CN103266196B

CN103266196B - 90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法

Info

Publication number: CN103266196B
Application number: CN201310178326.9A
Authority: CN
Inventors: 杨治争; 魏伟; 郭斌; 严翔; 黄成红; 洪霞; 尹云洋; 管计生; 朱丛茂; 庞建飞; 王羽; 万立新
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: CN103266196A

Abstract

90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法：在90吨转炉中加入废钢；顶底吹氧冶炼；分次加入渣料并调整氧枪位置：在钢液温度达到1660℃~1690℃时停止吹炼并出钢。本发明通过动态加入渣料及分步调整氧枪枪位，冶炼低温低硅铁水时，不会产生低温喷溅，有效避免转炉冶炼风险；与低硅相对应的石灰消耗量减少，石灰消耗不超过33公斤/吨钢；在控制过程稳定性的条件下，低温对冶炼过程的不利条件，可转化为脱磷的有利条件，保证了脱磷效果，提高了炼成率和铁水综合利用率。

Description

90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法

技术领域

本发明涉及碳素钢的冶炼方法，具体地属于在90吨转炉用低温低硅铁水，即兑入转炉前温度＜1200℃，同时硅含量＜0.25%的铁水生产碳素钢的方法。

背景技术

对于以高炉-转炉-炉外精炼为核心流程的钢铁冶金流程来说，合适的高炉铁水温度和成分是保证该流程顺行的基础。然而，随着当前钢铁企业原料来源日渐多样化、成本控制压力越来越大，高炉冶炼所生产的铁水温度和成分波动范围明显加大、频次也逐渐增多，特别是低温低硅的铁水条件，对转炉冶炼提出了更高的要求。目前低温低硅铁水是转炉冶炼所要面对的最突出的难题之一，各钢铁企业在其冶炼过程控制、终点控制方面都遇到了较大困难，没有形成较为理想的系统解决方案。

铁水是转炉冶炼过程中热量的核心来源，铁水中的硅在转炉冶炼过程中的氧化反应则是转炉冶炼过程中热量的主要化学反应热来源。低温低硅铁水（铁水兑入转炉前温度＜1200℃，同时硅含量＜0.25%）直接造成了转炉冶炼初始温度和过程热量来源的较大改变，是转炉冶炼的非正常条件之一，对转炉冶炼过程控制、终点温度和成分命中均有直接影响。首先，由于入炉温度偏低严重，前期化渣困难，易产生低温喷溅，同时影响铁水中元素的氧化放热反应；其次，由于铁水硅含量减少，为了造碱度合适的炉渣，相应的石灰等渣料加入量减少，渣料对转炉熔池的覆盖效果不理想，影响其中的化学反应效率，也增加中期喷溅的风险，而渣钢比例的减少，直接造成脱磷效果的下降；最后，在冶炼终点时，由于前期温度、渣金反应等条件的限制，终点成分命中率较低，终点温度命中率更低，且经常出现为了升温多次点吹而造成钢水的过氧化。

目前，针对低温低硅铁水，炼钢生产企业有多种应对方式，主要包括：1）降低废钢比，减少渣料加入，一定程度上提高初始冶炼温度，但废钢比减少，兑入铁水时对炉底的冲击增强，可能缩短炉役周期，渣料减少情况下，转炉冶炼终点命中率不能保证。2）加入碳粉升温，这是较直接、升温十分有效的方式，但是碳粉加入直接造成钢水温度的剧烈波动，对冶炼过程控制影响很大，且碳的过程及终点控制成功率将明显降低，最终影响钢种的炼成率；加入硅铁升温，相当于增加了铁水中的硅含量，升温效果明显，但成本增加过大，不能满足当前钢铁行业降本增效、节能降耗的需要。3）终点强行点吹升温，如前所述，将造成钢水过氧化，最终带来脱氧合金的过量消耗，钢水收得率低，对成本、消耗控制等都不利。

