CN102888483B - 一种铁水搅拌脱硅的方法 - Google Patents
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Abstract
一种铁水搅拌脱硅的方法，属于铁水预处理技术领域。该方法是分为降搅拌桨低速搅拌、加脱硅剂、搅拌桨高速搅拌脱硅，搅拌桨停止搅拌等四步完成，脱硅量在0.05%～0.40%之间。搅拌桨是由钢结构外包耐火材料构成的四叶或三叶的搅拌桨。固体脱硅剂通过喷吹装置以喷粉的方式加入铁水液面上。搅拌分为一直旋转、旋转停顿再旋转、旋转停顿再反向旋转三种方式，在上述三种搅拌方式旋转过程中搅拌桨可以上升或下降一定高度。可将铁水中的Si含量由0.50%左右降至0.20%，脱硅率达到50%以上。本方法亦可用于铸造生铁之脱硅精炼。
Description
技术领域
本发明属于铁水预处理技术领域，特别是涉及一种铁水搅拌脱硅的方法，适用于在转炉、电炉炼钢前对铁水实施脱硅的预处理，亦可用于铸造生铁之铁水脱硅精炼。
技术背景
钢铁冶炼和铸造生铁过程的脱硅有利于有效降低炼钢成本，提高产品质量。由于脱硅工艺、材料和设备的局限，目前国内冶金行业的工业化生产中，整体还没有达到采用脱硅技术的水平。未经脱硅处理或处理不到位的铁水在后继工序中存在渣量大、铁损多等问题，不利于转炉技术经济指标的提升，也不利于冶炼纯净优质钢。
一种曾被采用的脱硅方法是在高炉出铁沟内直接加入脱硅剂。这种做法简便易行，但脱硅剂用量大，铁水降温大，效果不稳定。脱硅渣易被冲入到铁水包中，存在扒渣时渣铁分离困难的问题。此外，处理时产生的大量浓烟污染环境，影响作业视线，不利于人身健康。预脱硅向炉内脱硅的方向发展，产生了喷枪在铁水而上的顶喷法和喷枪插入铁水的喷吹法等。这二种方法中，处理剂与铁水的反应动力学条件较差，脱硅率偏低，且使用气态氧也产生了较严重的溢渣和环境等问题，采用的厂家日渐稀少。例如，有的钢铁公司采用了向专用转炉或包内吹氧脱硅的方法，具有一定的脱硅效果。但是实验发现，这种做法普遍存在渣铁分离困难，产生挂炉挂包严重等缺陷。加上实施这种工艺投资大，操作复杂，耗时长等因素，并不适合推广应用。发明专利CN 1435495A公开了一种高炉铁水预处理脱硅的方法，包括专用脱硅装置、分步吹氧方法以及脱硅剂的加入，实现了铁水分步吹氧、机械搅拌、自动排渣的炉前脱硅的工艺。这种方法需要一种介于高炉和铁水罐之间的专门的装置或者容器，存在着设备占地大、耐火材料消耗高等缺陷，同时这种方法需要吹气态氧，会造成较严重的环境污染，不利于可持续发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁水搅拌脱硅的方法，克服了上述方法设备占地大、耐火材料消耗高、环境污染等缺陷。
本铁水搅拌脱硅方法是分为降搅拌桨低速搅拌、加脱硅剂、搅拌桨高速搅拌脱硅，搅拌桨停止搅拌等四步完成，脱硅量在0.05重量%~0.40重量%之间。
本发明技术方案步骤如下：
步骤1：降搅拌桨低速搅拌，铁水罐进入铁水预处理工位，铁水液面到罐沿的净空高度在1.2m~1.8m，扒渣，搅拌桨降入铁水内搅拌，搅拌桨是由钢结构外包耐火材料构成的四叶或三叶的搅拌桨，用机械电动装置控制其升降和旋转，搅拌桨叶距铁水罐底留有安全距离，即插入深度D与铁水的深度H之比0.45～0.60之间，转速从0到70r/min。
步骤2：加脱硅剂，将固体脱硅剂通过喷吹装置以喷粉的方式加入铁水液面上，脱硅剂由粒状的烧结矿或氧化铁皮、石灰和萤石粉组成的混合料组成，脱硅剂的组分(重量百分比)为:CaO 0-50%，SiO2 0-20%，Fe2O3(或FeO) 30-100%，CaF2 0-20%，加入量根据脱硅量确定，每脱0.10%的硅加入烧结矿6.5±1.0kg/t铁水和混合料1.6±0.4kg/t铁水，或每脱0.10%的硅加入氧化铁皮4.6±0.9kg/t铁水和混合料1.7±0.4kg/t铁水，加入点在距漩涡中心1/4～1/2半径处，期间搅拌桨依旧维持低速搅拌70r/min。
步骤3：搅拌桨高速搅拌脱硅，搅拌桨在固定的插入深度下以旋转停顿再反向旋转、一直旋转、旋转停顿再顺向旋转三种方式其中的一种方式旋转，搅拌时间5～10min。
