CN103060512B - 一种中高磷半钢顶吹转炉脱磷炼钢方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种中高磷半钢顶吹转炉脱磷炼钢方法。本方法为顶吹转炉采用含磷0.25-0.80%的半钢，经加留渣及溅渣、加入造渣剂造2.8-4.0高碱度炉渣，采用2.90-3.30m³/t_钢·min顶吹供氧强度，进行适当的枪位控制、温度控制，换渣时钢中磷含量≤0.12%；C/P≥10；前期脱磷率≥80%，最高达到95%。换渣后加入半钢造渣剂和活性石灰，重新造渣冶炼，能够将磷含量从≤0.12%降低至常规钢种要求的范围内并保证产品质量。本方法不需要对原有装备进行改造，脱磷效率高，对转炉冶炼周期和产能影响小，炼铁能扩大储量大低成本高磷矿的应用，降低生产成本。

Description

一种中高磷半钢顶吹转炉脱磷炼钢方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其是适用于在顶吹转炉中利用提钒后的中高磷半钢为主要原料进行炼钢的方法。

背景技术

国外先进铁水脱磷工艺主要有新日铁的LD-0RP法和MURC法、JFE的LD-NRP法、住友金属的SRP法、神户制钢的H炉，国内先进的脱磷工艺主要有宝钢的BRP法，鞍钢也对转炉脱磷工艺进行了大量研究。铁水脱磷工艺特点主要可概括为：（1）工艺方式可分为“双联法”和“双渣法”两种。（2）处理前铁水的P含量一般在0.150%以下。（3）“双联法”和“双渣法”均可分为脱硅脱磷期和脱碳期，脱磷期一般供氧时间在8～10min，碱度控制在2.5 以下，温度控制在1350℃左右，石灰消耗在40Kg左右，脱磷期终点P<0.020%以下，脱碳期采用锰矿化渣，炉渣回收利用。（4）工艺生产的产品主要有管线钢、IF钢、帘线钢、石油钻杆钢等低P和超低P钢。攀钢对磷含量在0.150%以下的中低磷半钢复吹转炉脱磷工艺也进行了研究。

云南省内的高磷铁矿资源总量有约24亿吨，占全国高磷铁矿总资源量的42%，占云南铁矿总资源的56%左右，由于铁矿石中共生了大量的磷（大多在0.5～1.5％之间），用其冶炼的高炉铁水为高磷铁水，很难用于传统炼钢工艺流程，造成高磷铁矿成为“呆矿”，处于无法利用的状态。国内外对中高磷半钢经济炼钢鲜有报道，因此有效的利用高磷铁矿，解决矿石资源紧张局面，降低生产成本和用户用钢成本具有非常重要的意义。

现有工艺处理高磷半钢存在的问题：

1）“双联法”主要针对中低磷铁水进行超低磷钢的冶炼，不适合钒钛高磷资源状况、中低端产品结构及工艺装备特点（顶吹转炉，氧枪不具备喷粉装置等），无法实现铁中钒资源的综合利用，且严重影响转炉设备产能发挥。

2）铁水预脱磷成本高、可预见的渣量大、铁包反应空间不足、铁水温降大、除渣困难、粘罐严重等工艺限制因素多。

3）传统双渣法处理前铁水的P含量一般在0.150%以下，炉渣碱度控制低于2.5，难以结合铁水中大量的磷；温度控制较低，在1350℃左右，不利于顶吹转炉前期化渣；且无法实现铁中钒资源的综合利用。

发明内容

    本发明的目的是提供一种中高磷半钢顶吹转炉脱磷炼钢方法，以充分发挥转炉冶炼过程的脱磷优势，将半钢中的磷含量降低至钢种要求的范围内并保证产品质量。

本发明以含钒钛高磷铁水特殊性为出发点，经提钒实现钒资源综合利用后，根据有利于半钢脱磷的物质条件、热力学条件和动力学条件，设计冶炼各阶段合理的冶炼工艺操作制度，换渣留渣制度、造渣制度、供氧制度、温度制度及枪位操作方法，实现快速将铁水中的磷含量从0.25-0.80%降低至钢种要求的范围内。（采用高磷矿配钒钛矿炼铁，生产的含钒钛高磷铁水提钒后为中高磷半钢，磷含量为0.25-0.80%，平均0.435%。）

