CN102876834B - 一种半钢转炉炼钢终渣的改质方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半钢转炉炼钢终渣的改质方法，在转炉炼钢的全过程配合底吹供气模式，在出钢前根据终点钢水氧活度先后加入预定量的第一改质物质和第二改质物质，静置后出钢，其中，第一改质物质为碳质还原材料，第二改质物质为镁质材料。本发明克服了采用改质剂对终渣进行改质成本高、效果不明显的缺点，使用低成本的炼钢辅料替代转炉终渣的调整剂或改质剂，并通过对底吹供气强度的调整达到终点调渣和降低炉渣中全铁含量的双重目的。不仅操作简单、成本低，在工艺及技术上切实可行，而且有效地降低了渣中全铁含量，从而降低了铁损，可推广应用到国内其它钢铁企业的生产中，具有很好的推广应用前景。

Description

一种半钢转炉炼钢终渣的改质方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种半钢转炉炼钢终渣的改质方法。

背景技术

随着炼钢技术的不断进步，对转炉炼钢终点炉渣（即终渣）进行改质的技术已在各大钢铁企业中得到了应用。在现有的终渣改质技术中，主要是通过加入改质剂来实现对炉渣的改质。改质剂的加入方式分为吹炼结束后出钢前加入转炉和出钢后加入转炉两种方式，改质后的终渣粘度增大，流动性变差，出钢时能有效的防止转炉下渣进入钢包，污染钢水；高粘度及较高MgO含量的炉渣通过溅渣护炉能有效的附着在炉衬上对转炉炉衬起到保护的作用，减缓冶炼时炉渣对炉衬的侵蚀，从而延长转炉寿命。

随着终渣改质技术的不断发展，在转炉终渣改质剂中除了含有较高的MgO含量外，还配加了部分还原剂以还原渣中铁的氧化物以降低铁损，如公开号为CN102296141A的中国专利文献“一种转炉炼钢终渣改质剂及其使用方法”中就配加了5-15wt%的焦炭粉，其加入方式为转炉停吹后至出钢前加入，加入量为20-40Kg/t_渣,且根据转炉下渣量在钢包渣面继续补加改质剂对钢包渣进行改性提高钢水纯净度。从其改质剂的组分来看，该改质剂成本较高。

半钢冶炼是目前常用的一种冶炼方法，提钒后的半钢中碳的质量百分含量低（3.4-4.0wt%），半钢中硅、锰等发热成渣元素含量均为痕迹，渣系组元单一、成渣速度慢。因此，与普通铁水炼钢相比，半钢炼钢终渣中全铁含量更高、铁损更大。虽然半钢冶炼的转炉终点也使用碳质改质剂进行炉渣改质并达到了控制下渣和溅渣护炉的目的，但终渣的全铁含量仍然较高，波动在19-21wt%之间，倒渣后铁损较大；同时随着钢铁产品利润的不断下降，降低成本成为各大钢铁企业关注的焦点。采用普通炼钢原料配加还原剂加工而成的终渣改质剂的价格是普通辅料（高镁石灰，焦炭粉等）的3-5倍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低终渣的改质成本并达到终点调渣和降低炉渣中全铁含量目的的半钢转炉炼钢终渣的改质方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种半钢转炉炼钢终渣的改质方法，在转炉炼钢的全过程配合底吹供气模式，在出钢前根据终点钢水氧活度先后加入预定量的第一改质物质和第二改质物质，静置后出钢，其中，第一改质物质为碳质还原材料，第二改质物质为镁质材料。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，所述底吹供气模式具体为在炼钢前期采用相同的第一供气强度，所述第一供气强度为0.03-0.05m³/(min·t_钢)；待补吹结束后立即提高供气强度至第二供气强度并持续至出钢，所述第二供气强度为0.07-0.08m³/(min·t_钢)；出钢后采用第三供气强度，所述第三供气强度为0.03-0.05m³/(min·t_钢)。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，在补吹结束后测定所述终点钢水氧活度。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，测出所述终点钢水氧活度后立即向转炉内加入第一改质物质，10-30秒后再加入第二改质物质。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，当终点钢水氧活度小于300ppm时，加入第一改质物质1.0-2.5Kg/t_渣、第二改质物质1.5-2.5Kg/t_渣；当终点钢水氧活度为300-600ppm时，加入第一改质物质2.5-3.5Kg/t_渣、第二改质物质2.5-3.5Kg/t_渣；当终点钢水氧活度为600-800ppm时，加入第一改质物质3.5-4.5Kg/t_渣、第二改质物质3.5-5.0Kg/t_渣；当终点钢水氧活度大于800ppm时，加入第一改质物质5.0-6.5Kg/t_渣、第二改质物质5.0-6.5Kg/t_渣。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，加入第一改质物质和第二改质物质后静置1-2min后再出钢。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，所述第一改质物质为无烟煤，以重量百分比计，所述无烟煤中含有不小于90wt%的固定碳，无烟煤的粒度为3-15mm。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，所述无烟煤的粒度优选为5-10mm。