在上述三种搅拌方式旋转过程中搅拌桨可在固定的铁水插入深度D（插入深度指搅拌桨叶片底面距铁水罐底之间的距离）下旋转，也可以在这三种旋转方式下变化插入深度，即搅拌桨可以上升或下降一段距离，以铁水不剧烈飞溅和搅拌桨保持与罐底的安全距离为标准，这一距离的范围是插入深度D与铁水的深度H之比0.45～0.60之间，最优地，这一距离的范围是插入深度D与铁水的深度H之比0.50～0.55之间。
在固定插入深度下以三种方式旋转时，其搅拌能力大小依次为旋转停顿再反向旋转方式、一直旋转方式、旋转停顿再顺向旋转方式。脱硅量在0.20%～0.40%之间时选用旋转停顿再反向旋转方式，脱硅量在0.10重量%～0.30重量%之间时选用一直旋转方式，脱硅量在0.05重量%～0.15重量%之间时选用旋转停顿再顺向旋转方式。
旋转停顿再反向旋转方式的转速从0到150r/min再到负150r/min；
一直旋转方式的转速从70 r/min到150r/min；
旋转停顿再旋转方式的转速从0到150r/min，停顿时间0～30s，将脱硅剂卷入铁水液面中心漩涡内，脱硅剂和铁水中的硅发生脱硅反应。
最优地，旋转停顿再反向旋转方式的转速从0到130r/min再到负130r/min，中间停顿时间0～20s；
一直旋转方式的转速从110 r/min到130r/min；
旋转停顿再旋转方式的转速从0到130r/min，停顿时间0～20s。
步骤4：搅拌桨转速由高速的130 r/min或150r/min在30s之内变到0，提升出铁水外，停止搅拌，搅拌的效果是实现脱硅量质量分数范围在0.05重量%~0.4重量0%之间，扒除脱硅渣。
优点与积极效果
本发明对比现有技术具有以下特点:
(1)、铁水中的硅与固体氧在机械搅拌作用下的反应更加充分，脱硅效果更好。
(2)、在铁水进入转炉或电炉前，可将铁水中的硅含量由0.30重量%～0.60重量%降至0.10重量%～0.30重量%，从而大幅度降低下道工序转炉炼钢的渣量。
(3)、本方法同时还有一定的脱磷作用，脱磷率在0～10%。
(4)、操作简单，实用性强，非常适合在国内各种规模炼钢企业中推广，亦可用于铸造生铁之铁水脱硅精炼。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。其中，粉罐车1、铁质粉料储存仓2、供气装置3、钙质粉料储存仓4、喷粉加料泵5、可伸缩加料管6、搅拌桨7、铁水罐8、铁水罐车9。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1
本例进行了5罐脱硅作业。铁水烧结矿脱硅路线为：铁水罐——少量扒渣——降搅拌桨搅拌——烧结矿和混合料加料——搅拌脱硅——提桨停止搅拌——扒渣。铁水处理罐的内高度为4120mm，包口直径3100mm，铁水罐净空高度平均1.25m。烧结矿粉T.Fe>55%，混合料为石灰和萤石的混合粉，混合质量比为9:1，石灰粉CaO>85%；萤石粉CaF2>85%，见表1、表2和表3。脱硅剂原料配比及加入量如表4。
表1 烧结矿成分
| Fe2O3/% | FeO/% | T.Fe/% | CaO/% | SiO2/% |
| 67.3 | 6.0 | 55.4 | 10 | 4 |
表2 石灰粉成分
| CaO/% | SiO2/% | MgO/% |
| 85.76 | 1.28 | 3.54 |
表3 萤石粉成分
| CaF2/% | SiO2/% | S/% |
| 85.76 | 1.28 | 0.035 |
表4 脱硅剂用量关系
| 铁水ΔSi/% | 烧结矿/kg/t铁 | 混合料/kg/t铁 |
| 0.10 | 6.5 | 1.6 |
| 0.15 | 9.7 | 2.4 |
| 0.20 | 13.0 | 3.2 |
| 0.25 | 16.2 | 4.1 |
| 0.30 | 19.5 | 4.8 |
脱硅过程中，脱硅前少量扒渣，没有大块即可，扒渣率不要求。脱硅后扒渣率大于90%，准备聚渣剂，在渣稀不易扒渣时加入。降下搅拌桨开始搅拌后同时加入氧化铁皮和混合料，总量在1500kg以内，一次加入，8min加完。搅拌方式为一直旋转方式，转速为130转/分钟，插入深度为1700mm，搅拌时间为5min。脱硅处理前后均要求取铁块样、测温。试验结果见表5。
表5
5罐脱硅试验的平均脱硅率是39.35%，由0.36%脱到0.22%。平均脱磷率是4.54%，由0.140%脱到0.130%。处理前铁水平均温度1396℃，处理后1344℃，温降52℃。