本发明从以下几个方面进行控制：

1、换渣留渣制度：吹炼6-8min倒出高P₂O₅含量炉渣，重新造渣冶炼，防止吹炼中后期回磷；转炉冶炼高碱度热终渣全部溅干留在转炉内，降低石灰消耗。

2、造渣制度：进半钢前加入部分石灰，利用进半钢的热力学条件和动力学条件快速熔化部分石灰成渣；根据半钢基本不含硅的特性，充分利用钢包热低碱度铸余渣，随半钢加入转炉内，成渣速度快；下氧枪吹炼开始小批量多批次加入剩余石灰，实现低温条件下快速造高碱度炉渣，达到高效脱磷的效果；换渣后加入半钢造渣剂和石灰重新造渣进一步脱磷、脱硫达到目标要求。

3、供氧制度：前期采用0.7-0.75MPa低氧压、2.90-3.30m³/t_钢·min弱供氧强度操作，达到软吹、延长高效脱磷周期；换渣后采用氧压0.75-0.85MPa、3.35-3.80m³/ t_钢·min供氧强度进一步脱磷、脱碳。

4、温度制度：换渣时钢水温度1450-1500℃，利于前期化渣和高效脱磷；一次倒炉温度达到1600-1630℃；出钢温度达到钢种目标要求。

5、枪位操作：换渣前开吹枪位按距液面1200mm控制，吹炼2-3min过程枪位按距液面1400mm控制；换渣后开吹枪位按1600mm控制，吹炼2后过程枪位按1400mm控制；过程根据化渣情况不好可滑枪调整渣况。

本发明的中高磷半钢顶吹转炉脱磷炼钢具体步骤如下：

1、留渣及溅渣：上炉钢出钢完毕向转炉终渣内加入3～4kg/ t_钢菱镁球，溅渣至少2.5min，溅渣压力0.85MPa，溅渣枪位800mm～1400mm，在半钢入炉前于炉底加入石灰16～17kg/t_钢，然后随半钢加入热态铸余渣5-7kg/ t_钢一起进入转炉待冶炼；

2、吹炼前加入半钢造渣剂4-5kg/ t_钢，下枪吹炼渣料开始熔化时开始少量多批次加入石灰，加入石灰总量为12-16kg/ t_钢，（控制前期炉渣碱度在2.8-4.0），开始吹炼时氧枪枪位按1200mm控制，吹炼2～3min后（过程）枪位按距液面1400mm控制，氧气压力0.70-0.75MPa，供氧强度2.90-3.30m³/t_钢·min；吹炼至6～8分钟停止吹炼，倒出前期的高磷炉渣（换渣），倒炉时温度为1450-1500℃；

 3、换渣后开始吹炼前在钢水中加入半钢造渣剂6-7kg/ t_钢、焦炭4-5kg/ t_钢；开始吹炼后分批多次加入石灰，加入石灰总量为20-25/t_钢（控制炉渣碱度在3.5-5.0）；开始吹炼时氧枪枪位按1600mm控制，吹炼2min后过程枪位按1400mm控制，氧气压力0.75-0.85MPa，供氧强度3.35-3.80m³/ t_钢·min；

4、吹炼时间14-15min进行一次倒炉炉内钢水温度1600-1630℃、碳0.07%-0.15%、P≤0.035%，之后补加少量石灰继续脱磷升温，当出钢终点温度达1650～1680℃，碳0.04%～0.07%，磷≤0.025%，转炉出钢。

本发明所述的半钢造渣剂重量百分比成分含量为：CaO 20%～35%、MgO5～10%、FeO ≥10%、Al₂O₃ 4%～10%、SiO₂ 10%~20%。 

发明的方法与现有技术比较具有如下优点：

1、采用中高磷半钢，磷含量0.25-0.80%，通过换渣留渣操作，前期造高碱度炉渣，实现高效脱磷；换渣时钢中磷含量≤0.12%；C/P≥10；前期脱磷率≥80%，最高达到95%。

2、换渣时倒出P₂O₅含量高达8-12%的大部分炉渣，重新造渣冶炼，防止吹炼中后期回磷。

3、换渣后通过加入半钢造渣剂和石灰，重新造渣冶炼，炉渣碱度3.5-5.0，能够将磷含量从≤0.12%降低至常规钢种要求的范围内并保证产品质量；高碱度热终渣全部溅干留在转炉内充分利用，降低石灰消耗。