在低温低硅铁水冶炼方面，目前有一些研究与试验。鞍钢在100吨转炉上进行低温低硅铁水冶炼时，防止终点磷偏高的措施如下：1）将废钢比从10~15%降低至4~8%，兑入铁水后先吹氧1~2分钟，提高铁水温度，再一次性加入渣料，同时加入0.5~0.8吨的化渣剂，以促进渣料快速熔化。冶炼后期控制渣中MgO至10%以内，以保证炉渣流动性，改善脱磷的动力学条件。在有条件的情况下，上一炉采用留渣操作，实际上是减少低温低硅铁水冶炼时的炉渣加入量，以减轻炉渣吸热对过程温度的影响，其存在的不足：由于其采用的是一次性加料的方式，从温度条件上讲，一次性加入渣料大量吸收热量必然造成炉内温度状况的剧烈波动，不利于过程温度控制；从动力学条件上讲，单次加入全部渣料，短时间内渣料聚集严重，与钢液接触不充分，不仅使动力学条件差，反应不均匀，同时还会使熔化较慢的渣料在吹炼条件下已产生低温喷溅，严重影响冶炼过程控制。济钢炼钢厂210 t转炉低硅铁水入炉铁水温度在1200℃~1300℃，装入制度为220t铁水+20t废钢，化学成分中w (Si)=0.05%~0.25%。转炉冶炼前期需采用高枪位、低流量操作。在此基础上，为提高前期渣中的FeO含量，枪位应该控制在2.2 m~2.4m，并适当延长高枪位时间，高枪位时间控制在4~5min内。在Si、Mn氧化期后．枪位应控制在1.7m~1.8 m，适当提高熔池温度和使炉内物料得到充分搅拌l~2min。使渣中FeO充分和石灰的反应促进石灰溶解，以保证炉渣具有一定的碱度。石灰消耗，石灰加入量由51.25kg/t降低到40.78kg/t，其存在的不足：其由于采用的是单一固定量加入废钢的方式，不做动态式加入，且吹炼初期采用高枪位、低氧流量的方式，使氧气利用率会显著减弱，不利于成本节约与节能降耗，并且石灰消耗平均在40.78kg/t钢，即渣料消耗较大。

发明内容

本发明在于解决现有技术存在的不足，提供一种通过动态加入渣料及分步调整氧枪枪位，既不会产生低温喷溅，即保证冶炼过程的稳定性，又可减少石灰消耗，即石灰消耗不超过33公斤/吨钢，同时保证冶炼效果，即脱磷率≥85%的90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法。

实现上述目的的措施：

90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法，其步骤为：

1）在90吨转炉中，以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4、废钢比为12%为准，温度每降低10℃，加入的废钢比则降低0.55~0.60%；每当铁水中硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次降低1.8~2.2%，并控制加入的废钢总比例不低于3%；

2）进行顶底吹氧冶炼，控制供氧强度在3.6~4.0 Nm³/分钟.吨钢；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

a、在开始吹炼前的5-15秒时，按照19~23公斤/吨钢加入石灰，并将氧枪枪位调整到1.35~1.45米开始吹氧；

b、在吹炼至50~60 秒时，按照11 ~13公斤/吨钢加入轻烧白云石；

c、在吹炼至240~260 秒时，按照1.1 ~1.3公斤/吨钢加入萤石；

d、在吹炼至300~320 秒时，将氧枪位调整至1.6米处，吹氧持续；

e、在吹炼至350-420秒时：以不低于50秒的时间间隔分批加入石灰，每批按照1.5-2公斤/吨钢加入，本阶段总加入量控制在5~6公斤/吨钢；至少分两次按照总量1 ~3公斤/吨钢加入萤石；

