CN102212643B - 一种转炉少渣冶炼工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转炉少渣冶炼工艺，属于转炉炼钢领域，主要工艺特点是在转炉吹炼过程中回收脱碳渣、脱磷期与脱碳期高的脱磷率、倒出磷含量高的脱磷渣，可以达到降低转炉白灰消耗、降低钢铁料消耗的目的。转炉冶炼分为脱磷期、脱碳期；脱磷期较低流量吹炼，脱磷期结束后倒渣，除渣率大于30%；脱碳期结束留渣，回收脱碳渣，通过脱磷效率的增加降低了白灰加入量，随着冶炼炉次的增多，脱磷期白灰逐渐减少，脱碳期白灰逐渐增加，3~5炉后达到平衡，达到平衡后总白灰消耗量较正常冶炼降低30%~60%。

Description

一种转炉少渣冶炼工艺
技术领域
本发明涉及一种钢铁冶金炼钢工艺，特别适合转炉少渣冶炼方法。
背景技术
转炉冶炼承上启下，转炉铁损与炉渣渣量相关，白灰加入量的多少决定渣量的多少，因此降低白灰加入量对降低转炉冶炼成本具有重要意义。
通常情况下，转炉冶炼有3种冶炼工艺，单渣吹炼、双渣冶炼、转炉双联等工艺。对于单渣冶炼正常白灰加入量根据铁水硅含量控制白灰加入，通常加入量在40kg/t~60kg/t钢左右；双渣冶炼通常在硅含量较高的情况下采用，白灰加入量较单渣冶炼高；双联工艺一般采用同一转炉或者采用不同转炉，双联工艺白灰使用量较低，但需增加设备。
发明内容
本发明的目的就是在不增加设备的情况下：通过改进冶炼工艺，降低冶炼过程中白灰消耗、降低钢铁料消耗。
为实现发明目的，本发明提供一种转炉少渣冶炼工艺，方法如下：
（1）转炉吹炼分为脱磷期与脱碳期，脱磷期采用较低的供气强度，顶吹供气强度在2.0M3/min.t~3.2 M3/min.t之间；脱碳期采用较高的供气强度，顶吹供气强度在2.8 M3/min.t~4.0 M3/min.t之间；
（2）转炉底吹流量控制按照0.01M3/min.t~0.40M3/min.t控制，按供氧体积量计算顶吹供氧70%前底吹氮气，顶吹供氧70%以后使用氩气吹炼；
（3）脱磷期枪位控制按照1.2~1.6米进行控制，脱碳期枪位控制按照1.2~1.7米控制；
（4）渣料加入：矿石或烧结矿加入量吨钢5~30kg/t，轻烧按照5~15kg/t，石灰总加入量按照20~40kg/t控制；脱磷期碱度1.2~2.0控制；脱碳期白灰加入量碱度按照2.8~4.0控制；
（5）脱磷期结束倒出40%~60%的脱磷渣，出钢后利用炉内脱碳渣顶吹氮气溅渣护炉，剩余渣料留在炉内，作为下炉脱磷期渣料使用；
（6）脱磷期结束，铁水磷含量控制在0.045%以下，碳含量控制在2.0%以上；
（7）脱磷期结束铁水温度控制按1300℃~1400℃控制。
冶炼第一炉脱磷期白灰加入质量与脱碳期白灰加入质量比例控制在40%~60%，冶炼第二炉脱磷期白灰加入质量与脱碳期白灰加入质量比例控制在20%~45%，冶炼第三炉脱磷期白灰加入质量与脱碳期白灰加入质量比例控制在0%~30%。
脱碳期碱度的控制：脱磷期白灰加入量随炉渣循环次数的增加不断降低，脱碳期白灰加入量随炉渣循环次数的增加不断提高，炉渣循环3次~5次左右总白灰加入量达到平衡。
该工艺的主要特征为：（1）将转炉吹炼分为脱磷、脱硅处理和脱碳炼钢两个阶段；（2）在第一阶段脱磷处理结束后，倒炉将部分炉渣40%~60%倒出，然后进行第二阶段的脱碳吹炼；（3）脱碳吹炼结束后出钢，但炉渣保留在炉内，供下炉脱磷处理用；（4）为了防止下炉兑铁水时发生喷溅，在兑铁前先加入废钢、渣料、冷却剂等将炉内液渣冷却为固态。
