CN103498017A - 半钢转炉炼钢方法 - Google Patents

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本发明公开了一种半钢转炉炼钢方法，该半钢转炉炼钢方法包括以下步骤：（1）在吹炼开始至75～105s的时间段内，控制氧枪枪位为2.5～3m，供氧强度为1.2～1.5m3/(min·t钢)，并进行造渣；（2）在吹炼开始75～105s至钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%的过程中，控制氧枪枪位为2～3m，供氧强度为2.5～3.5m3/(min·t钢)；（3）在钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%时进行倒渣；（4）倒渣后进行二次造渣并吹炼，直至吹炼终点。本发明的半钢转炉炼钢方法能够防止干法除尘系统发生泄爆并且能够有效地脱除钢水中的磷。

Description

半钢转炉炼钢方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，本发明涉及一种能够防止干法除尘系统泄爆并且能够有效地脱除钢水中的磷的半钢转炉炼钢方法。
背景技术
由于半钢中碳的质量分数比普通铁水中碳的质量分数低，并且半钢中硅、锰等发热成渣元素为痕量（即，含量极低），所以半钢转炉炼钢具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、初期渣形成时间晚以及热量不足等特点，这使得半钢转炉炼钢比铁水转炉炼钢更加困难，并且脱磷率更低。
半钢转炉炼钢过程中的除尘系统主要分为干法除尘系统与湿法除尘系统。对于湿法除尘系统，自动化控制水平和煤气回收量都较低，净化后的煤气含尘量仍达100mg/m3，回收系统能耗较大。相比之下，干法除尘系统净化后的煤气含尘量仅为大约10mg/m3。因此，干法除尘系统的除尘效果较湿法除尘系统更为显著。
然而，采用干法除尘的半钢转炉炼钢存在炼钢过程中泄爆的问题，即，当干法除尘系统的静电除尘器的电场中的CO、H2、O2等气体含量达到一定值时，可能造成爆炸。因此，静电除尘器都安装有泄爆装置，一旦静电除尘器内发生爆炸，该泄爆装置能够自动打开并排放燃烧膨胀的气体，并且能够自动复位，降低静电除尘器的破坏程度，从而保证了干法除尘系统的长期运行。但是每次泄爆都会对设备造成损伤，并且泄爆过程降低了吹炼过程中煤气的回收量，间接增加了转炉炼钢的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够防止干法除尘系统泄爆并且能够有效地脱除钢水中的磷的半钢转炉炼钢方法。
根据本发明的半钢转炉炼钢方法包括以下步骤：（1）在吹炼开始至75～105s的时间段内，控制氧枪枪位为2.5～3m，供氧强度为1.2～1.5m3/(min·t钢)，并进行造渣；（2）在吹炼开始75～105s至钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%的过程中，控制氧枪枪位为2～3m，供氧强度为2.5～3.5m3/(min·t钢)；（3）在钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%时进行倒渣；（4）倒渣后进行二次造渣并吹炼，直至吹炼终点。
根据本发明的示例性实施例，在步骤（1）中，可以在吹炼开始至85～95s的时间段内，控制氧枪枪位为2.5～3m，供氧强度为1.2～1.5m3/(min·t钢)，并进行造渣。在这种情况下，在步骤（2）中，在吹炼开始85～95s至钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%的过程中，控制氧枪枪位为2～3m，供氧强度为2.5～3.5m3/(min·t钢)。