f、在吹炼至580~600 秒时，将氧枪位调整至1.7~ 1.8 米处；同时第三次加入石灰，加入量按照3 ~4公斤/吨钢加入；

g、在吹炼至680~710 秒时，将氧枪位调整至1.4~1.5 米处；

h、在吹炼至780~810 秒时，取样分析；

4）在钢液温度达到1660℃~1690℃时停止吹炼，准备出钢；

在冶炼期间，按照0.06-0.09Nm³/min·t的底吹强度进行全程底吹，保证钢液的后搅拌，后搅拌时间不低于1分钟。

其特征在于：石灰的加入总量按照27 ~33公斤/吨钢控制加入。

其特征在于：低温低硅铁水生产碳素钢以炉役5000炉以内的顶底复吹转炉上进行。

其特征在于：当终点温度达不到1660℃时进行补吹，补吹次数不超过两次，补吹渣料为石灰、白云石及铁皮；以任意比例加入的石灰及白云石料加入量为补吹加入渣料总量的不低于70%，铁皮加入量不超过补吹总加入渣料总量的30%。

本发明与现有技术相比，通过动态加入渣料及分步调整氧枪枪位，冶炼低温低硅铁水时，不会产生低温喷溅，有效避免转炉冶炼风险；与低硅相对应的石灰消耗量减少，石灰消耗不超过33公斤/吨钢；在控制过程稳定性的条件下，低温对冶炼过程的不利条件，可转化为脱磷的有利条件，保证了脱磷效果，提高了炼成率和铁水综合利用率。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

生产条件： 90吨转炉，炉役4500炉，生产的碳素钢为Q195；铁水温度为1195℃，硅的重量百分比含量为0.22%；以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4%、废钢比为12%条件为对比基础；其生产步骤：

1）在90吨转炉中，由于铁水温度比1280℃降低了85℃，按照每降低10℃，加入的废钢比降低0.55%，则应降低4.675%；由于铁水中的硅重量百分比含量为0.22%，比0.4%降低了0.18%，根据铁水中的硅每当硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次按照降低1.8%计，则应降低0.324%；总的废钢加入比应降低5%加入；实际加入的废钢比为7%，实际兑入铁水量为91吨，废钢量6.4吨；

2）进行顶底吹氧冶炼，控制供氧强度在3.7-3.9Nm³/分钟.吨钢；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

a、在开始吹炼前的8秒时，按照22.5公斤/吨钢第一次加入石灰，并将氧枪枪位调整到1.4米进行吹氧；

b、在吹炼至50秒时，按照13公斤/吨钢加入轻烧白云石；

c、在吹炼至250秒时，按照1.3公斤/吨钢第一次加入轻烧萤石；

d、在吹炼至300秒时，将氧枪位调整至1.6米处；

e、在吹炼至380秒时：以60秒的时间间隔分批第二次加入石灰，每批按照1.5~2公斤/吨钢加入，本阶段总加入量控制在5公斤/吨钢；分两次每次按照1公斤 /吨钢加入萤石；

f、在吹炼至580秒时，将氧枪位调整至1.75 米处；同时第三次加入石灰，加入量按照4公斤/吨钢加入；

g、在吹炼至685秒时，将氧枪位调整至1.45米处；

h、在吹炼至796秒时，测温、取样分析；

4）出钢温度为1675℃。

在冶炼期间，按照0.08Nm³/min·t的强度进行底吹，后搅拌2分钟。

经检测，铁水磷含量为0.092%，终点钢液中的磷含量为0.011%，脱磷率为

88%，终点碳含量0.047%，硫含量0.012%，满足Q195钢的转炉冶炼成分及温度要求。

实施例2

生产条件：90吨转炉，炉役4800炉，生产的碳素钢为Q235；铁水温度为1199℃，硅的重量百分比含量为0.24%；以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4%、废钢比为12%条件为对比基础；其生产步骤：

