CN103614609B - 一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，其包括有如下步骤：步骤1：高炉铁水预备：将所述红土镍矿经配料、烧结后加入高炉中进行冶炼，并保证高炉出铁温度≥1350℃；步骤2：运输：利用“一包到底”或者“混铁炉”的形式将高炉的高温含镍高硅铁水运至脱硅转炉；步骤3：在脱硅转炉中对含镍高硅铁水进行脱硅、脱碳、脱磷、脱硫作业，采用顶底复吹方式对铁水进行脱硅处理，脱硅后铁水中硅的质量百分比不大于0.20%；步骤4：最终产品冶炼：吹炼完毕后，将来自脱硅转炉的半钢装入AOD炉，同时在AOD炉中添加合金，并完成不锈钢的最终冶炼。这种脱硅工艺对铁水的Si含量要求低，为脱硅提供足够的反应空间，有效防止喷溅，且为脱硅创造良好的动力学条件，同时还可以进行脱磷脱硫作业。

Description

一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法

技术领域

本发明涉及一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，特别是处理红土镍矿生产出的含镍高硅铁水。

背景技术

随着不锈钢产业的迅猛发展，对金属镍的需求量不断增加，然而硫化镍矿资源日益匮乏，使得红土镍矿成为未来镍供应的主要来源。红土镍矿占世界陆基镍资源的72.2%，然而其生产的镍只占世界镍产量的42%，利用红土镍矿生产镍铁水，为快速发展的不锈钢工业提供廉价的镍源，是利用红土镍矿资源的有效的途径。由红土镍矿生产出的高炉镍铁水中硅的含量很高，有的高达2%左右。含镍铁水中的硅含量对不锈钢精炼炉（AOD）炉衬寿命影响较大，且当硅的质量百分比含量≤0.20%时，才能进一步脱除铁水中的P,其次经过预处理的铁水进入AOD炉后钢水成分容易控制，且可以缩短AOD炉冶炼周期约20mins，故一般含镍铁水进入不锈钢精炼炉前都要进行预处理。

表1高炉镍铁水成分，%

由红土镍矿得到的高炉镍铁水成份见表1，其特点是硅含量高。铁水中硅含量对AOD转炉炉衬寿命影响较大，一般铁水在进入AOD炉之前，都要进行预脱硅。

目前，在现有技术中，不锈钢冶炼用铁水脱硅主要有两种方式：（1）、在高炉出铁场向出铁沟投放脱硅剂；（2）、向铁水罐内喷吹脱硅剂。结合含镍铁水[Si]、[Ni]含量高的特点，镍的熔点高，镍含量高导致高炉出铁温度较高，在出铁场脱硅易导致铁水温降大，镍凝固析出，且脱硅能力有限；在铁水罐内脱硅易造成喷溅。在碱性脱硅转炉内，不但可以进行脱硅，还可以进行脱磷脱硫作业，将三脱处理整合至一个设备内，可以在降低投资成本的同时很好的解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种对铁水成分要求低、动力学条件好、布置紧凑，能够为不锈钢精炼炉灵活供给高质量的低硅、低磷铁水的脱硅方法。

为了实现上述目的，本发明是通过如下步骤来实现的：

一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，用于处理红土镍矿生产出的含镍高硅铁水，其依次包括下列步骤：

步骤1：高炉铁水预备：将所述红土镍矿经配料、烧结工序后加入高炉中进行冶炼，并保证高炉出铁温度≥1350℃；

步骤2：运输：利用“一包到底”或者“混铁炉”的形式将高炉的高温含镍高硅铁水运至脱硅转炉；

步骤3：在脱硅转炉中对含镍高硅铁水进行脱硅、脱碳、脱磷、脱硫作业，采用顶底复吹方式对铁水进行脱硅处理，脱硅后铁水中硅的质量百分比不大于0.20%；

步骤4：最终产品冶炼：吹炼完毕后，将来自脱硅转炉的半钢装入AOD炉，同时在AOD炉中添加合金，并完成不锈钢的最终冶炼。

进一步地，所述顶底复吹开始时，高硅含镍铁水装入量为脱硅转炉平均出钢量的65%～70%，从而为脱硅过程提供足够的反应空间；待铁水中硅含量降低至要求后，根据最终所冶炼的产品的要求，第一次向脱硅转炉中加入部分废钢及合金料，加入量为脱硅转炉平均出钢量的30%～35%，然后再进一步进行脱硅、脱磷作业。