4、对转炉冶炼周期影响小，基本不影响炼钢转炉—连铸的生产周期衔接。

5、高炉可扩大低成本储量大高磷矿的应用，降低企业生产成本。

6、不需要对现有装备进行改造。

具体实施方式

实施例1：

1、留渣及溅渣：上炉钢出钢完毕加入3.2kg/ t_钢菱镁球溅渣3.5min，溅渣压力0.85MPa，溅渣枪位800mm～1400mm，在半钢入炉前于炉底加入石灰16.5kg/t_钢，然后加入半钢63t，随半钢一起加入热态铸余渣5.56kg/ t_钢进入转炉待冶炼，半钢碳含量2.98%、磷含量0.375%；

2、吹炼前加入半钢造渣剂4.76kg/ t_钢，下枪吹炼渣料开始熔化时开始少量多批次加入石灰，加入石灰总量为13.49kg/ t_钢，（控制前期炉渣碱度在2.8-4.0），开始吹炼时氧枪枪位按1200mm控制，吹炼2.5min后（过程）枪位按距液面1400mm控制，氧气压力0.72-0.74MPa，供氧强度2.95-3.10m³/t_钢·min；吹炼至7分钟28秒停止吹炼，倒出前期的高磷炉渣（换渣），换渣时钢水温度为1456℃，碳含量0.47%、磷含量0.035%；

 3、换渣后开始吹炼前向钢水中加入半钢造渣剂6.56kg/ t_钢、焦炭4.5kg/ t_钢；开始吹炼后分批多次加入石灰，加入石灰总量为21.87/t_钢（控制炉渣碱度在3.5-5.0）；开始吹炼时氧枪枪位按1600mm控制，吹炼2min后过程枪位按1400mm控制，氧气压力0.78-0.80MPa，供氧强度3.38-3.50m³/ t_钢·min；

4、吹炼至14分43秒进行一次倒炉，炉内钢水温度1618℃、碳0.11%、P0.032%，之后补加石灰2.38 kg/ t_钢，继续吹炼脱磷升温45秒出钢，出钢终点温度达1658℃，碳含量0.05%，磷含量0.018%。

实施例2：

1、留渣及溅渣：上炉钢出钢完毕加入3.6kg/ t_钢菱镁球溅渣2.8min，溅渣压力0.85MPa，溅渣枪位850mm～1200mm，在半钢入炉前于炉底加入石灰16.7kg/ t_钢，然后加入半钢63.5t，，随半钢一起加入热态铸余渣5.04kg/ t_钢进入转炉待冶炼，半钢碳含量3.49%、磷含量0.466%。

2、吹炼前加入半钢造渣剂4.72kg/ t_钢，下枪吹炼渣料开始熔化时开始少量多批次加入石灰，加入石灰总量为13.38kg/ t_钢，（控制前期炉渣碱度在2.8-4.0），开始吹炼时氧枪枪位按1200mm控制，吹炼2.4min后（过程）枪位按距液面1400mm控制，氧气压力0.70-0.73MPa，供氧强度2.90-3.00m³/t_钢·min；吹炼至6分钟38秒停止吹炼，倒出前期的高磷炉渣（换渣），换渣时钢水温度为1468℃，碳含量1.47%、磷含量0.093%；

3、换渣后开始吹炼前向钢水中加入半钢造渣剂6.29kg/ t_钢、焦炭4.04kg/ t_钢；开始吹炼后分批多次加入石灰，加入石灰总量为23.6/t_钢（控制炉渣碱度在3.5-5.0）；开始吹炼时氧枪枪位按1600mm控制，吹炼2.3min后过程枪位按1400mm控制，氧气压力0.80-0.82MPa，供氧强度3.35-3.55m³/ t_钢·min；

4、吹炼至14分13秒进行一次倒炉，炉内钢水温度1622℃、碳含量0.09%、磷含量0.028%，之后补加石灰1.57kg/ t_钢，继续吹炼脱磷升温30秒出钢，出钢终点温度达1655℃，碳含量0.05%，磷含量0.015%。