根据本发明的示例性实施例，在步骤（4）中，可以控制氧枪枪位为1.5～2m，供氧强度为3～4m3/(min·t钢)。
根据本发明的示例性实施例，在步骤（1）中，可以将炉渣碱度控制在1～1.5的范围内。
根据本发明的示例性实施例，在步骤（4）中，可以将炉渣碱度控制在4～6的范围内。
根据本发明的示例性实施例，半钢按重量百分比计可以包含2.8%～3.8%的C、痕量的Si和Mn、小于等于0.015%的S、0.060%～0.080%的P、0.04%～0.12%的V，余量为铁和不可避免的杂质。
根据本发明的半钢转炉炼钢方法，通过合理地控制转炉冶炼过程中各个时期的氧枪枪位和供氧强度，能够防止干法除尘系统发生泄爆并且能够有效地脱除钢水中的磷。
具体实施方式
下面将结合示例性实施例对本发明的半钢转炉炼钢方法进行详细的描述。
首先，在吹炼开始至75～105s的时间段内，控制顶吹氧枪枪位为2.5～3m，并控制供氧强度为1.2～1.5m3/（min·t钢）。由于吹炼开始至75～105s的时间段内转炉中的碳氧反应相对缓慢，所以如果氧气吹入量过多，则大部分无法消耗的氧气通过风机抽进烟道，致使烟道内含氧量过高，达到泄爆极限，从而导致泄爆的发生。此时采用低供氧强度、较高枪位可以有效地减少炉内未反应的氧含量使之不能达到泄爆条件，同时也能减缓炉内升温速率，为低温脱磷提供条件。
具体地讲，在此阶段将顶吹氧枪枪位控制在2.5～3m的范围内可以提高炉渣中氧化铁的含量，从而促进快速来渣。将顶吹氧枪供氧强度控制在1.2～1.5m3/（min·t钢）的范围内可以减少转炉内氧气的吹入量，从而有效防止泄爆的发生并提高前期脱磷效率。此外，由于低温热力学条件有利于脱磷反应的发生，所以1.2～1.5m3/（min·t钢）的供氧强度可以减缓前期升温速率，延长低温脱磷时间，提高前期脱磷效率。
根据本发明的示例性实施例，优选地，可以在吹炼开始至85～95s的时间段内，控制顶吹氧枪枪位为2.5～3m，并控制供氧强度为1.2～1.5m3/（min·t钢）。此外，根据本发明的示例性实施例，在该步骤中，可以将炉渣碱度控制在1～1.5的范围内，这可以促进石灰的溶解，提高来渣速度，降低炉渣粘度，从而有利于脱磷反应的进行。
接下来，在吹炼开始75～105s至钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%过程中，优选地，在吹炼开始85～95s至钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%过程中，调整顶吹氧枪枪位至2～3m的范围内，并控制顶吹氧枪供氧强度在2.5～3.5m3/（min·t钢）。此时，碳氧反应较为剧烈，不会因氧气浓度高而导致泄爆，然而为了延长低温脱磷时间、提高脱磷效率，供氧强度不应过大，因此，在该步骤中，调整顶吹氧枪枪位至2～3m的范围内，并控制顶吹氧枪供氧强度在2.5～3.5m3/（min·t钢）。此外，调整顶吹氧枪枪位至2～3m的范围内可以防止吹炼过程炉渣返干而影响脱磷效果。控制顶吹氧枪供氧强度在2.5～3.5m3/（min·t钢）范围内可以加强熔池搅拌，增加脱磷反应动力学条件。此外，由于该步骤中CO的产生量最大，正是煤气回收的高峰期，所以如果该步骤倒渣，则会严重影响煤气的回收量。
接下来，在钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%时进行倒渣。在钢水中碳含量到达该范围时进行倒渣不会影响煤气的回收量。例如，当碳含量超过0.4%时，此碳含量下的钢水中碳氧反应生成的CO仍然较多的，如在此碳含量下倒渣则会影响煤气的回收时间并降低煤气的回收量。