进一步地，所述顶底复吹方式中的顶吹为软吹，吹炼氧气工作压力为0.8～1.2MPa，最大吹氧气流量210m³/min。

进一步地，所述顶底复吹中底吹系统的氮气压力为1.0Mpa，最大吹氮气流量20m³/min，供气强度调节范围0.018m³/min·t～0.18m³/min·t。

进一步地，所述脱硅转炉为顶底复吹式脱硅转炉，其包括有可分离的炉座和本体，所述本体的炉壳为可更换式，以方便修炉工作。

进一步地，所述脱硅转炉的炉衬耐火材料为碱性，工作层采用镁碳砖，永久层采用镁砖；碱性炉衬配合底吹惰性气体搅拌，在脱硅转炉中还可实现脱磷，脱硫。

进一步地，所述脱硅转炉的护炉操作采用与氧枪同枪式溅渣护炉操作及喷补料护炉操作。

进一步地，所述脱硅转炉与所述AOD炉布置在同一跨间，所述脱硅转炉与所述AOD炉共用各层操作平台，共用铁合金，散状料上料皮带，共用氧枪维修及吊运系统，共用加料起重机及炉壳吊运起重机。

本发明所采用的这种工艺方法具有以下优点：

（1）对铁水的Si含量要求低，为脱硅提供足够的反应空间，有效防止喷溅，为脱硅创造良好的动力学条件，并结合炉衬及底吹惰性气体搅拌，还可以进行脱磷脱硫作业。

（2）脱硅转炉采用活炉座型式，待达到炉衬使用寿命时更换炉壳，省去了常规转炉在线修炉时间，能够有效提高劳动生产率。

（3）在以红土镍矿为原料生产不锈钢的工艺中，将脱硅转炉与后续精炼AOD炉布置在同一跨间，可与AOD炉共用各层操作平台，共用铁合金、散装料上料皮带，共用氧枪维修及吊运系统，共用加料起重机及炉壳吊运起重机。该工艺技术成熟，生产流程紧凑流畅、可降低投资成本、便于车间生产管理，可以灵活地向不锈钢钢精炼转炉供给高质量的低硅、低磷铁水。

附图说明

图1是一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法生产流程图；

图2是一种不锈钢冶炼用铁水脱硅工艺布置图；

图3是脱硅转炉炉型及结构示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的目的，下面结合本发明的背景、流程图以及实际工况，对本发明所述的不锈钢冶炼用铁水脱硅方法进行详细描述。

