CN104017932B

CN104017932B - 一种转炉双渣炼钢的方法

Info

Publication number: CN104017932B
Application number: CN201410277535.3A
Authority: CN
Inventors: 梁新腾; 曾建华; 李扬洲; 龚洪君; 杨森祥; 杨晓东; 喻林; 陈均; 何为; 陈路
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-06-19
Filing date: 2014-06-19
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-06-19
Also published as: CN104017932A

Abstract

本发明提供了一种转炉双渣炼钢的方法，其中，该方法包括以下步骤：(1)将待吹炼的半钢和第一批造渣材料加入到转炉中进行第一次吹炼，在转炉熔池温度为1560-1600℃且转炉中钢水碳含量为0.8-1.2重量％时进行倒炉倒渣，倒渣量为所述第一次吹炼生成炉渣总量的60-80重量％；(2)往步骤(1)得到的钢水中加入第二批造渣材料进行第二次吹炼。采用本发明提供的方法能够将半钢中的磷含量降至非常低的水平。

Description

一种转炉双渣炼钢的方法

技术领域

本发明涉及一种转炉双渣炼钢的方法。

背景技术

随着高品质钢需求的日益增大，对钢中磷含量的要求更高。目前，转炉冶炼低磷钢的方法基本采用“双渣法”，还有部分钢厂采用“双联法”。双渣法是在吹炼中途提枪暂停吹炼，倒出部分炉渣后，再加渣料重新造渣的方法。双联法即一座转炉先脱磷，然后另一座转炉降碳升温。采用双联法冶炼，生产组织困难，生产成本偏高。以铁水为入炉原料时，采用双渣法冶炼的初期存在碱度偏低，温度偏高的问题，造成脱磷效果不佳。以半钢为入炉原料时，采用双渣法冶炼的初期存在热量不足化渣，导致化渣慢且影响脱磷效果以及冶炼周期。

一般认为转炉脱磷具有最佳的反应动力学条件，脱磷能力最强，并且转炉温度对脱磷的影响很大，必须在前期温度较低的时期及时将高磷渣倒去，但同时，又必须将前期炉渣造好，保证炉渣有充分的流动性，及合适的碱度保证脱磷效果。因此，国内外大多数钢厂采用转炉前期低温阶段(1300-1350℃)倒渣的“双渣”方式生产低磷钢。但是当以半钢为入炉原料时，这种方式的脱磷效果非常有限，并且铁损很高。

在现有的专利文献中已有转炉炼钢低成本脱磷的报道。例如，CN102618689A公开了一种高效低成本转炉生产超低磷钢水的方法，该方法包括将含P≤0.11％、Si:0.3-0.5％、Mn:0.3-0.6％，温度为1260-1350℃的铁水入转炉；加入渣料，底吹氩气，流量≥0.07Nm³/min.t钢，顶吹氧气，氧气压力≤0.8MPa，熔池温度≤1450℃，前期吹炼时间7-10min，倒渣1/3-1/2；中期高枪位，补加渣料，钢液[C]0.30-0.60％且温度为1520-1560℃，再次倒渣40-60％；后期补加石灰2-5kg/t钢以及冷却剂2-5kg/t钢，大气量底吹氩气搅拌≥1.5min，当终点C＝0.025-0.08％且温度为1600-1630℃时出钢；生产出磷含量≤50ppm的超低磷钢水。然而，针对热量充足的普通铁水采用这种双渣冶炼比较适合，而对热量不足、成渣条件不好的半钢转炉炼钢而言则不适合，半钢转炉炼钢采用此法往往造成炉渣未充分熔化，倒不出炉渣。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的方法对半钢进行转炉吹炼时脱磷率不高的缺陷，而提供一种新的转炉双渣炼钢的方法。

本发明的发明人经过深入研究后发现，对于脱硫提钒后的半钢而言，由于其中的硅和锰成渣元素含量均为痕量，为了脱除P、S等有害元素通常采取外加钙质材料和二氧化硅或氧化锰以及氧化铁等造渣材料，这导致对脱磷起关键作用的硅酸钙、锰酸钙以及铁酸钙等成渣速度慢。而半钢的吹炼过程通常在1300-1350℃下进行，但是此时存在的热量不足以化渣，炉渣还未有效形成，因此脱磷效果很有限，脱磷率通常不足30％，且炉渣中包裹有大量金属小颗粒，如果此时进行倒炉倒渣操作，炉渣中TFe含量高达45重量％，铁损很高。