1）在90吨转炉中，由于铁水温度比1280℃降低了82℃，按照每降低10℃，加入的废钢比降低0.55%，则应降低4.51%；由于铁水中的硅重量百分比含量为0.24%，比0.4%降低了0.16%，根据铁水中的硅每当硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次按照降低1.8%计，则应降低0.288%；总的废钢加入比应降低4.8%加入；实际加入的废钢比在7.2%，实际兑入铁水量为92吨，废钢量6.62吨；

2）进行顶底吹氧冶炼，控制供氧强度在3.6 -3.8Nm³/分钟.吨钢；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

a、在开始吹炼前的15秒时，按照23公斤/吨钢第一次加入石灰，并将氧枪枪位调整到1.45米进行吹氧；

b、在吹炼至52秒时，按照12公斤/吨钢加入轻烧白云石；

c、在吹炼至250秒时，按照1.2公斤/吨钢第一次加入轻烧萤石；

d、在吹炼至310秒时，将氧枪位调整至1.6米处；

e、在吹炼至350秒时：以50秒的时间间隔分批第二次加入石灰，每批按照1.5公斤/吨钢加入，本阶段总加入量控制在6公斤/吨钢；分两次每次按照1公斤 /吨钢加入萤石；

f、在吹炼至585秒时，将氧枪位调整至1.8 米处；同时第三次加入石灰，加入量按照4公斤/吨钢加入；

g、在吹炼至685秒时，将氧枪位调整至1.5米处；

h、在吹炼至780秒时，测温、取样分析；

4）出钢温度为1690℃；

在冶炼期间，按照0.09Nm³/min·t的强度进行底吹，后搅拌3分钟；

经检测，铁水磷含量为0.099%，终点钢液中的磷含量为0.011%，脱磷率为

88.9%，终点碳含量0.049%，硫含量0.010%，满足Q235钢的转炉冶炼成分及温度要求。

实施例3

生产条件：90吨转炉，炉役4800炉，生产的碳素钢为Q195；铁水温度为1150℃，硅的重量百分比含量为0.05%；以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4%、废钢比为12%等条件为对比基础。其生产步骤：

1）在90吨转炉中，由于铁水温度比1280℃降低了130℃，按照每降低10℃，加入的废钢比降低0.6%，则应降低7.8%；由于铁水中的硅重量百分比含量为0.20%，比0.4%降低了0.35%，根据铁水中的硅每当硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次按照降低2.2%计，则应降低0.77%；总的废钢加入比应降低8.57%加入；实际加入的废钢比在3.43%，实际兑入铁水量为91.5吨，废钢量3.14吨；

2）进行顶底吹氧冶炼，控制供氧强度在3.8-4.0 Nm³/分钟.吨钢；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

a、在开始吹炼前的5秒时，按照19公斤/吨钢第一次加入石灰，并将氧枪枪位调整到1.35米进行吹氧；

b、在吹炼至60秒时，按照11公斤/吨钢加入轻烧白云石；

c、在吹炼至260秒时，按照1.3公斤/吨钢第一次加入轻烧萤石；

d、在吹炼至320秒时，将氧枪位调整至1.6米处；

e、在吹炼至420秒时：以60秒的时间间隔分批第二次加入石灰，每批按照1.5-2公斤/吨钢加入，本阶段总加入量控制在5公斤/吨钢；分两次每次按照1.5公斤 /吨钢加入萤石；

f、在吹炼至590秒时，将氧枪位调整至1.7 米处；同时第三次加入石灰，加入量按照3公斤/吨钢加入；

g、在吹炼至710秒时，将氧枪位调整至1.4米处；

h、在吹炼至810秒时，测温、取样分析；

i、由于钢水温度为1644℃，低于1660℃，故补吹一次；补吹渣料：以任意比例配比的石灰及白云石料占补吹渣料总重量的75%，铁皮为25%；

4）最终出钢温度为1660℃；

在冶炼期间，按照0.06Nm³/min·t的强度进行底吹，后搅拌1分钟；

经检测，铁水磷含量为0.091%，终点钢液中的磷含量为0.012%，脱磷率为

86.8%，终点碳含量0.040%，硫含量0.013%，满足Q195钢的转炉冶炼成分及温度要求。

实施例4

生产条件：90吨转炉，炉役4800炉，生产的碳素钢为Q235；铁水温度为1180℃，硅的重量百分比含量为0.15%；以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4%、废钢比为12%等条件为对比基础。其生产步骤：