根据本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法的一个实施例，所述第二改质物质为高镁石灰，以重量百分比计，所述高镁石灰含有45-60%的MgO、30-50%的CaO及余量杂质，高镁石灰的粒度为20-50mm。

本发明克服了采用改质剂对终渣进行改质成本高的缺点，在出钢前适量加入转炉炼钢常用的原材料，并通过对底吹供气强度的调整达到终点调渣和降低炉渣中全铁含量的双重目的。本发明的方法能有效降低铁损，操作简单、成本低。

具体实施方式

在下文中，将结合具体示例来详细说明本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法。

根据本发明示例性实施例的半钢转炉炼钢终渣的改质方法是在转炉炼钢的全过程配合底吹供气模式，在出钢前根据终点钢水氧活度先后加入预定量的第一改质物质和第二改质物质，静置后出钢。其中，第一改质物质为碳质还原材料，第二改质物质为镁质材料。第一改质物质与炉渣发生反应，还原炉渣中的氧化铁，第二改质物质则用于改善炉渣的流动性，以减少出钢时的下渣。

依据本发明，上述碳质还原材料可以为无烟煤、类石墨、石油焦增碳剂等材料，上述镁质材料可以为高镁石灰、白云石等含镁矿，本发明不限于此。

在本发明的一个示例性实施例中，第一改质物质为无烟煤，所述无烟煤需含有不小于90%的固定碳，第二改质物质为高镁石灰，所述高镁石灰需含有45-60%的MgO、30-50%的CaO及余量杂质。本实施例所使用的无烟煤和高镁石灰均为炼钢常用的辅料，方便获取且成本较低，使用这两种材料配合调渣不用另外添加设备且成本低廉；另外无烟煤中的碳含量及高镁石灰中的镁含量相对较高，加入量较少，加入后对熔池温度影响不大。加入无烟煤和高镁石灰可以有效地降低改质成本，通过配合专用的底吹供气模式并静置一定时间后出钢，可以最终达到终点调渣和降低炉渣中全铁含量的双重目的。

在本发明的一个示例性实施例中，所述无烟煤的粒度可以为3-15mm且优选为5-10mm；所述高镁石灰的粒度可以为20-50mm。对于上述粒度要求的主要考虑在于两个方面：一方面，粒度过小时物料通过高位料仓加入时会被风机抽走；另一方面，粒度过大时，物料加入后会直接进入钢水，第一改质物质起不到还原渣中氧化铁的目的，反而会使钢液增碳，该粒度范围能使其进入渣中而进不到钢液里。

在本发明的一个示例性实施例中，上述底吹供气模式具体为在炼钢前期采用相同的第一供气强度，第一供气强度为0.03-0.05m³/(min·t_钢)；待补吹结束后立即提高供气强度至第二供气强度并持续至出钢，第二供气强度为0.07-0.08m³/(min·t_钢)；出钢后采用第三供气强度，第三供气强度为0.03-0.05m³/(min·t_钢)。其中，炼钢前期即为底吹供气开吹至补吹的阶段，补吹结束至出钢的过程中则采用上述较高的第二供气强度，在出钢后的非生产阶段则采用较低的第三供气强度。上述供气模式的设置主要是为了保证冶炼过程的平稳并加强熔池搅拌，在补吹后加入第一改质物质时提高供气强度是为了增大底吹搅拌强度，待加入第一改质物质后增加碳与氧化铁反应的动力学条件，促进渣钢界面反应，从而降低渣中全铁含量。

