CN103060508A - 一种提高转炉脱磷率的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高转炉脱磷率的冶炼方法。该方法在转炉放完钢溅渣后期，加入500-800kg石灰稍搅拌后进行预热，然后进行加废钢、兑铁水作业。开吹45-60秒加入一批料石灰、轻烧镁块、矿石等造渣材料，吹炼至4.5分钟时，氧枪提高200mm，同时连续加入4-5批次矿石，均匀控制熔池升温速度，增加渣中（FeO）含量。吹炼至7分钟时，适当降低枪位50-100mm，同时氧压降低至0.80MPa，连续加入2-3批次剩余石灰。终点压枪枪位1000mm，时间持续1分钟。该方法可实现全程化渣，炉渣不返干，获得良好的脱磷效果，比传统冶炼工艺脱磷率提高10%，能够满足对较高磷含量铁水的冶炼要求。

Description

一种提高转炉脱磷率的冶炼方法

技术领域

本发明涉及转炉炼钢技术领域，具体涉及一种提高转炉脱磷率的冶炼方法。

背景技术

脱磷主要在冶炼前期，脱磷的热力学条件主要有：较高的碱度、较高的FeO含量,相对低温及流动性好的炉渣等。传统的冶炼方式，在转炉出钢完毕，进行溅渣护炉操作，倒掉炉渣后进行加废钢、兑铁水等操作，转炉开吹打着火后，陆续加入一批料石灰、白云石、矿石等造渣材料（加入量根据铁水硅、温度而定），以此来平衡炉内温度及前期造相对高碱度炉渣，利用冶炼前期低温的有利条件，快速脱除铁水中的磷。随着反应的进行，冶炼至总吹炼时间约1/3左右时，此时一批料已基本化好，开始陆续加入二批料石灰、矿石等，以此来提高炉渣碱度、控制炉内温度上升过快，一直冶炼至终点。

上述传统冶炼方法，小型氧气顶吹转炉脱磷率70-80%，顶底复吹转炉脱磷率80-90%，对于低磷铁水、生产一般品种能够满足要求。但受钢铁市场低迷的影响，高炉启用经济炉料，造成铁水磷含量较高，传统的冶炼方式不能满足生产的需求，造成大量磷高废品，给成本控制及产品质量造成巨大的影响。

目前，转炉冶炼高磷铁水时，一般采用两种方法：

一是采用双渣操作，即吹炼至3-5分钟时提枪，将富含高磷的炉渣倒掉，之后竖起炉子重新加石灰造渣，此操作的缺点：需要增加一次倒渣时间，影响生产节奏；对于提枪时机不好把握，提枪过早炉渣未化好，渣子流动性差倒不出，若提枪过晚，此时炉渣比较活跃，碳氧反应大量开始，提枪时容易造成炉内大喷，威胁安全生产。

二是采用双联工艺，即铁水先进行脱磷，出钢时要求半钢温度控制在1380℃以下、碳含量控制在2.50%以上，放钢时严禁下渣，且为了保证脱碳炉的热量及化渣，出钢时加入一定量的硅铁合金增硅，然后倒入脱碳炉进行重新造渣等任务，该工艺脱磷率高，能够达到95%以上，但生产组织比较麻烦，一般冶炼高附加值超低磷钢时才采用。

CN102181596A（CN201110080049.9）公开了一种用石灰石对转炉渣进行冷却的转炉吹炼脱磷工艺。适用于冶炼高磷铁水，它是在维持转炉原吹炼制度基本不变的条件下，在转炉吹炼末期(吹氧90-95％)加入1-3kg/t·s的石灰石，通过石灰石的分解吸热对转炉渣进行选择性的冷却，即渣冷，同时适当地维持一定的底吹强度(0.05Nm3/t·min以上)，从而可以使得渣金间磷的分配比(渣中的P₂O₅/钢中的磷)达到200以上，使得钢水中的大部分磷进入渣中。该发明操作方便，成本低，脱磷效果较好。但也存在不足之处，只对冶炼终点进行控制，无法实现全程化渣，冶炼中期可能出现返干现象，脱磷效率受限，无法冶炼高磷含量的铁水。