实施例3：

 1、留渣及溅渣：上炉钢出钢完毕加入3.4kg/ t_钢菱镁球溅渣3.2min，溅渣压力0.85MPa，溅渣枪位800mm～1400mm，在半钢入炉前于炉底加入石灰16.32kg/ t_钢，然后加入半钢62.8t，随半钢一起加入热态铸余渣5.89kg/ t_钢进入转炉待冶炼，半钢碳含量3.53%、磷含量0.616%。

2、吹炼前加入半钢造渣剂4.78kg/ t_钢，下枪吹炼渣料开始熔化时开始少量多批次加入石灰，加入石灰总量为14.81kg/ t_钢，（控制前期炉渣碱度在2.8-4.0），开始吹炼时氧枪枪位按1200mm控制，吹炼2min后（过程）枪位按距液面1400mm控制，氧气压力0.72-0.74MPa，供氧强度2.93-3.18m³/t_钢·min；吹炼至7分钟48秒停止吹炼，倒出前期的高磷炉渣（换渣），换渣时钢水温度为1473℃，碳含量1.27%、磷含量0.118%；

3、换渣后开始吹炼前向钢水中加入半钢造渣剂6.05kg/ t_钢、焦炭4.35kg/ t_钢；开始吹炼后分批多次加入石灰，加入石灰总量为23.2/t_钢（控制炉渣碱度在3.5-5.0）；开始吹炼时氧枪枪位按1600mm控制，吹炼2.4min后过程枪位按1400mm控制，氧气压力0.78-0.80MPa，供氧强度3.42-3.60m³/ t_钢·min；

4、吹炼至14分23秒进行一次倒炉，炉内钢水温度1618℃、碳含量0.11%、磷含量0.034%，之后补加石灰2.38/t_钢，继续吹炼脱磷升温45秒出钢，出钢终点温度达1662℃，碳含量0.045%，磷含量0.018%。 

以上所用的半钢造渣剂重量百分比成分含量为：CaO 20%～35%、MgO5～10%、FeO ≥10%、Al₂O₃ 4%～10%、SiO₂ 10%~20%。

Claims (2)

1.一种中高磷半钢顶吹转炉脱磷炼钢方法，其特征在于按以下步骤进行：

1）留渣及溅渣：上炉钢出钢完毕向转炉终渣内加入3～4kg/ t_钢菱镁球，溅渣至少2.5min，溅渣压力0.85MPa，溅渣枪位800mm～1400mm，在半钢入炉前于炉底加入石灰16～17kg/t_钢，然后随半钢加入热态铸余渣5-7kg/ t_钢一起进入转炉待冶炼；

2）吹炼前加入半钢造渣剂4-5kg/ t_钢，下枪吹炼渣料开始熔化时开始少量多批次加入石灰，加入石灰总量为12-16kg/ t_钢，控制前期炉渣碱度在2.8-4.0，开始吹炼时氧枪枪位按1200mm控制，吹炼2～3min后枪位按距液面1400mm控制，氧气压力0.70-0.75MPa，供氧强度2.90-3.30m³/t_钢·min；吹炼至6～8分钟停止吹炼，倒出前期的高磷炉渣进行换渣，倒炉时温度为1450-1500℃；

 3）换渣后开始吹炼前在钢水中加入半钢造渣剂6-7kg/ t_钢、焦炭4-5kg/ t_钢；开始吹炼后分批多次加入石灰，加入石灰总量为20-25/t_钢，控制炉渣碱度在3.5-5.0；开始吹炼时氧枪枪位按1600mm控制，吹炼2min后过程枪位按1400mm控制，氧气压力0.75-0.85MPa，供氧强度3.35-3.80m³/ t_钢·min；

4）吹炼时间14-15min进行一次倒炉，炉内钢水温度1600-1630℃、碳0.07%-0.15%、P≤0.035%，之后补加少量石灰继续脱磷升温，当出钢终点温度达1650～1680℃，碳0.04%～0.07%，磷≤0.025%，转炉出钢。

2.根据权利要求1所述的中高磷半钢顶吹转炉脱磷炼钢方法，其特征在于所述的半钢造渣剂重量百分比成分含量为：CaO 20%～35%、MgO5～10%、FeO ≥10%、Al₂O₃ 4%～10%、SiO₂ 10%~20%，所有组分含量之和为100%。