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种转炉双渣炼钢的方法，其中，该方法包括以下步骤：

(1)将待吹炼的半钢和第一批造渣材料加入到转炉中进行第一次吹炼，在转炉熔池温度为1560-1600℃且转炉中钢水碳含量为0.8-1.2重量％时进行倒炉倒渣，倒渣量为所述第一次吹炼生成炉渣总量的60-80重量％；

(2)往步骤(1)得到的钢水中加入第二批造渣材料进行第二次吹炼。

本发明的发明人经过深入研究后还发现，在转炉双渣炼钢的过程中，通过两次吹炼并保证第一次吹炼时在特定的转炉熔池温度和钢水碳含量下进行倒炉倒渣，能够保证炉渣熔化好、化透，使得磷充分进入炉渣中，在一次吹炼倒渣过程中就能够倒出大部分的高磷炉渣，最终将半钢中的磷含量降至非常低的水平。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的转炉双渣炼钢的方法包括以下步骤：

本说明书中所用的术语“半钢”可以是指高炉铁水经过脱硫提钒后得到的产物。本发明提供的转炉双渣炼钢的方法适合对目前所有的半钢进行吹炼脱磷，特别适合对具有以下特定组分的半钢进行吹炼脱磷：以所述待吹炼的半钢的总重量为基准，所述待吹炼的半钢中含有3-4重量％的C、0.05-0.09重量％的P、痕量的Si和Mn。所述待吹炼的半钢的温度优选为1250-1390℃。

在所述转炉双渣炼钢过程中，通常通过氧枪向转炉中吹入氧气进行吹炼。通过吹氧可以氧化所述半钢中的碳、磷等元素，去除气体及夹杂物，并使半钢均匀加热。吹氧过程中，氧枪的位置可以控制在1.4-2.0m。本说明书中所用的术语“枪位”是指氧枪的喷头的最低点与吹氧前转炉内钢水液面的距离。在整个所述转炉双渣炼钢的过程中可以采用同一支氧枪。此外，为了更有利于半钢的均匀加热，通常还可以往所述转炉中吹入氮气。在本发明中，所述吹氧和吹氮的方式没有特别的限定，可以采用本领域技术人员公知的各种方式进行，例如，顶吹、底吹和顶底复吹。在本发明中，所述第一次吹炼和/或第二次吹炼优选为顶吹氧气、底吹氮气的顶底复合吹炼，采用这种优选的顶底复吹方式能够加强搅拌，改善脱磷的动力学条件，从而获得良好的脱磷效果。

本发明对所述第一次吹炼的条件没有特别地限定，优选包括吹氧强度为3-3.5Nm³/min·t钢，吹氮强度为0.1-0.12Nm³/min·t钢，采用这种优选的吹氧和吹氮强度进行吹炼更有利于控制炉渣的组成，使得磷充分进入炉渣中，在第一次倒炉倒渣过程中就能够去除大部分的高磷炉渣，从而为后续磷含量的进一步降低奠定基础。

本发明对所述第二次吹炼的条件也没有特别地限定，可以为本领域的常规选择，优选包括吹氧强度为3-3.5Nm³/min·t钢，吹氮强度为0.1-0.12Nm³/min·t钢，在该优选的条件下进行第二次吹炼能够保证吹炼终点得到的钢水具有更低的磷含量。

本说明书中所用的术语“吹氧强度”指单位时间内以每吨吹炼半钢计的吹氧量，其单位为Nm³/min·t钢。

本说明书中所用的术语“吹氮强度”指单位时间内以每吨吹炼半钢计的吹氮量，其单位为Nm³/min·t钢。

根据本发明提供的转炉双渣炼钢的方法，在所述第一次吹炼过程中只要保证在转炉熔池温度为1560-1600℃且转炉中钢水碳含量为0.8-1.2重量％时进行倒炉倒渣就能够使得炉渣已经充分融化，并且钢水中的脱磷反应已经充分进行，脱磷率达到80-90％，倒炉倒渣后能够去除大部分的富含磷炉渣。所述第一次吹炼的吹炼时间以将转炉熔池温度控制在1560-1600℃且转炉中钢水碳含量控制在0.8-1.2重量％为准。