采用该工艺不必对现有设备和炼钢车间布置做大的改动，而采用双联工艺则需对脱磷转炉出铁用钢包进行改造，转炉炼钢平台需“开孔”以使脱磷出铁后铁水包返回铁水装入跨进行装铁操作；采用该工艺由于脱磷后不倒出铁水，因此可采用常规废钢。而采用双联工艺则只能采用轻薄废钢；该工艺中间不倒出铁水，较双联可减少钢水温降50℃左右，脱碳吹炼阶段热量富裕，能够满足由于钢水真空精炼任务加重、促进夹杂物上浮等而需要高温出钢需要，转炉终点温度1680-1700℃；该工艺脱碳阶段炉渣量在50~60kg左右，较双联有较大增加，能够满足溅渣护炉工艺要求；与双联工艺基本相同，该工艺也具备大幅度降低石灰消耗、减少炉渣排放、增加生产稳定性、低成本生产洁净钢等优点，能够获得显著经济效益。采用该工艺，如在脱碳阶段添加足够渣料，能够满足生产低磷、超低磷钢的需要。
为了提高脱磷期脱磷效果，需要提高炉内铁水-顶渣的搅拌强度。提高渣—金搅拌强度的方法主要有以下几种：1）降低炉渣熔点与流动性，选择最优成渣路线，2）提高底吹搅拌强度，3）提高熔池供氧量，增加碳氧反应速度，通过大量生成CO气泡搅拌熔池。为了提高顶渣流动性，可以回收脱碳渣，回收的脱碳渣与脱磷过程加入的矿石提高了熔池供氧量，通过进一步降低顶枪枪位增加熔池搅拌力度，可以释放出大量CO气体，从而提高了渣—金界面脱磷反应。
脱磷期采用较低流量将脱磷期控制在5分钟到6分钟左右，通过回收脱碳渣，造流动性好的顶渣，并且采用分别多次加入矿石进行熔池供氧。在氧枪枪位的控制上采用低—高—低—低的控制模式，通过前期低枪位搅拌迅速预热熔化渣料，然后提高枪位增加熔池的FeO含量，最后通过低的枪位进行搅拌增加CO的释放。
炉渣碱度及炉料加入量的控制：白灰加入量按铁水硅含量进行调整，碱度按照2.2左右进行控制；冶炼第一炉时，正常操作，吹炼结束溅渣护炉后留渣，留渣量在60kg/t左右。由于该工艺白灰消耗可以节省30%以上；因此冶炼第二炉时，总的白灰加入量可以按第一炉白灰总量的70%以下加入；对于脱碳期渣量控制需要保证终渣量在60kg/t左右以及终渣碱度的要求，因此，随着白灰加入量的降低，脱磷期白灰加入逐渐降低，脱碳期白灰加入量逐渐增加。
由于转炉脱磷期采用较低流量控制，必须采用比正常工艺下更低的枪位搅拌30秒到1分钟左右，以保证炉渣预热与熔化，枪位控制也较正常冶炼低30cm左右，然后提高枪位20cm吹炼到2.5分钟左右，继续降低枪位10cm吹炼1.5分钟，剩余时间继续降低枪位10cm吹炼到脱磷期结束。脱磷期间第一批矿石在吹炼开始时加入，加入量在总量的1/2左右，剩余矿石分多批加入，总矿石加入量根据温度要求控制，加入量基本控制在15kg/t左右。
该专利具有以下优点：
1、白灰使用质量较正常单渣冶炼炉次降低30%~60%；
2、钢铁料降低吨钢9~11kg；
3、金属收得率增加1%左右。
实施例：
脱磷期氧枪枪位控制在1.2m~1.6m之间，顶吹供氧流量控制在17500 m3/h ~18000 m3/h之间，即供气强度在2.9~3.0 m3/mint之间。
表1铁水原料（质量百分比%）
  C% Si% Mn% P% S% 温度℃ 质量（吨） 废钢（吨）
实施例一 4.3 0.40 0.17 0.080 0.050 1335 96 12
实施例二 4.5 0.32 0.15 0.090 0.091 1317 96 11
实施例三 4.6 0.25 0.14 0.078 0.036 1278 100 9
实施例四 4.8 0.54 0.15 0.080 0.024 1306 95 14
实施例五 4.7 0.38 0.15 0.075 - 1322 95 11
表2脱磷期原料加入
实施例 矿石kg 白灰kg 轻烧kg 生石灰kg 萤石kg 供氧m3 吹炼时间
实施例一 1419 1563 1055 0 0 1640 5分30秒
实施例二 1003 2111 1345 0 0 1555 5分20秒
实施例三 0 1530 1235 1012 0 1658 5分34秒
