CN103667579A - 一种基于兑铁过程的中高硅铁水脱硅方法 - Google Patents

Abstract

一种基于兑铁过程的中高硅铁水脱硅方法，属于铁水预处理技术领域。利用混铁炉/车往铁水包兑铁水的过程作为熔池中铁水脱硅反应时间，铁水势能作为熔池搅拌动力。通过持续加入与混铁炉/车出铁流量同比例的固体氧化剂及调渣剂，实现高效脱硅。优点在于，不仅为转炉冶炼中高硅铁水减轻负担，降低炼钢成本，而且本工艺简单，可操作性强，设备投入低，运行成本低。

Description

一种基于兑铁过程的中高硅铁水脱硅方法

技术领域

本发明属于铁水预处理技术领域，特别涉及一种基于混铁炉兑铁过程的中高硅铁水脱硅方法。

背景技术

在低迷的钢铁市场行情下，钢铁企业已经到了比拼生产成本的白刃化阶段，这也极大地提升了钢企对低价矿（硅、磷、硫及其他一种或几种元素含量偏高）的需求能力。低价矿由于硅高、磷高、硫高等问题给炼铁及炼钢生产带来了很大的负担，如何通过工艺优化或技术革新缓解各工序生产压力，成为冶金工作者新的课题。对于绝大部分中小钢铁企业来说，铁水预处理装置配备不健全，甚至没有，而混铁炉/车却是中小钢企解决炼铁-炼钢流程不匹配的重要设备。

对于高硅铁水冶炼，必须控制入转炉铁水硅含量处于合理范围。否则，硅元素高不仅造成转炉脱磷困难，渣料消耗大，甚至易引起大喷溅。目前，铁水预脱硅主要在高炉出铁沟、鱼雷罐车或铁水罐进行，而关于利用混铁炉/车往铁水包兑铁水的工艺环节进行脱硅处理却少有详细报道。关联文献如下：

专利文献CN102719619A及CN101096719中通过喷枪向容器中喷入气态或固态氧化剂，熔池搅拌动力主要依靠喷枪气体动能。

穆艳春、陈树国、曾静，济钢三炼钢铁水脱硅工艺设计[J]，山东冶金，2008，（30）：139-140.该文献对其脱硅剂气力输送装置进行了详细介绍，为配合其装置的设计预期目标，其对脱硅剂配比及粒度规格作了严格要求，但仅限于此。文中提及：在倒灌站倒铁水过程中，采用气力输送脱硅剂至铁水包中，脱硅剂选用80%巴西精矿粉加20%生石灰粉。巴西精矿粉要求粒度0～0.5mm占92.68%，0.5～1mm占7.32%；石灰粉要求粉粒较细，实际生产中石灰粉粒度控制在＜2mm。关于铁水倒运环节利用倒铁水过程中铁水搅拌势能进行脱硅的工艺操作、参数设定及工艺效果等，该文献均未有涉及。同时作者所提的脱硅剂要求粒度很细，必须用气体输送方式加入，若在铁水熔池内加入，势必需要专用的喷枪；若在铁水表面加入，除尘负荷很大。综合分析，该套装置较复杂，且投资较大。

夏幸明，混铁车内铁水脱硅、脱磷、脱硫的生产实践[J]，钢铁，1999，（34）：547-549.该文献主要介绍在混铁车内采用喷吹处理装置完成铁水的脱硅、脱磷、脱硫生产，其缺点在于混铁车内的炉渣清理工作难度较大，对混铁车维护不利，影响持续生产。

发明内容

本发明提供一种基于兑铁过程的中高硅铁水脱硅方法。该方法利用混铁炉/车往铁水包兑铁水的过程（4～10min）作为熔池中铁水脱硅反应时间，铁水势能作为熔池搅拌动力，较鱼雷罐或转炉等设备中脱硅操作更简便、费用更低。

本发明利用混铁炉/车往铁水包兑铁水的过程作为熔池中铁水脱硅反应时间，铁水势能作为熔池搅拌动力。通过持续加入与混铁炉/车出铁流量同比例的固体氧化剂及调渣剂，实现高效脱硅。具体工艺步骤及控制的技术参数如下：

1、理论计算：根据混铁炉/车兑铁水速率、固体氧化剂含氧量及铁水预脱硅含量，计算固体氧化剂加料速率。

2、兑铁阶段：倾斜混铁炉/车向铁水包兑入铁水包总容量70%～80%的铁水，在兑铁水同时，即刻开启皮带输送机将固体氧化剂（烧结矿、氧化铁皮、球团矿等）及适量的调渣剂(石灰、萤石等)通过料仓溜槽向铁水冲击区域持续的加入，固体氧化剂及调渣剂粒径范围为1mm～10mm，固体氧化剂加入速率范围为0.5～20kg/s，调渣剂加入速率0～8kg/s。视加料过程中渣层稠化情况，加入0～400kg萤石。

3、除渣阶段：待兑铁结束后，将铁水包内炉渣去除80%～95%，根据需要取钢水样、渣样检测。

4、天车吊运：除完渣后由天车吊至转炉铁水待装区域。

本发明根据预脱硅耗氧量及炉渣碱度，计算脱硅用固体氧化剂消耗量及调渣剂消耗量，结合混铁炉/车出铁流量，将与铁水流量同比例的固体氧化剂及适量调渣剂采用皮带输送至混铁炉/车平台上的简易料仓，由料仓下部出口溜槽将固体氧化剂沿着混铁炉/车出铁口铁水冲击区域往铁水包中持续加入，实现铁水兑铁阶段全程均匀高效脱硅。兑铁完毕后，关闭加料装置，倾斜铁水包，快速扒出铁水包表面炉渣，然后由天车将处理好的铁水包吊至转炉区域。