在本发明的一个示例性实施例中，在补吹结束后测定终点钢水氧活度，具体可以采用副枪进行终点钢水氧活度的测定。优选地，在测出终点钢水氧活度后立即向转炉内加入第一改质物质，10-30秒后再加入第二改质物质。先加入第一改质物质是为了加入后使其与钢渣充分接触并反应，后加入第二改质物质主要是为了改变炉渣粘度，改善其流动性，减少出钢时的下渣。一般常用的改质剂往往是将碳质还原材料和镁质材料混合后制得，调渣时再一起加入转炉，其效果不佳主要是因为加入该改质剂后突然改变了炉渣的流动性，其中的碳质还原材料难于与炉渣接触并发生反应，从而达不到还原渣中氧化铁的目的。本发明通过先后加入第一改质物质和第二改质物质，可以有效且充分地发挥各自的作用，达到最佳的改质效果。

在出钢前加入第一改质物质和第二改质物质的步骤要求在补吹结束后测定终点钢水氧活度并根据该终点钢水氧活度确定所需加入的第一改质物质和第二改质物质的量。具体地，在本发明的一个示例性实施例中，当终点钢水氧活度小于300ppm时，加入第一改质物质1.0-2.5Kg/t_渣、第二改质物质1.5-2.5Kg/t_渣；当终点钢水氧活度为300-600ppm时，加入第一改质物质2.5-3.5Kg/t_渣、第二改质物质2.5-3.5Kg/t_渣；当终点钢水氧活度为600-800ppm时，加入第一改质物质3.5-4.5Kg/t_渣、第二改质物质3.5-5.0Kg/t_渣；当终点钢水氧活度大于800ppm时，加入第一改质物质5.0-6.5Kg/t_渣、第二改质物质5.0-6.5Kg/t_渣。其中，主要是根据终点钢水氧活度的范围来估判渣中的全铁含量，然后根据全铁含量估算所需要的第一改质物质；第二改质物质的加入量主要是根据终点钢水氧活度，另外还需考虑炉渣的状态和长期的经验来确定的。

优选地，在本发明的一个示例性实施例中，加入第一改质物质和第二改质物质后在较高的第二供气强度下使转炉在吹炼位待钢水静置1-2min后再出钢。其中，静置的主要目的是为了延长反应时间，减低渣中全铁含量，若时间过短起不到作用，若时间太长影响生产节奏。

下面结合具体示例进一步描述本发明的示例性实施例。若无特别说明，具体实施方式中所涉及的百分比含量均为质量百分比。

实施例1：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为200t。在冶炼前期采用的底吹供气强度为0.03m³/(min·t_钢)，补吹结束后立即提高供气强度至0.07m³/(min·t_钢)，并利用副枪测定终点钢水氧活度为200ppm，此时根据终点钢水氧活度向转炉内加入无烟煤1.5Kg/t_渣，30秒后加入高镁石灰2Kg/t_渣，并使钢水在0.07m³/(min·t_钢)的供气强度条件下静置1min后出钢。出钢时下渣量为2Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为18.2%。

对比实施例1：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为200t。在冶炼全程采用的底吹供气强度为0.03m³/(min·t_钢)，补吹结束利用副枪测定终点钢水氧活度为234ppm，向转炉内加入改质剂2.5Kg/t_渣后直接出钢。出钢时下渣量为2.5Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为19.7%。

实施例2：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为200t。在冶炼前期采用的底吹供气强度为0.05m³/(min·t_钢)，补吹结束后立即提高供气强度至0.08m³/(min·t_钢)，并利用副枪测定终点钢水氧活度为400ppm，此时根据终点钢水氧活度向转炉内加入无烟煤3Kg/t_渣，30秒后加入高镁石灰3Kg/t_渣，并使钢水在0.08m³/(min·t_钢)的供气强度条件下静置1.5min后出钢。出钢时下渣量为3Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为17.9%。

对比实施例2：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为200t。在冶炼全程采用的底吹供气强度为0.05m³/(min·t_钢)，补吹结束利用副枪测定终点钢水氧活度为432ppm，向转炉内加入改质剂3Kg/t_渣后直接出钢。出钢时下渣量为3.5Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为19.8%。

实施例3：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为120t。在冶炼前期采用的底吹供气强度为0.04m³/(min·t_钢)，补吹结束后立即提高供气强度至0.075m³/(min·t_钢)，并利用副枪测定终点钢水氧活度为700ppm，此时根据终点钢水氧活度向转炉内加入无烟煤4Kg/t_渣，30秒后加入高镁石灰4.5Kg/t_渣，并使钢水在0.075m³/(min·t_钢)的供气强度条件下静置2min后出钢。出钢时下渣量为3Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为17.3%。