最后，在完成倒渣后，重新造渣并进行吹炼。在该步骤中，造渣和吹炼条件不受具体的限制，例如，可以根据冶炼钢种的要求来合理地控制造渣和吹炼条件。根据本发明的示例性实施例，可以控制氧枪枪位为1.5～2m，供氧强度为3～4m3/(min·t钢)。控制氧枪枪位为1.5～2m可以降低炉渣氧化性，减小高氧化性渣对炉衬的侵蚀。控制供氧强度为3～4m3/(min·t钢)可以增强熔池搅拌，促进后期高氧化性渣脱磷。此外，根据本发明的示例性实施例，可以将炉渣碱度控制在4～6的范围内，这可以促进后期脱磷反应的进行，同时增大炉渣的粘度，有利于溅渣护炉。
根据本发明的示例性实施例，半钢按重量百分比计可以包含2.8%～3.8%的C、痕量的Si和Mn、小于等于0.015%的S、0.060%～0.080%的P、0.04%～0.12%的V，余量为铁和不可避免的杂质，然而，本发明不限于此。
如上所述，根据本发明示例实施例的半钢转炉炼钢方法，通过合理地控制转炉冶炼过程中各个时期的氧枪枪位和供氧强度，能够防止干法除尘系统发生泄爆并且能够有效地脱除钢水中的磷。
下面将参照具体实施例来详细地描述本发明。
实施例1
以半钢为原料利用200t转炉进行半钢转炉炼钢，入炉半钢按重量百分比计包含3.3%的C、痕量的Si和Mn、0.010%的S、0.060%的P、0.12%的V，余量为铁和不可避免的杂质。在半钢转炉冶炼过程中，吹炼开始至75s的时间段内，控制顶吹氧枪枪位为2.5m，顶吹氧枪供氧强度为1.2m3/（min·t钢），同时向转炉内加入造渣材料进行造渣，并且将炉渣碱度控制为1；吹炼开始75s后保持2.5m的顶吹氧枪枪位，调整顶吹氧枪的供氧强度为3m3/（min·t钢），并且采用副枪进行定碳；当钢水中碳的质量分数达到0.20%时拉碳并倒渣；倒渣后进行二次造渣吹炼，二次造渣吹炼时调整顶吹氧枪枪位至1.5m，同时调整顶吹氧枪的供氧强度至3m3/（min·t钢），并且将炉渣碱度控制为5，直至吹炼终点。
整个吹炼过程未泄爆，吹炼终点钢水中磷的质量分数为0.006%，煤气回收量为110m3/t钢。本实施例中的煤气回收量与采用单渣法吹炼过程的100～125m3/t钢的煤气回收量相当。传统的双渣法吹炼，即，在吹炼前期4～8min倒渣吹炼，冶炼一炉钢的煤气回收量在50～75m3/t钢之间波动，其明显小于本实施例中的煤气回收量。此外，单渣法吹炼终点钢水中磷的质量分数在0.010～0.020%之间波动，转炉脱磷效果较本实施例中的脱磷效果差。根据以上对比可见，本实施例的半钢转炉炼钢方法具备了单渣法冶炼的高煤气回收量和传统双渣法冶炼的高脱磷率的双重优点，且转炉吹炼过程中无泄爆发生。
实施例2
以半钢为原料利用200t转炉进行半钢转炉炼钢，入炉半钢按重量百分比计包含3.8%的C、痕量的Si和Mn、0.012%的S、0.070%的P、0.04%的V，余量为铁和不可避免的杂质。在半钢转炉冶炼过程中，吹炼开始至90s的时间段内，控制顶吹氧枪枪位为2.7m，顶吹氧枪供氧强度为1.4m3/（min·t钢），同时向转炉内加入造渣材料进行造渣，并且控制炉渣碱度为1.3；吹炼开始90s后调整顶吹氧枪枪位至2m，同时调整顶吹氧枪的供氧强度至2.5m3/（min·t钢），并且采用副枪进行定碳；当钢水中碳的质量分数达到0.30%时拉碳并倒渣；倒渣后进行二次造渣吹炼，二次造渣吹炼时调整顶吹氧枪枪位至1.7m，同时调整顶吹氧枪供氧强度至3.5m3/（min·t钢），并且将炉渣碱度控制在4，直至吹炼终点。
整个吹炼过程未泄爆，最终得到吹炼终点钢水中磷的质量分数为0.005%，煤气回收量为109m3/t钢。本实施例中的煤气回收量与采用单渣法吹炼过程的100～125m3/t钢的煤气回收量相当，而传统的双渣法吹炼一炉钢的过程中煤气回收量在50～75m3/t钢之间波动，回收量明显少于本实施例中的煤气回收量；单渣法吹炼终点钢水中磷的质量分数在0.010～0.020%之间波动，转炉脱磷效果较本实施例中的脱磷效果差。可见本实施例的半钢转炉炼钢方法具备了单渣法冶炼的高煤气回收量和传统双渣法冶炼的高脱磷率的双重优点，且不会导致转炉吹炼过程泄爆。