1）在90吨转炉中，由于铁水温度比1280℃降低了100℃，按照每降低10℃，加入的废钢比降低0.58%，则应降低5.8%；由于铁水中的硅重量百分比含量为0.15%，比0.4%降低了0.25%，根据铁水中的硅每当硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次按照降低2%计，则应降低0.5%；总的废钢加入比应降低6.3%加入；实际加入的废钢比在5.7%，实际兑入铁水量为93.5吨，废钢量5.33吨；

2）进行顶底吹氧冶炼，控制供氧强度在3.7-3.9 Nm³/分钟.吨钢；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

a、在开始吹炼前的12秒时，按照21公斤/吨钢第一次加入石灰，并将氧枪枪位调整到1.4米进行吹氧；

b、在吹炼至55秒时，按照12.5公斤/吨钢加入轻烧白云石；

c、在吹炼至245秒时，按照1.2公斤/吨钢第一次加入轻烧萤石；

d、在吹炼至310秒时，将氧枪位调整至1.6米处；

e、在吹炼至380秒时：以60秒的时间间隔分批第二次加入石灰，每批按照1.5-2公斤/吨钢加入，本阶段总加入量控制在5.5公斤/吨钢；分两次每次按照1.2公斤 /吨钢加入萤石；

f、在吹炼至590秒时，将氧枪位调整至1.76 米处；同时第三次加入石灰，加入量按照3.4公斤/吨钢加入；

g、在吹炼至695秒时，将氧枪位调整至1.45米处；

h、在吹炼至800秒时，测温、取样分析；

4）出钢温度1680℃；

在冶炼期间，按照0.075Nm³/min·t的强度进行底吹，后搅拌3分钟；

经检测，铁水磷含量为0.097%，终点钢液中的磷含量为0.01%，脱磷率为

89.7%，终点碳含量0.042%，硫含量0.011%，满足Q235钢的转炉冶炼成分及温度要求。

实施例5

生产条件：90吨转炉，炉役4800炉，生产的碳素钢为Q295；铁水温度为1190℃，硅的重量百分比含量为0.1%；以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4%、废钢比为12%等条件为对比基础；其生产步骤：

1）在90吨转炉中，由于铁水温度比1280℃降低了90℃，按照每降低10℃，加入的废钢比降低0.56%，则应降低5%；由于铁水中的硅重量百分比含量为0.1%，比0.4%降低了0.3%，根据铁水中的硅每当硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次按照降低1.9%计，则应降低0.57%；总的废钢加入比应降低5.57%加入；实际加入的废钢比为6.43%，实际兑入铁水量为91.7吨，废钢量5.9吨；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

a、在开始吹炼前的10秒时，按照21.5公斤/吨钢第一次加入石灰，并将氧枪枪位调整到1.35米进行吹氧；

b、在吹炼至53秒时，按照12.5公斤/吨钢加入轻烧白云石；

c、在吹炼至245秒时，按照1.15公斤/吨钢第一次加入轻烧萤石；

d、在吹炼至305秒时，将氧枪位调整至1.6米处；

e、在吹炼至350秒时：以55秒的时间间隔分批第二次加入石灰，每批按照1.5-2公斤/吨钢加入，本阶段总加入量控制在5公斤/吨钢；分两次每次按照1公斤 /吨钢加入萤石；