固体氧化剂加料速率V_氧化剂的计算公式如下：

V_氧化剂=V_兑铁×（W_[Si]0-W_[Si]1）×[2×（56+16x）/28x]/W_[FeOx]

V_氧化剂：单位时间往铁水包加入固体氧化剂的加料速率，kg/s;

V_兑铁：混铁炉/车单位时间往铁水包的兑铁速率，kg/s;

W_[Si]0：混铁炉/车中铁水硅元素含量，%；

W_[Si]1：兑完铁水之后，计划铁水硅元素含量，%；

W_[FeOx]：铁氧化物在固体氧化剂中含量，%；

x：铁氧化物（FeO_x）中氧元素平均分子数。

本发明涉及铁水硅含量范围为0.3%～1.5%，由于铁水包容量及混铁炉/车设计尺寸规格不同，混铁炉/车兑铁水速率范围为100～400kg/s，根据各钢铁企业铁水包不同容量（50t～200t），混铁炉/车向铁水包兑铁时间范围为4～10min。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）工艺灵活性强，可根据需要对转炉每炉入炉铁水进行提前预处理，脱硅反应时间充分。

2）投资少，操作性强。利用混铁炉/车兑铁阶段实现脱硅预处理，不影响生产节奏，且能实现高效脱硅。炉渣易于扒出，不用调渣，生产运营成本低。

3）为转炉冶炼降低脱硅负担，减少渣料消耗及高硅铁水冶炼的喷溅损失。简化转炉操作，避免转炉因高硅铁水冶炼采用“双渣工艺”等复杂操作，降低转炉工艺成本。

具体实施方式

实施案例1

某企业混铁炉铁水硅含量为0.8%，计划在混铁炉兑完铁水后将铁水硅脱至0.2%，铁水混铁炉兑铁水速率210kg/s，铁水包计划装80t铁水，整个兑铁水过程约6.3min。

在混铁炉兑铁水过程中，向铁水包中持续加入2～8mm的烧结返矿，加入速率为8kg/s，折合吨铁消耗量为38kg/t_铁，石灰加入速率为3kg/s，折合吨铁消耗量为14kg/t_铁。

待兑完铁，用天车将铁水包吊至扒渣站，铁水包表面炉渣较干，易于扒渣。倾斜包座，将铁水渣快速扒出80%，测温为1310℃，并取铁水样检测硅含量为0.15%。扒完渣后将铁水包用天车吊至转炉待装区域。

实施案例2

某企业混铁炉铁水硅含量为1.1%，计划在混铁炉兑完铁水后将铁水硅脱至0.3%，铁水混铁炉兑铁水速率300kg/s，铁水包计划装120t铁水，整个兑铁水过程约6.6min。

在混铁炉兑铁水过程中，向铁水包中持续加入1～8mm的烧结返矿，加入速率为12kg/s，折合吨铁消耗量为40kg/t_铁，石灰加入速率为4kg/s，折合吨铁消耗量为13kg/t_铁。加料过程中，若渣层稠化变干，加入200kg萤石。

待兑完铁，用天车将铁水包吊至扒渣站，铁水包表面炉渣较干，易于扒渣。倾斜包座，将铁水渣快速扒出90%，测温为1350℃，并取铁水样检测硅含量为0.21%。扒完渣后将铁水包用天车吊至转炉待装区域。

最后说明的是，以上实施例仅以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行参数范围内的修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于兑铁过程的中高硅铁水脱硅方法，其特征在于，工艺步骤及控制的技术参数如下：

（1）计算：根据混铁炉/车兑铁水速率、固体氧化剂含氧量及铁水预脱硅含量，计算固体氧化剂加料速率；

（2）兑铁阶段：倾斜混铁炉/车向铁水包兑入铁水包总容量70%～80%的铁水，在兑铁水同时，即刻开启皮带输送机将固体氧化剂及调渣剂通过料仓溜槽向铁水冲击区域持续的加入，固体氧化剂及调渣剂粒径范围为1mm～10mm，固体氧化剂加入速率范围为0.5～20kg/s，调渣剂加入速率0～8kg/s；视加料过程中渣层稠化情况，加入0～400kg萤石；

（3）除渣阶段：待兑铁结束后，将铁水包内炉渣除去80%～95%，根据需要取钢水样、渣样检测；

（4）天车吊运：除完渣后由天车吊至转炉铁水待装区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的中高硅铁水硅含量范围为：0.3%～1.5%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的固体氧化剂为烧结矿、氧化铁皮、球团矿。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的调渣剂为石灰、萤石。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中固体氧化剂加料速率V_氧化剂的计算公式如下：

V_氧化剂=V_兑铁×（W_[Si]0-W_[Si]1）×[2×（56+16x）/28x]/W_[FeOx]

V_氧化剂：单位时间往铁水包加入固体氧化剂的加料速率，kg/s;

V_兑铁：混铁炉/车单位时间往铁水包的兑铁速率，kg/s;

W_[Si]0：混铁炉/车中铁水硅元素含量，%；

W_[Si]1：兑完铁水之后，计划铁水硅元素含量，%；

W_[FeOx]：铁氧化物在固体氧化剂中含量，%；

x：铁氧化物（FeO_x）中氧元素平均分子数。