实施例2
本例进行了5罐脱硅作业。铁水氧化铁皮脱硅工艺路线为：铁水罐——少量扒渣——加氧化铁皮和混合料加料——搅拌脱硅———扒渣。铁水罐净空高度平均1.3m。氧化铁皮的T.Fe=72.03%，混合料为石灰和萤石的混合粉，成分如表2和表3所示。脱硅剂原料配比及加入量如表6和表7。
表6 氧化铁皮成分
| T.Fe/% | T.O/% | CaO/% | S/% | SiO2/% |
| 72.03 | 30.87 | 1.07 | 0.025 | 0.91 |
表7 脱硅剂用量关系
| 铁水ΔSi/% | 轧钢皮/kg/t铁 | 混合料/kg/t铁 |
| 0.1 | 4.6 | 1.7 |
| 0.15 | 6.9 | 2.5 |
| 0.2 | 9.2 | 3.4 |
| 0.25 | 11.5 | 4.2 |
铁水罐开入处理位，脱硅前少量扒渣，没有大块即可，扒渣率不要求。取铁块样、测温，下桨开始搅拌后，加入氧化铁皮和混合料，总量在1500kg以内，一次加入，8min加完。脱硅剂平均用量为石灰3.3kg/t，萤石0.3kg/t，烧结矿8.8 kg/t。搅拌方式为一直旋转方式，转速为130转/分钟，插入深度为1700mm，搅拌时间为5min。脱硅后扒渣，扒渣率大于90%。准备聚渣剂，在渣稀不易扒渣时加入。脱硅后取铁块样、测温。处理毕铁水罐开出处理位。试验结果见表8。
表8
脱硅罐次的平均脱硅率是26.47%，由0.32重量%脱到0.23重量%。平均脱磷率是8.41%，由0.122重量%脱到0.11重量%。处理前铁水温度1397℃，处理后1344℃，温降65℃。
Claims (5)
1.一种铁水搅拌脱硅的方法，其特征在于，工艺步骤如下：
（1）降搅拌桨低速搅拌，铁水罐进入铁水预处理工位，铁水液面到罐沿的净空高度在1.2m～1.8m，扒渣，搅拌桨降入铁水内搅拌，搅拌桨叶距铁水罐底留有安全距离，即插入深度D与铁水的深度H之比0.45～0.60之间，转速从0到70r/min；
（2）加脱硅剂，将固体脱硅剂通过喷吹装置以喷粉的方式加入铁水液面上，加入量根据脱硅量确定，每脱0.10%的硅加入烧结矿6.5±1.0kg/t铁水和混合料1.6±0.4kg/t铁水，或每脱0.10%的硅加入氧化铁皮4.6±0.9kg/t铁水和混合料1.7±0.4kg/t铁水，加入点在距漩涡中心1/4～1/2半径处，期间搅拌桨依旧维持70r/min搅拌；
（3）搅拌桨高速搅拌脱硅，搅拌桨在固定的插入深度下以旋转停顿再反向旋转、一直旋转、旋转停顿再顺向旋转三种方式其中的一种方式旋转，搅拌时间5～10min；
在上述三种搅拌方式旋转过程中搅拌桨在固定的铁水插入深度D下旋转，或者在这三种旋转方式下变化插入深度，即搅拌桨上升或下降一段距离，以铁水不剧烈飞溅和搅拌桨保持与罐底的安全距离为标准；
（4）搅拌桨转速由高速的130r/min或150r/min在30s之内变到0，提升出铁水外，停止搅拌，搅拌的效果是实现脱硅量质量分数范围在0.05重量%～0.40重量%之间，扒除脱硅渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的搅拌桨是由钢结构外包耐火材料构成的四叶或三叶的搅拌桨，用机械电动装置控制其升降和旋转。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的插入深度D与铁水的深度H之比0.50～0.55之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
旋转停顿再反向旋转方式的转速从0到150r/min再到负150r/min；
一直旋转方式的转速从70r/min到150r/min；
旋转停顿再旋转方式的转速从0到150r/min，停顿时间0～30s。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，
旋转停顿再反向旋转方式的转速从0到130r/min再到负130r/min，中间停顿时间0～20s；
一直旋转方式的转速从110r/min到130r/min；
旋转停顿再旋转方式的转速从0到130r/min，停顿时间0～20s。
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