f、在吹炼至595秒时，将氧枪位调整至1.72 米处；同时第三次加入石灰，加入量按照3.2公斤/吨钢加入；

g、在吹炼至705秒时，将氧枪位调整至1.42米处；

h、在吹炼至790秒时，测温、取样分析；

i、测得温度为1654℃，补吹2次；

4）最终出钢温度1687℃；

经检测，铁水磷含量为0.102%，终点钢液中的磷含量为0.013%，脱磷率为

87.3%，终点碳含量0.043%，硫含量0.0135%，满足Q235钢的转炉冶炼成分及温度要求。

实施例6

生产条件在90吨转炉，炉役4800炉，生产的碳素钢为Q235；铁水温度为1190℃，硅的重量百分比含量为0.1%；以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4%、废钢比为12%等条件为对比基础。其生产步骤：

1）在90吨转炉中，由于铁水温度比1280℃降低了90℃，按照每降低10℃，加入的废钢比降低0.56%，则应降低5%；由于铁水中的硅重量百分比含量为0.1%，比0.4%降低了0.3%，根据铁水中的硅每当硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次按照降低1.9%计，则应降低0.57%；总的废钢加入比应降低5.57%加入；实际应加入废钢比为6.43%，实际兑入铁水量为91.7吨，废钢量5.9吨；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

a、在开始吹炼前的10秒时，按照21.公斤/吨钢第一次加入石灰，并将氧枪枪位调整到1.35米进行吹氧；

b、在吹炼至53秒时，按照12.5公斤/吨钢加入轻烧白云石；

c、在吹炼至245秒时，按照1.3公斤/吨钢第一次加入轻烧萤石；

d、在吹炼至305秒时，将氧枪位调整至1.6米处；

e、在之后的370秒时：以55秒的时间间隔分批第二次加入石灰，每批按照1.5-2公斤/吨钢加入，本阶段总加入量控制在5公斤/吨钢；分两次每次按照1公斤 /吨钢加入萤石；

g、在吹炼至705秒时，将氧枪位调整至1.42米处；

h、在吹炼至805秒时，测温、取样分析；

i、测得温度为1654℃，补吹2次；

4）最终出钢温度1687℃；

在冶炼期间，按照0.075Nm³/min·t的强度进行底吹，后搅拌2分钟；

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims

1.90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法，其步骤为：

1）在90吨转炉中，以正常铁水温度1280℃、铁水中硅的重量百分比含量为0.4%、废钢比为12%为准，温度每降低10℃，加入的废钢比则降低0.55~0.60%；每当铁水中硅的重量百分比含量降低1%时，加入的废钢比则再次降低1.8~2.2%，并控制加入的废钢总比例不低于3%；

2）进行顶底吹氧冶炼，控制供氧强度在3.6~4.0 Nm³/分钟·吨钢；

3）分次加入渣料，并调整氧枪位置：

c、在吹炼至240~260 秒时，按照1.1 ~1.3公斤/吨钢加入萤石；

g、在吹炼至680~710 秒时，将氧枪位调整至1.4~1.5 米处；

h、在吹炼至780~810 秒时，取样分析；

4）在钢液温度达到1660℃~1690℃时停止吹炼，准备出钢；

在冶炼期间，按照0.06-0.09Nm³/min·t的底吹强度进行全程底吹，保证钢液的后搅拌，后搅拌时间不低于1分钟；

所述低温低硅铁水系指：兑入转炉前温度小于1200℃、硅重量百分比含量小于0.25%的铁水。

2.如权利要求1所述的90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法，其特征在于：石灰的加入总量按照27 ~33公斤/吨钢控制加入。

3.如权利要求1所述的90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法，其特征在于：低温低硅铁水生产碳素钢以炉役5000炉以内的顶底复吹转炉上进行。

4.如权利要求1所述的90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法，其特征在于：当终点温度达不到1660℃时进行补吹，补吹次数不超过两次，补吹渣料为石灰、白云石及铁皮；以任意比例加入的石灰及白云石量为补吹加入渣料总量的不低于70%，铁皮加入量不超过补吹总加入渣料总量的30%。