发明内容

针对现有技术上的不足，本发明提供一种提高转炉脱磷率的冶炼方法。

术语解释：

枪位：氧枪喷头距金属液面的距离；

开吹枪位：开始吹氧气时氧枪喷头距金属液面的距离；

开吹氧压：开始吹氧气时的氧气压力；

恒枪、恒压吹炼：保持氧枪喷头距金属液面的距离不变、同时保持氧气压力不变。

点动压枪：吹炼至终点时氧枪逐步降到最低枪位。

提枪拉碳：吹炼至终点，成分、温度基本达标时，提起氧枪进行倒炉操作。

单渣工艺：冶炼过程一次造渣，过程不再倒渣重新造渣。

溅渣护炉：转炉出钢后，调整余渣终点成分，利用MgO含量饱和或过饱和的终点渣，通过中压氮气的吹溅，在炉衬表面形成一层与炉衬很好烧结附着的高熔点溅渣层。

发明概述：本发明的方法是采用留渣操作及预热石灰等方式，过程操作通过小批量多批次加料调整，终点确保足够的压枪时间。

本发明技术方案如下：

一种提高转炉脱磷率的冶炼方法，包括步骤如下：

a、在转炉出钢完毕时，进行溅渣护炉，使炉渣溅粘，在溅渣过程结束前加入预热石灰500-800kg，采用全留渣方式并预热石灰1~2分钟，利用溅渣时中压氮气搅拌10~30秒，中压氮气流量控制在200～250Nm³/min。然后进行加废钢、兑铁水操作。

根据铁水硅含量计算出理论石灰总加入量，减除步骤a中用的预热石灰用量，再留出200-300kg石灰作为第2批次、第3批次加料用，剩余量为第1批次加料的石灰用量；

b、在兑完铁水之后，竖起炉子，顶吹氧气，开吹枪位1200～1500mm，开吹氧压0.9～1.0MPa，开吹45-60秒后，加入第1批次的石灰料、全部的轻烧镁块、全部矿石量的1/2。吹炼至2～2.5分钟时，此时第一批料炉渣已基本化好，炉渣比较活跃，将氧气压力降至0.85MPa，恒枪、恒压吹炼至4～4.5分钟;

c、余量的矿石均分为3份或4份，将氧枪枪位提高150～200mm，高枪位吹炼，侧重化渣，同时连续加入第2批次、第3批次、第4批次和/或第5批次矿石，各批次间隔时间1-2min，每批次加入量50~100kg，控制熔池升温速度为35～45℃/min,增加渣中FeO含量，保持较好的炉渣泡沫化。

d、高枪位吹炼至5～7分钟时，枪位降低50-100mm，同时氧压降低至0.80MPa，减小供氧强度，氧气的流量为150～200Nm³/min，同时将第2批次、第3批次的石灰加入，加料间隔时间1-2min，每次加入量100~150kg，补充炉渣碱度为2.8～3.5，进一步去磷，恒枪、恒压吹炼至终点。

e、然后，点动压枪至1000mm，压枪时间持续1分钟，保持炉渣平稳，之后提枪拉碳出钢，完成转炉冶炼过程。

根据本发明，所述转炉为50~150吨的氧气顶吹转炉。

根据本发明优选的：步骤a中溅渣时中压氮气流量为230Nm³/min。

根据本发明优选的：步骤b中顶吹氧气的开吹氧压为0.95MPa。

根据本发明优选的：步骤c中熔池升温速度为40℃/min。

根据本发明优选的：步骤d中，所述恒枪、恒压吹炼至终点，是指当转炉中的熔池温度为1650～1670℃、炉渣的碱度为2.8～3.5、炉渣中的全铁含量为12～18wt％时，倒出炉渣，得到磷元素含量不大于0.015wt％的钢水。

本发明的技术特点：

步骤a采用溅渣护炉，使炉渣溅粘，有利于高温铁水脱磷。步骤a还采用预热石灰工序，其有益之处在于:溅完渣后，炉渣的温度大约在900-1000℃之间，加入预热石灰，利用中压氮气搅拌均匀后，能够率先对石灰进行烘烤1-2分钟，使石灰温度提高到一个较高的水平；也能稠化未溅干的炉渣，防止兑铁大喷；进行兑铁作业，对预热部分石灰进行加热，可以使石灰中未烧透的石灰石进行分解，提高石灰的活性，利用兑铁水时强大的搅拌动能，将部分石灰化开并形成一定数量的炉渣，提高冶炼前期成渣速度。

步骤b选择较大的氧压为了留渣、预热石灰后穿透较厚的渣层，以确保顺利打火。步骤b恒枪、恒压吹炼至4.5分钟时的炉内温度在1400℃左右，去磷率达到80%左右，碳氧反应开始大量进行，此时的任务主要是防止回磷、避免返干。

步骤d高枪位吹炼至7分钟时，炉渣泡沫化较严重，此时容易造成泡沫性喷溅，根据炉内反应情况，适当降低枪位，同时氧压降低,防止泡沫性喷溅。

本发明的优良效果：

1、本发明充分利用氧气顶吹转炉技术满足冶炼中铁水脱磷的动力学要求，采用单渣工艺就能够满足较高磷含量的铁水冶炼，脱磷率提高10%左右，减少高磷铁水冶炼磷高化废的问题，并降低了生产成本。