所述第二次吹炼的吹炼时间应该根据目标钢水的磷含量进行选择，优选地，当转炉熔池温度为1630-1660℃且转炉中钢水碳含量为0.15-0.2重量％时结束吹炼，这样能够保证具有足够的热量和时间化渣，将最终得到的钢水的磷含量降至非常低的水平。

本发明对所述第一批造渣材料和第二批造渣材料的用量没有特别地限定，优选地，以所述第一批造渣材料和第二批造渣材料的总用量为基准，所述第一批造渣材料的用量为80-95重量％，所述第二批造渣材料的用量为5-20重量％，这样能够使得半钢中的磷在第一次吹炼过程中就充分成渣，从而将其中的磷含量降至更低的水平。

所述第一批造渣材料和第二批造渣材料的种类可以相同，也可以不同，并且均可以为本领域的常规选择，例如，可以各自独立地含有活性石灰、高镁石灰和酸性造渣剂。此外，所述第一批造渣材料和第二批造渣材料的总用量通常应该根据待吹炼的半钢的用量进行选择，例如，相对于1吨所述待吹炼的半钢，所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中的所述活性石灰的总用量可以为20-25kg，所述高镁石灰的总用量可以为20-25kg，所述酸性造渣剂的总用量可以为15-22kg。此外，在所述第一批造渣材料中，活性石灰、高镁石灰以及酸性造渣剂的重量比可以为1.1-2.5：1.1-2.5：1，优选为1.9-2.1：1.9-2.1：1。在所述第二批造渣材料中，活性石灰、高镁石灰以及酸性造渣剂的重量比可以为1-1.5：1-1.5：1，优选为1.2-1.4：1.2-1.4：1。

所述活性石灰的主要成分为CaO，其由石灰石煅烧而成。在所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中含有的活性石灰的组成可以相同或不同，并可以各自独立地含有至少90重量％的CaO，其余为CaCO₃。

根据本发明提供的转炉双渣炼钢的方法，在所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中含有的高镁石灰的组成可以相同或不同，并可以各自独立地含有40-60重量％的CaO、30-50重量％的MgO，其余为CaCO₃和MgCO₃。所述高镁石灰通常可以为白云石经过900-1100℃高温煅烧之后得到的产物。

根据本发明提供的转炉双渣炼钢的方法，在所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中含有的酸性造渣剂的组成可以相同或不同，并均可以为本领域的常规选择，例如，可以各自独立地含有40-60重量％的SiO₂、10-30重量％的FeO、10-35重量％的MnO、3-6重量％的CaO、3-6重量％的MgO。

根据本发明提供的转炉双渣炼钢的方法，所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中的多种原料可以分别加入半钢中，也可以均匀混合之后再一起加入半钢中，可以连续式加入，也可以间歇式加入。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中：

钢水中的磷含量按照GB/T223-82《钢铁及合金化学分析方法》规定的方法进行测定。

活性石灰中CaO的含量为90重量％，其余为CaCO₃；高镁石灰中MgO的含量为45重量％，CaO的含量为50重量％，其余为CaCO₃和MgCO₃；酸性造渣剂中SiO₂的含量为50重量％，FeO含量为19重量％，25重量％的MnO、3重量％的CaO、3重量％的MgO。

实施例1

该实施例用于说明本发明提供的转炉双渣炼钢的方法。

某厂120t转炉，将130±5t半钢兑入转炉中。半钢主要成分为C:3.7重量％，Si、Mn为痕迹，P:0.07重量％，半钢温度为1310℃。将半钢在转炉中进行双渣炼钢，在整个过程中采用同一支氧枪，具体操作如下：

(1)第一次吹炼：吹炼开始，顶吹氧气，氧枪采用较低的吹氧强度3.2Nm³/min.t钢，将炼钢造渣材料吨钢按照活性石灰19kg、高镁石灰19kg、酸性造渣剂16.1kg加入量加入到转炉中，氧枪吹炼枪位控制在1.4-2.0m，底吹氮气的供气强度为0.11Nm³/min.t钢，当吹氧10分钟，转炉熔池温度为1580℃、转炉中钢水碳含量为1.0重量％时进行倒炉倒渣操作，此时转炉渣已充分熔化，炉渣碱度为2.75，炉渣中全铁含量为16重量％，并且钢水已进行了充分的脱磷反应，钢水中磷含量为0.0105重量％，钢水脱磷率达到85％，炉渣为富含磷的炉渣。倒去该富含磷的炉渣70％。

