CN104060017A - 一种半钢转炉炼钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半钢转炉炼钢的方法，该方法包括：将半钢兑入炼钢转炉内，加入造渣材料和锰矿进行供氧吹炼，其中，在所述半钢兑入炼钢转炉内之前向所述半钢中加入脱磷剂进行脱磷，并在脱磷后进行扒渣，使得所述半钢在兑入炼钢转炉内之前的磷的含量≤0.05重量%。通过本发明的半钢转炉炼钢的方法，能够将钢中锰的含量由炼钢入炉的0.02重量%左右提高到0.72重量%以上，甚至可达1.32重量%以上，锰的收得率可达到70%以上。

Description

一种半钢转炉炼钢的方法

技术领域

本发明涉及一种半钢转炉炼钢的方法。

背景技术

锰矿直接合金化就是指直接用锰矿（含有锰的氧化物）作为合金化添加剂，加入炼钢转炉内，在一定的工艺条件下，通过炉内的钢水中的元素或额外配加的还原剂将锰还原，使锰矿中的锰在吹炼终点时尽可能进入钢水中，从而达到合金化的目的。它与传统的加入锰合金的提高钢中锰含量的方法相比，可省去专门炼制锰合金的设备和能源消耗，降低了对环境的污染，另外，采用锰矿直接合金化，可大大降低炼钢的合金化成本。

目前，采用锰矿直接合金化时，由于锰矿中锰含量较锰铁等合金要低很多（例如富锰矿中全锰（T_Mn）含量也仅为40重量%左右，中锰矿的T_Mn含量一般为20-30重量%，而锰铁等锰合金中锰的含量为70重量%以上），导致锰矿普遍收得率较锰铁等合金的收得率要低很多，并且产生的渣量大。例如宝钢采用富锰矿（T_Mn含量为45.93重量%）进行冶炼，其加人量为10kg/吨时的收得率也仅为60%左右，而其他很多厂家采用锰矿直接合金化的锰的收得率一般在30%-50%，但是锰铁等锰合金中锰的收率一般在90%左右。

因此，在采用锰矿直接合金化时，极其需要一种提高锰的收得率的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中由于采用锰矿直接合金化的冶炼过程中产生的渣量较大，且锰的收得率较低的缺陷，提供了一种即使采用锰矿直接合金化，也能够显著提高锰的收得率的半钢转炉炼钢的方法。

本发明的发明人经过深入的研究发现，通过在转炉炼钢前的半钢中先加入脱磷剂进行脱磷，并在脱磷后进行扒渣，可以有效地降低转炉炼钢中加入的造渣材料的用量，使得最终得到的炉渣的量较少，从而降低炉渣中锰的含量，并提高锰的收得率，由此完成了本发明。

为了实现上述目的，本发明提供一种半钢转炉炼钢的方法，该方法包括：将半钢兑入炼钢转炉内，加入造渣材料和锰矿进行供氧吹炼，其中，在所述半钢兑入炼钢转炉内之前向所述半钢中加入脱磷剂进行脱磷，并在脱磷后进行扒渣，使得所述半钢在兑入炼钢转炉内之前的磷的含量≤0.05重量%。

通过本发明的转炉炼钢方法，在半钢兑入炼钢转炉前先进行脱磷，且在脱磷后进行扒渣，可以降低吹炼前加入的造渣材料的用量，从而降低转炉炼钢过程中产生的炉渣的量，使得加入的锰矿中更少的锰残留在炉渣中，更多的锰被还原并进入钢水中，最终钢中的锰含量较高，锰的收得率可以达到70%以上。

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。

本说明书中所用的术语“半钢”可以是指高炉铁水经过提钒脱硫后得到的产物，但是也可以是对铁水进行预处理如脱硫、脱氧后得到的Si、C元素含量很低的处于铁水和钢水中间状态的钢原料。所述半钢可以为以半钢的总量为基准，含有3-4重量%的碳、0.01-0.03重量%的硅、0.01-0.04重量%的锰、0.07-0.09重量%的磷、0.04-0.08重量%的硫、0.001-0.005重量%的钛、0.02-0.05重量%的钒和94-97重量%的铁的半钢。