2、本发明通过溅渣护炉操作有效利用前一炉的炉渣和保护炉衬，同时也有利于提高脱磷效率。

3、本发明通过采用提前加入石灰预热，可以稠化未溅干的炉渣，防止兑铁大喷。

4、本发明通过采用提前加入石灰预热，兑铁时对预热部分石灰进行加热，可以使石灰中未烧透的石灰石进行分解，提高石灰的活性，利用兑铁水时强大的搅拌动能，将部分石灰化开并形成一定数量的炉渣，提高冶炼前期成渣速度。

具体实施方式

下面结合实施例、对比例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1、采用50吨氧气顶吹转炉，加料量均为每炉的用量。

一种提高转炉脱磷率的冶炼方法，步骤如下：

a、在转炉出钢完毕，进行溅渣护炉操作，要求炉渣溅粘，溅渣过程中称量600kg石灰，在溅渣过程即将完毕时加入炉内，利用中压氮气稍进行搅拌15秒后提枪，然后进行加废钢、兑铁水操作。中压氮气流量控制在220±10Nm³/min。

根据铁水硅含量计算出理论石灰加入量为1700kg，减除步骤a中用的预热石灰用量600kg，再留出200kg石灰作为2批次和3批次加料用，剩余量900kg为一批料石灰用量；

b、在兑完铁水之后，竖起炉子，开吹枪位1200mm（氧枪距金属液面），开吹氧压1.0MPa，开吹45-60秒后，根据铁水硅含量计算出理论石灰加入量后，除去预热石灰部分，一批料加入石灰900kg、全部的轻烧镁块300kg、全部矿石的一半400kg。吹炼至2.5分钟时，将氧气压力降至0.85MPa，恒枪、恒压吹炼至4.5分钟后，

c、氧枪提高200mm，同时连续加入第2批次、第3批次、第4批次、第5批次矿石，每批次加入量100kg，各批次加料间隔时间1min。吹炼至7分钟时，根据炉内反应情况，适当降低枪位50-100mm，同时氧压降低至0.80MPa，同时分批连续加入第2批次、第3批次的石灰，各批次加料间隔时间1min，每次加入量100kg，恒枪恒压吹炼至终点。当转炉中的熔池温度为1660±10℃、炉渣的碱度为3.0±1.0、炉渣中的全铁含量为14~16wt％时，倒出炉渣，得到磷元素含量不大于0.015wt％的钢水。

d、此时炉渣活跃度非常好，较泡，开始进行压枪操作，将炉渣做粘，点动压枪至1000mm，压枪时间持续1分钟，保持炉渣平稳，防止出钢时钢渣混出回磷。之后提枪拉碳出钢，完成转炉冶炼过程。

对比例1：

a在转炉出钢完毕，进行溅渣护炉操作，溅渣时间1.5-2分钟，然后倒掉全部炉渣，进行加废钢、兑铁作业。根据铁水硅含量计算出理论石灰加入量为1700kg，一批料加入石灰1500kg，剩余200kg石灰作为2批次和3批次加料用；

b在兑完铁水之后，竖起炉子，开吹枪位1150mm（氧枪距金属液面），开吹氧压1.0MPa，打着火后20秒内加入一批料，根据铁水硅含量计算出理论石灰加入量后，一批料加入石灰1500kg、全部的轻烧镁块300kg、全部矿石800kg。吹炼至2.5分钟时，将氧气压力降至0.80MPa，恒枪、恒压吹炼至3-4分钟后，

c氧枪提高100mm，同时连续加入2批次、3批次石灰，每批次加入量100kg。吹炼至7分钟时，根据炉内反应情况，适当降低枪位50-100mm，同时氧压降低至0.80MPa，同时分批连续加入2批次、3批次的石灰，每次加入量100kg，恒枪恒压吹炼至终点。所得钢水的磷元素含量约0.032wt％。

后续操作同实施例1。

实施例2、采用100吨氧气顶吹转炉

一种提高转炉脱磷率的冶炼方法，步骤如下：

a在转炉出钢完毕,进行溅渣护炉操作,要求炉渣溅粘,溅渣过程中称量1200kg石灰，在溅渣即将完毕时加入炉内,利用中压氮气稍进行搅拌后提枪,然后进行加废钢、兑铁水操作。