实施例3
以半钢为原料利用200t转炉进行半钢转炉炼钢，入炉半钢按重量百分比计包含2.8%的C、痕量的Si和Mn、0.015%的S、0.080%的P、0.08%的V，余量为铁和不可避免的杂质。在半钢转炉冶炼过程中，吹炼开始至105s的时间段内，控制顶吹氧枪枪位为3m，顶吹氧枪供氧强度为1.5m3/（min·t钢），同时向转炉内加入造渣材料进行造渣，并且控制炉渣碱度为1.5；吹炼开始105s后保持3m的顶吹氧枪枪位，同时调整顶吹氧枪的供氧强度至3.5m3/（min·t钢），并且采用副枪进行定碳；当钢水中碳的质量分数达到0.40%时拉碳并倒渣；倒渣后进行二次造渣吹炼，二次造渣吹炼时调整顶吹氧枪枪位至2m，同时调整顶吹氧枪供氧强度至4m3/（min·t钢），炉渣碱度控制在6，直至吹炼终点。
整个吹炼过程未泄爆，最终得到吹炼终点钢水中磷的质量分数为0.006%，煤气回收量为118m3/t钢。本实施例中的煤气回收量与采用单渣法吹炼过程的100～125m3/t钢的煤气回收量相比相当，而传统的双渣法吹炼一炉钢的过程中煤气回收量在50～75m3/t钢之间波动，回收量明显少于本实施例中的煤气回收量；单渣法吹炼终点钢水中磷的质量分数在0.010～0.020%之间波动，转炉脱磷效果较本实施例中的脱磷效果差。可见本实施例的半钢转炉冶炼方法具备了单渣法冶炼的高煤气回收量和传统双渣法冶炼的高脱磷率的双重优点，且不会导致转炉吹炼过程泄爆。

Claims (7)

1.一种半钢转炉炼钢方法，其特征在于，所述半钢转炉炼钢方法包括以下步骤：
（1）在吹炼开始至75～105s的时间段内，控制氧枪枪位为2.5～3m，供氧强度为1.2～1.5m3/(min·t钢)，并进行造渣；
（2）在吹炼开始75～105s至钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%的过程中，控制氧枪枪位为2～3m，供氧强度为2.5～3.5m3/(min·t钢)；
（3）在钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%时进行倒渣；
（4）倒渣后进行二次造渣并吹炼，直至吹炼终点。
2.如权利要求1所述的半钢转炉炼钢方法，其特征在于，在步骤（1）中，在吹炼开始至85～95s的时间段内，控制氧枪枪位为2.5～3m，供氧强度为1.2～1.5m3/(min·t钢)，并进行造渣。
3.如权利要求2所述的半钢转炉炼钢方法，其特征在于，在步骤（2）中，在吹炼开始85～95s至钢水中碳的质量分数达到0.20～0.40%的过程中，控制氧枪枪位为2～3m，供氧强度为2.5～3.5m3/(min·t钢)。
4.如权利要求1所述的半钢转炉炼钢方法，其特征在于，在步骤（4）中，控制氧枪枪位为1.5～2m，供氧强度为3～4m3/(min·t钢)。
5.如权利要求1所述的半钢转炉炼钢方法，其特征在于，在步骤（1）中，将炉渣碱度控制在1～1.5的范围内。
6.如权利要求1所述的半钢转炉炼钢方法，其特征在于，在步骤（4）中，将炉渣碱度控制在4～6的范围内。
7.如权利要求1所述的半钢转炉炼钢方法，其特征在于，半钢按重量百分比计包含2.8%～3.8%的C、痕量的Si和Mn、小于等于0.015%的S、0.060%～0.080%的P、0.04%～0.12%的V，余量为铁和不可避免的杂质。
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