对比实施例3：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为120t，在冶炼全程采用的底吹供气强度为0.04m³/(min·t_钢)，补吹结束利用副枪测定终点钢水氧活度为708ppm，向转炉内加入改质剂3.5Kg/t_渣后直接出钢。出钢时下渣量为3.2Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为19.1%。

实施例4：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为120t。在冶炼前期采用的底吹供气强度为0.04m³/(min·t_钢)，补吹结束后立即提高供气强度至0.07m³/(min·t_钢)，并利用副枪测定终点钢水氧活度为900ppm，此时根据终点钢水氧活度向转炉内加入无烟煤5.5Kg/t_渣，30秒后加入高镁石灰5Kg/t_渣，并使钢水在0.07m³/(min·t_钢)的供气强度条件下静置1.5min后出钢。出钢时下渣量为2.8Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为18.1%。

对比实施例4：

某厂以提钒后的半钢为原料进行炼钢，转炉公称容量为120t。在冶炼全程采用的底吹供气强度为0.04m³/(min·t_钢)，补吹结束利用副枪测定终点钢水氧活度为912ppm，向转炉内加入改质剂4Kg/t_渣后直接出钢。出钢时下渣量为3.2Kg/t_钢，取样检验炉渣中的全铁含量为19.3%。

根据以上实施例可知，采用本发明的半钢转炉炼钢终渣的改质方法后可降低终点炉渣全铁含量约1个百分点，且能有效减少出钢时下渣量，减少炉渣对钢液的污染，在实现炉渣改质降低出钢下渣的同时有效地降低了终渣的全铁含量，降低了铁损。

综上所述，本发明克服了采用改质剂对终渣进行改质成本高的缺点，在出钢前适量加入转炉炼钢常用的原材料，并通过对底吹供气强度的调整达到终点调渣和降低炉渣中全铁含量的双重目的。本发明的方法能有效降低铁损，操作简单、成本低，在工艺及技术上切实可行，使用低成本的炼钢辅料替代转炉终渣的调整剂或改质剂，有效地降低了渣中全铁含量，从而降低铁损，可推广应用到国内其它钢铁企业的生产中，具有很好的推广应用前景。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (5)

1.一种半钢转炉炼钢终渣的改质方法，其特征在于，在转炉炼钢的全过程配合底吹供气模式，所述底吹供气模式具体为在炼钢前期采用相同的第一供气强度，所述第一供气强度为0.03-0.05m³/(min·t_钢)；待补吹结束后立即提高供气强度至第二供气强度并持续至出钢，所述第二供气强度为0.07-0.08m³/(min·t_钢)；出钢后采用第三供气强度，所述第三供气强度为0.03-0.05m³/(min·t_钢)；

在出钢前根据终点钢水氧活度先后加入预定量的第一改质物质和第二改质物质，静置后出钢，其中，在补吹结束后测定所述终点钢水氧活度并且立即向转炉内加入第一改质物质，10-30秒后再加入第二改质物质，所述第一改质物质为碳质还原材料，第二改质物质为镁质材料，

并且，当终点钢水氧活度小于300ppm时，加入第一改质物质1.0-2.5Kg/t_渣、第二改质物质1.5-2.5Kg/t_渣；当终点钢水氧活度为300-600ppm时，加入第一改质物质2.5-3.5Kg/t_渣、第二改质物质2.5-3.5Kg/t_渣；当终点钢水氧活度为600-800ppm时，加入第一改质物质3.5-4.5Kg/t_渣、第二改质物质3.5-5.0Kg/t_渣；当终点钢水氧活度大于800ppm时，加入第一改质物质5.0-6.5Kg/t_渣、第二改质物质5.0-6.5Kg/t_渣。

2.根据权利要求1所述的半钢转炉炼钢终渣的改质方法，其特征在于，加入第一改质物质和第二改质物质后静置1-2min后再出钢。

3.根据权利要求1所述的半钢转炉炼钢终渣的改质方法，其特征在于，所述第一改质物质为无烟煤，以重量百分比计，所述无烟煤中含有不小于90wt%的固定碳，无烟煤的粒度为3-15mm。

4.根据权利要求3所述的半钢转炉炼钢终渣的改质方法，其特征在于，所述无烟煤的粒度优选为5-10mm。

5.根据权利要求1所述的半钢转炉炼钢终渣的改质方法，其特征在于，所述第二改质物质为高镁石灰，以重量百分比计，所述高镁石灰含有45-60%的MgO、30-50%的CaO及余量杂质，高镁石灰的粒度为20-50mm。