根据铁水硅含量计算出理论石灰加入量为3500kg，减除步骤a中用的预热石灰用量1200kg，再留出500kg石灰作为2批次、3批次加料用，剩余量1800kg为一批料石灰用量；

b在兑完铁水之后，竖起炉子，开吹枪位1300mm（氧枪距金属液面），开吹氧压1.0MPa，开吹45-60秒后，根据铁水硅含量计算出理论石灰加入量后，除去预热石灰部分，一批料加入石灰1800kg、全部的轻烧镁块600kg、全部矿石的一半800kg。吹炼至2.5分钟时，将氧气压力降至0.85MPa，恒枪、恒压吹炼至4.5分钟后，

c氧枪提高200mm，同时连续加入2批次、3批次、4批次、5批次矿石，每批次加入量200kg。吹炼至7分钟时，根据炉内反应情况，适当降低枪位50-100mm，同时氧压降低至0.80MPa，同时分批连续加入2批次、3批次的石灰，每次加入量250kg，恒枪恒压吹炼至终点。当转炉中的熔池温度为1660±10℃、炉渣的碱度为2.8～3.5、炉渣中的全铁含量为12～18wt％时，倒出炉渣，得到磷元素含量不大于0.015wt％的钢水。

d此时炉渣活跃度非常好，较泡，开始进行压枪操作，将炉渣做粘，点动压枪至1000mm，压枪时间持续1.5分钟，保持炉渣平稳，防止出钢时钢渣混出回磷。之后提枪拉碳出钢，完成转炉冶炼过程。

实施例1-2及对比例的脱磷情况列于下表1-2中。

表1、原辅料装入条件

表2、脱磷前后铁水中的相关成份（wt%）

Claims (6)

1.一种提高转炉脱磷率的冶炼方法，包括步骤如下：

a、在转炉出钢完毕时，进行溅渣护炉，使炉渣溅粘，在溅渣过程结束前加入预热石灰500-800kg，采用全留渣方式并预热石灰1~2分钟，利用溅渣时中压氮气搅拌10~30秒，中压氮气流量控制在200～250Nm³/min。然后进行加废钢、兑铁水操作；

根据铁水硅含量计算出理论石灰总加入量，减除步骤a中用的预热石灰用量，再留出200-300kg作为第2批次、第3批次加料用，剩余量为第1批次加料的石灰用量；

b、在兑完铁水之后，竖起炉子，顶吹氧气，开吹枪位1200～1500mm，开吹氧压0.9～1.0MPa，开吹45-60秒后，加入第1批次的石灰料、全部的轻烧镁块、全部矿石量的1/2。吹炼至2～2.5分钟时，此时第一批料炉渣已基本化好，炉渣比较活跃，将氧气压力降至0.85MPa，恒枪、恒压吹炼至4～4.5分钟;

c、余量的矿石均分为3份或4份，将氧枪枪位提高150～200mm，高枪位吹炼，侧重化渣，同时连续加入第2批次、第3批次、第4批次和/或第5批次矿石，各批次加料间隔时间1-2min，每批次加入量50~100kg，控制熔池升温速度为35～45℃/min,增加渣中FeO含量，保持较好的炉渣泡沫化。

d、高枪位吹炼至5～7分钟时，枪位降低50-100mm，同时氧压降低至0.80MPa，减小供氧强度，氧气的流量为150～200Nm³/min，同时将第2批次、第3批次的石灰加入，加料间隔时间1-2min，每次加入量100~150kg，补充炉渣碱度为2.8～3.5，进一步去磷，恒枪、恒压吹炼至终点。

e、然后，点动压枪至1000mm，压枪时间持续1分钟，保持炉渣平稳，之后提枪拉碳出钢，完成转炉冶炼过程。

2.根据权利要求1所述的提高转炉脱磷率的冶炼方法，其特征在于所述转炉为50~150吨的氧气顶吹转炉。

3.根据权利要求1所述的提高转炉脱磷率的冶炼方法，其特征在于步骤a中溅渣时中压氮气流量为230Nm³/min。

4.根据权利要求1所述的提高转炉脱磷率的冶炼方法，其特征在于步骤b中顶吹氧气的开吹氧压为0.95MPa。

5.根据权利要求1所述的提高转炉脱磷率的冶炼方法，其特征在于步骤c中熔池升温速度为40℃/min。

6.根据权利要求1所述的提高转炉脱磷率的冶炼方法，其特征在于步骤d中，所述恒枪、恒压吹炼至终点，是指当转炉中的熔池温度为1650～1670℃、炉渣的碱度为2.8～3.5、炉渣中的全铁含量为12～18wt％时，倒出炉渣，得到磷元素含量不大于0.015wt％的钢水。