(2)第二次吹炼：将炼钢造渣材料吨钢按照活性石灰3kg、高镁石灰3kg、酸性造渣剂3kg加入量加入到转炉中，顶吹氧气，氧枪采用吹氧强度3.75Nm³/min.t钢，底吹氮气的供气强度为0.07Nm³/min.t钢。当转炉熔池温度为1645℃，转炉中钢水碳含量为0.175重量％时结束吹炼，此时钢水中磷含量为0.008重量％，钢水脱磷率达到88.6％，终渣碱度为3.25，炉渣中全铁含量为18重量％。

对比例1

该对比例用于说明参比的转炉双渣炼钢的方法。

按照实施例1的方法进行转炉双渣炼钢，不同的是，在第一次吹炼时，当吹氧4分钟，转炉熔池温度为1400℃、转炉中钢水碳含量为2.0重量％时进行倒炉倒渣。第一次吹炼结束后钢水中磷含量为0.055重量％，钢水脱磷率仅为21.4％。第二次吹炼结束后钢水中磷含量为0.032重量％，钢水脱磷率仅为54.3％。

实施例2

该实施例用于说明本发明提供的转炉双渣炼钢的方法。

某厂120t转炉，将130±5t半钢兑入转炉中。半钢主要成分为C:3.8重量％，Si、Mn为痕迹，P:0.065重量％，半钢温度为1300℃。将半钢在转炉中进行双渣炼钢，在整个过程中采用同一支氧枪，具体操作如下：

(1)第一次吹炼：吹炼开始，顶吹氧气，氧枪采用较低的吹氧强度3.2Nm³/min.t钢，将炼钢造渣材料吨钢按照活性石灰18kg、高镁石灰20kg、酸性造渣剂15.5kg加入量加入到转炉中，氧枪吹炼枪位控制在1.4-2.0m，底吹氮气的供气强度为0.10Nm³/min.t钢，当吹氧9.5分钟，转炉熔池温度为1560℃、转炉中钢水碳含量为1.2重量％时进行倒炉倒渣操作，此时转炉渣已充分熔化，炉渣碱度为2.65，炉渣中全铁含量为15重量％，并且钢水已进行了充分的脱磷反应，钢水中磷含量为0.0117重量％，钢水脱磷率达到82％，炉渣为富含磷的炉渣。倒去富含磷的炉渣65％。

(2)第二次吹炼：将炼钢造渣材料吨钢按照活性石灰2.5kg、高镁石灰2.5kg、酸性造渣剂2kg加入量加入到转炉中，顶吹氧气，氧枪采用吹氧强度3.65Nm³/min.t钢，底吹氮气的供气强度为0.06Nm³/min.t钢。当转炉熔池温度为1635℃，转炉中钢水碳含量为0.195重量％时结束吹炼，此时钢水中磷含量为0.009重量％，钢水脱磷率达到86.2％，终渣碱度为3.15，炉渣中全铁含量为16重量％。

对比例2

该对比例用于说明参比的转炉炼钢的方法。

该对比例的半钢转炉冶炼不采用过程放渣操作模式，具体如下：

半钢主要成分为C:3.8重量％，Si、Mn为痕迹，P:0.065重量％，半钢温度为1300℃。顶吹氧气，氧枪吹氧强度为3.5Nm³/min.t钢。冶炼前期采用高枪位操作，氧枪枪位为1.5-2.0m，冶炼中期采用滑枪操作防止炉渣返干，枪位控制在1.2-2.0m，冶炼后期采用低枪位加强熔池搅拌降低炉渣全铁含量，枪位控制在1.2-1.6m。冶炼后期分批次少量加入活性石灰、高镁石灰及酸性造渣剂，造渣材料消耗总量控制在吨钢活性石灰25kg、高镁石灰25kg、酸性造渣剂20kg，吹炼13分钟后结束，此时钢水中的磷含量为0.025重量％，钢水脱磷率为61.5％。