1、介绍一下所述不锈钢冶炼用铁水脱硅工艺中用到的主要设备：

两座318m³炼铁高炉：用于将由红土镍矿、熔剂、焦粉形成的含镍烧结矿熔融为含镍高硅铁水；

两座40t的中频炉：用于熔化废钢以及合金；

一座110t脱硅转炉1：用于脱硅、脱碳、脱磷、脱硫，从而得到不锈钢

半钢；

一座120tAOD转炉7：不锈钢最后的冶炼。

2、所述不锈钢冶炼用铁水脱硅的具体工艺：

首先，将红土镍矿以及熔剂与焦粉通过烧结机形成含镍烧结矿；然后将含镍烧结矿加入到炼铁高炉中进行冶炼，并保证高炉的出铁铁水温度≥1350℃；高炉出铁至65t铁水罐，出铁场与脱硅转炉加料跨相连，铁水罐由高炉的100/30t起重机吊运兑入600t混铁炉5，在混铁炉5内贮存保温，需要铁水时，混铁炉出铁至70t脱硅铁水包后，通过125/50t吊车将铁水兑入110t脱硅转炉1内进行冶炼作业；冶炼所需要的大部分废钢和少量的铬铁合金，在配料跨经称量配料后，加入40t中频感应炉内进行加热熔化，熔化好的废钢和合金出至70t脱硅铁水包内由过跨车运至主车间加料跨，由该跨的125/50t吊车兑入脱硅转炉与高炉铁水一起进行脱硅、脱碳、脱磷作业；经过脱硅转炉1的吹炼后，从脱硅转炉出钢口出来的半钢被装入AOD炉7中，同时在AOD炉7中加入部分固态合金，进而完成不锈钢的最后冶炼。

3、脱硅转炉的修炉：

需要修炉时，由精炼跨的220/65t吊车将炉壳更换台车吊至脱硅转炉炉下的钢包车线上，炉壳更换台车11开至炉壳下方，升起液压平台支柱炉壳，拆开炉壳与U型托圈的连接装置，再将炉壳更换台车11开出，脱硅转炉炉前平台设活动钢盖板。由加料跨的240/100t吊车将炉壳吊运至拆炉位4，由拆炉机拆除炉衬，然后再用吊车吊到砌筑工位3，炉衬砌筑采用砖砌工艺，炉衬砌筑完成后进行烘烤。更换新炉壳时，用加料跨的240/100t吊车将已烘烤好的炉壳调运至炉壳更换台车上，开至U型的托圈内，连接所有炉壳与托圈的连接装置，降下液压平台，炉壳更换台车11开至精炼跨，由220/65t吊车10将炉壳更换台车11吊至停放位置。

4、110t脱硅转炉的结构：

所述脱硅转炉为顶底复吹式，其炉容比为0.97/0.6m³/t，顶底复吹式的吹炼能够为脱硅创造良好的动力学条件，提高脱硅效率，强化熔池搅拌，促进钢-渣界面反应，且吹炼平稳减少了喷溅；所述脱硅转炉的炉体与炉座可分离，且备用有两个炉壳，当炉衬达到使用寿命时，直接更换炉壳，由此省去了常规转炉在线修炉的时间，有效地提高了劳动生产率，并与后续AOD转炉作业时间匹配；所述脱硅转炉炉壳上具有U型托圈，用于更换炉壳，炉壳通过三点六个螺栓与U型托圈相连，更换炉壳时，拆开螺栓，炉壳更换台车将炉壳运走，再由车间起重机将炉壳吊运至维修区；所述脱硅转炉上还设置有倾动装置，所述倾动装置为二点啮合全悬挂倾动装置，这种装置重量轻、结构紧凑、安全可靠性强且占地面积小。

进一步地，所述脱硅转炉的炉衬为碱性炉衬，该碱性炉衬配合底吹惰性气体，以实现脱硅转炉的脱磷、脱硫功能；

进一步地，所述脱硅转炉采用与氧枪同枪式溅渣护炉工艺以及喷补料护炉操作，提高了炉衬的使用寿命，使得其使用寿命不小于1000炉。

进一步地，所述脱硅转炉与后续AOD炉布置在同一跨间，可与AOD炉共用各层操作平台，共用合金、散装料上料皮带，共用氧枪维修及吊运系统，共用加料起重机及炉壳吊运起重机。