实施例四 1642 1276 546 0 0 1345 4分29秒
实施例五 1412 1300 1102 359 0 1710 5分40秒
表3脱磷期结束铁水成分（质量百分比%）
炉号 C% P% Si% Mn% 温度℃
实施例一 2.60 0.022 0.010 - 1355
实施例二 3.11 0.024 0.025 - 1357
实施例三 3.20 0.027 0.030 - 1399
实施例四 2.97 0.022 0.022 0.05 1323
实施例五 2.81 0.024 0.014 0.07 1380
表4脱磷期结束铁水成分（%）
  TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 P2O5 R MnO
实施例一 14.2 11.04 20.98 38.13 8.94 1.82 3.3 1.80 6.18
实施例二 11.34 9.38 25.33 38.13 9.16 1.71 3.35 1.50 5.27
实施例三 21.54 21.39 24.29 34.61 6.47 0.85 1.6 1.42 2.83
实施例四 14.03 12.93 17.81 39.35 13.82 1.01 2.15 2.20 4.01
实施例五 9.49 8.69 23.03 37.19 12.81 1.22 2.65 1.62 4.27
表5脱碳期
炉号 白灰kg 矿石kg 吹炼时间 供氧M3 温度℃
实施例一 1441 261 8分 2553 1680
实施例二 1734 0 10分 2993 1685
实施例三 4551 132 9分20秒 3015 1704
实施例四 1442 0 10分 3022 1678
实施例五 1700 268 9分 2711 1680
表6转炉终点成分(质量百分比%)
炉号 C% P% Mn%
实施例一 0.083 0.004 0.07
实施例二 0.078 0.008 0.06
实施例三 0.041 0.008 0.04
实施例四 0.042 0.010 0.05
实施例五 0.056 0.007 0.07

Claims (2)

1.一种转炉少渣冶炼工艺，与现有转炉冶炼工艺相比，其特征在于：
（1）转炉吹炼分为脱磷期与脱碳期，脱磷期采用顶吹供气强度在2.9M3/min.t～3.2M3/min.t之间；脱碳期采用顶吹供气强度在2.8M3/min.t～4.0M3/min.t之间；
（2）转炉底吹流量控制按照0.01M3/min.t～0.40M3/min.t控制，按供氧体积量计算顶吹供氧70%前底吹氮气，顶吹供氧70%以后使用氩气吹炼；
（3）脱磷期枪位控制按照1.2～1.6米进行控制，脱碳期枪位控制按照1.2～1.7米控制；
（4）渣料加入：矿石或烧结矿加入量吨钢5～30kg/t，轻烧按照5～15kg/t，石灰总加入量按照20～40kg/t控制；脱磷期碱度1.2～2.0控制；脱碳期白灰加入量碱度按照2.8～4.0控制；
（5）脱磷期结束倒出40%～60%的脱磷渣，出钢后利用炉内脱碳渣顶吹氮气溅渣护炉，剩余渣料留在炉内，作为下炉脱磷期渣料使用；
（6）脱磷期结束，铁水磷含量控制在0.045%以下，碳含量控制在2.0%以上；
（7）脱磷期结束铁水温度控制按1300℃～1400℃控制。
2.根据权利1所述的工艺，其特征在于：白灰加入方式是：冶炼第一炉脱磷期白灰加入质量与脱碳期白灰加入质量比例控制在40%～60%，冶炼第二炉脱磷期白灰加入质量与脱碳期白灰加入质量比例控制在20%～45%，冶炼第三炉脱磷期白灰加入质量与脱碳期白灰加入质量比例控制在0%～30%。
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