实施例3

该实施例用于说明本发明提供的转炉双渣炼钢的方法。

某厂120t转炉，将130±5t半钢兑入转炉中。半钢主要成分为C:3.6重量％，Si、Mn为痕迹，P:0.085重量％，半钢温度为1280℃。将半钢在转炉中进行双渣炼钢，在整个过程中采用同一支氧枪，具体操作如下：

(1)第一次吹炼：吹炼开始，顶吹氧气，氧枪采用较低的吹氧强度3.1Nm³/min.t钢，将炼钢造渣材料吨钢按照活性石灰22kg、高镁石灰22kg、酸性造渣剂18.5kg加入量加入到转炉中，氧枪吹炼枪位控制在1.4-2.0m，底吹氮气的供气强度为0.12Nm³/min.t钢，当吹氧11分钟，转炉熔池温度为1600℃、转炉中钢水碳含量为0.8重量％时进行倒炉倒渣操作，此时转炉渣已充分熔化，炉渣碱度为2.9，炉渣中全铁含量为17重量％，并且钢水已进行了充分的脱磷反应，钢水中磷含量为0.0145重量％，钢水脱磷率达到82.9％，炉渣为富含磷的炉渣。倒去富含磷的炉渣80％，

(2)第二次吹炼：将炼钢造渣材料吨钢按照活性石灰2kg、高镁石灰2kg、酸性造渣剂2kg加入量加入到转炉中，顶吹氧气，氧枪采用吹氧强度3.8Nm³/min.t钢，底吹氮气的供气强度为0.06Nm³/min.t钢。当转炉熔池温度为1650℃，转炉中钢水碳含量为0.165重量％时结束吹炼，此时钢水中磷含量为0.01重量％，钢水脱磷率达到88.2％，终渣碱度为3.45，炉渣中全铁含量为18.5重量％。

实施例4

该实施例用于说明本发明提供的转炉双渣炼钢的方法。

按照实施例1的方法进行转炉双渣炼钢，不同的是，第一次吹炼加入的造渣材料占总造渣材料的76.2重量％，而第二次吹炼加入的造渣材料占总造渣材料的23.8重量％，具体地，在第一次吹炼过程中加入活性石灰17kg、高镁石灰17kg、酸性造渣剂14.1kg，在第二次吹炼过程中加入活性石灰5kg、高镁石灰5kg、酸性造渣剂5kg。第一次吹炼结束后钢水中磷含量为0.025重量％，钢水脱磷率为64.3％。第二次吹炼结束后钢水中磷含量为0.02重量％，钢水脱磷率为71.4％。

从以上结果可以看出，采用本发明提供的方法能够将半钢中的磷含量降至非常低的水平，极具工业应用前景。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种转炉双渣炼钢的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待吹炼的半钢中含有3-4重量％的C、0.05-0.09重量％的P、痕量的Si和Mn。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述待吹炼的半钢的温度为1250-1390℃。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述第一次吹炼采用顶吹氧气、底吹氮气的顶底复合吹炼，且吹氧强度为3-3.5Nm³/min·t钢，吹氮强度为0.1-0.12Nm³/min·t钢。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二次吹炼采用顶吹氧气、底吹氮气的顶底复合吹炼，且吹氧强度为3.5-4Nm³/min·t钢，吹氮强度为0.05-0.1Nm³/min·t钢。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，在所述第二次吹炼过程中，当转炉熔池温度为1630-1660℃且转炉中钢水碳含量为0.15-0.2重量％时结束吹炼。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，以所述第一批造渣材料和第二批造渣材料的总用量为基准，所述第一批造渣材料的用量为80-95重量％，所述第二批造渣材料的用量为5-20重量％。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一批造渣材料和第二批造渣材料相同或不同，并各自独立地含有活性石灰、高镁石灰和酸性造渣剂。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，相对于1吨所述待吹炼的半钢，所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中的所述活性石灰的总用量为20-25kg，所述高镁石灰的总用量为20-25kg，所述酸性造渣剂的总用量为15-22kg。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中含有的高镁石灰的组成相同或不同，并各自独立地含有40-60重量％的CaO、30-50重量％的MgO，其余为CaCO₃和MgCO₃。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一批造渣材料和第二批造渣材料中含有的酸性造渣剂的组成相同或不同，并各自独立地含有40-60重量％的SiO₂、10-30重量％的FeO、10-35重量％的MnO、3-6重量％的CaO、3-6重量％的MgO。