5、有关底顶复吹：

本发明所述的不锈钢冶炼用铁水脱硅工艺中使用的脱硅转炉为顶底复吹式脱硅转炉，脱硅过程可分为两阶段，第一阶段：在脱硅转炉中加入含镍高硅铁水，此时炉容比相当于0.89～0.92m³/t，能够为脱硅过程提供足够的反应空间以进行脱硅作业，将铁水中硅含量降至0.2%左右；第二阶段：将中频炉熔化的废钢及合金兑入脱硅转炉，兑入量为脱硅转炉平均出钢量的30%～35%，此时炉容比相当于0.6m³/t，进一步吹炼、进行脱硅、脱碳、脱磷、脱硫作业。吹炼氧气工作压力为0.8～1.2MPa，最大吹氧流量210m³/min；吹氧的同时，通过底吹系统向炉内吹入惰性气体加强搅拌，氮气压力约为1.0MPa，最大吹氮气流量20m³/min，供气强度调节范围0.018m³/min·t～0.18m³/min·t。

上述铁水脱硅工艺对铁水的Si含量要求低，为脱硅提供了足够的反应空间；同时，在以红土镍矿为原料生产不锈钢的工艺中，将脱硅转炉与后续精炼AOD炉布置在同一跨间，可与AOD炉共用各层操作平台，因此使得生产流程紧凑流畅、降低了投资成本、方便了车间生产管理，可以灵活地向AOD炉供给高质量的低硅、低磷铁水。

Claims (5)

1.一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，用于处理红土镍矿生产出的含镍高硅铁水，其依次包括下列步骤：

步骤1：高炉铁水预备：将所述红土镍矿经配料、烧结工序后加入高炉中进行冶炼，并保证高炉出铁温度≥1350℃；

步骤2：运输：利用“一包到底”或者“混铁炉”的形式将高炉的高温含镍高硅铁水运至脱硅转炉(1)；

步骤3：在脱硅转炉(1)中对含镍高硅铁水进行脱硅、脱磷、脱硫作业，采用顶底复吹方式对铁水进行脱硅处理，脱硅后铁水中硅的质量百分比不大于0.20％；

其中，脱硅过程分为两阶段，第一阶段：在脱硅转炉中加入含镍高硅铁水，此时炉容比相当于0.89～0.92m³/t，能够为脱硅过程提供足够的反应空间以进行脱硅作业，将铁水中硅含量降至0.2％左右；第二阶段：将中频炉熔化的废钢及合金兑入脱硅转炉，兑入量为脱硅转炉平均出钢量的30％～35％，此时炉容比相当于0.6m³/t，进一步吹炼、进行脱硅、脱碳、脱磷、脱硫作业；

吹炼氧气工作压力为0.8～1.2MPa，最大吹氧流量210m³/min，吹氧的同时，通过底吹系统向炉内吹入惰性气体加强搅拌，氮气压力约为1.0MPa，最大吹氮气流量20m³/min，供气强度调节范围0.018m³/min·t～0.18m³/min·t；

步骤4：最终产品冶炼：吹炼完毕后，将来自脱硅转炉的半钢装入AOD炉(7)，同时在AOD炉(7)中添加合金，并完成不锈钢的最终冶炼。

2.如权利要求1所述的不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，其中，所述脱硅转炉为底顶复吹式脱硅转炉，其包括有可分离的炉座和本体，所述本体的炉壳为可更换式，以方便修炉工作。

3.如权利要求2所述的不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，其中，所述脱硅转炉的炉衬耐火材料为碱性，工作层采用镁碳砖，永久层采用镁砖；碱性炉衬配合底吹惰性气体搅拌，在脱硅转炉中还可实现脱磷，脱硫。

4.如权利要求3所述的一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，其中，所述脱硅转炉的护炉操作采用与氧枪同枪式溅渣护炉操作及喷补料护炉操作。

5.如权利要求1所述的一种不锈钢冶炼用铁水脱硅方法，其中，所述脱硅转炉(1)与所述AOD炉(7)布置在同一跨间，所述脱硅转炉(1)与所述AOD炉(7)共用各层操作平台，共用铁合金，散状料上料皮带(8)，共用氧枪维修及吊运系统，共用加料起重机(6)及炉壳吊运起重机(11)。