然后取样及测温，准备出钢。
表2160吨转炉冶炼参数对照表
  工序   [C]％   [Si]％   [P]％   检测温度/℃   要求温度/℃
  初始成分   4.21   1.02   0.103   1320   1280～1350
  脱硅脱磷后   3.85   0.09   0.026   1375   1350～1450
  脱碳后   0.10   --   0.009   1657   ＞1650
实施例3：
(1)、将110吨铁水倒入转炉进行全铁水冶炼，铁水温度1290℃，根据熔池成分(C、Si、Mn、P)调节喷枪中VCO2/(VO2+VCO2)比例，比例范围为15％～60％，气体流量为18000～28000Nm3/h。喷吹约5min后，倒渣，造新渣，进入脱碳期；
(2)、进入脱碳期后，调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，气体流量为21000～28000Nm3/h，然后取样及测温，准备出钢。
表3全铁水转炉冶炼参数对照表
  工序   [C]％   [Si]％   [P]％   检测温度/℃   要求温度/℃
  初始成分   4.15   0.95   0.108   1290   1280～1350
  脱硅脱磷后   3.72   0.05   0.024   1380   1360～1450
  脱碳后   0.07   --   0.008   1668   ＞1660

Claims (2)

1、一种喷吹CO2气体控制转炉炼钢熔池温度的方法，其特征在于采用CO2气体或CO2-O2混合气体喷入转炉熔池，通过调节VCO2/(VO2+VCO2)比例实现熔池平稳升温；冶炼前3～5min，VCO2/(VO2+VCO2)比例控制在10％～100％，喷吹气体总流量为100～80000Nm3/h，此时采取底吹强搅拌，温度控制在1300～1400℃内；冶炼中期视脱硅及脱磷情况及熔池温度高低情况，调整VCO2/(VO2+VCO2)比例，控制在10％～50％，喷吹气体流量为100～80000Nm3/h。
2、如权利要求1所述一种喷吹CO2气体控制转炉炼钢熔池温度的方法，其特征在于转炉喷吹二氧化碳15m3/t钢，能降低熔池温度30～50℃，喷吹二氧化碳30m3/t钢，能降低熔池温度80～120℃。
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