在本发明中，术语“扒渣”是指采用扒渣机将钢包内钢液上的渣去除。

本发明提供了一种半钢转炉炼钢的方法，该方法包括：将半钢兑入炼钢转炉内，加入造渣材料和锰矿进行供氧吹炼，其中，在所述半钢兑入炼钢转炉内之前向所述半钢中加入脱磷剂进行脱磷，并在脱磷后进行扒渣，使得所述半钢在兑入炼钢转炉内之前的磷的含量≤0.05重量%。

在本发明中，优选情况下，通过将所述半钢经过脱磷以及脱磷后的扒渣处理后，使得得到的半钢的组成成分为：以所述半钢的总量为基准，含有3-4重量%的碳、0.01-0.03重量%的硅、0.01-0.04重量%的锰、0.03-0.05重量%的磷、0.04-0.08重量%的硫、0.001-0.003重量%的钛、0.02-0.05重量%的钒和95-97重量%的铁。

在本发明中，在所述半钢兑入炼钢转炉内前需要对其进行脱磷，并在脱磷后进行扒渣处理，以此来减少向炼钢转炉内加入的造渣材料的用量。在少渣冶炼的条件下，可实现在转炉内加入锰矿对钢液进行锰的合金化；同时，可降低进入炉渣中的锰含量，提高锰的收得率。所述脱磷可以是向所述半钢中加入脱磷剂，所述脱磷剂可以以各种方式加入半钢中或半钢表面，使之与半钢中的磷反应生成磷的化合物，从而使磷固定在脱磷渣中或进入气相以达到半钢脱磷的目的。

另外，为了提高后续步骤中锰的收得率，需要使经过脱磷和扒渣处理后的半钢中的磷含量降至≤0.05重量%。此外，考虑到在之后的转炉内进行的冶炼时还进行造渣步骤，且该造渣步骤也有脱磷的作用，因此，为了减少脱磷剂和造渣材料的用量，减少渣量，降低成本方面来考虑，优选使经过脱磷和扒渣处理后的半钢中的磷含量降至0.03-0.05重量%。

为了使经过脱磷和扒渣处理后的半钢中的磷含量在上述范围内，所述脱磷剂的用量可以为5-15kg/t_半钢，优选为7-12kg/t_半钢(此处的半钢以初始兑入转炉内的半钢计)。

在本发明中，所述脱磷剂可以为本领域常规的用于钢水脱磷的试剂，例如可以为氧化脱磷剂和/或还原脱磷剂，本发明优选采用氧化脱磷剂。优选情况下，所述脱磷剂为活性石灰和/或碳酸钠，更优选为活性石灰。为了使得脱磷剂保持良好的脱磷性质，所述脱磷剂中优选还可以含有助剂，所述助剂可以为氧化亚铁、氧化铁(氧化铁可以是粉末或铁皮状)、铁矿石(粉)、烧结矿粉、萤石粉、硫酸盐、氯化盐和氧化铝中的一种或多种，优选为氧化铁和/或萤石粉。

根据本发明的一种优选的实施方式，所述脱磷剂为氧化钙、氧化铁和萤石粉。以所述脱磷剂的总量为基准，氧化钙的含量为35-55重量%，氧化铁的含量为20-50重量%，萤石粉的含量为10-20重量%。

本发明的脱磷的方法优选通过下述方法进行，在鱼雷罐车或钢水包内，用浸入式喷枪将所述脱磷剂进行喷吹或者直接将所述脱磷剂随投入待处理的钢水中，进行脱磷20-30min后，进行扒渣处理，相对于100重量份的脱磷剂的用量，扒渣量为其100-500重量份。经过扒渣处理后使得所得的半钢中P的含量≤0.05重量%，优选为0.03-0.05重量%。

在本发明中，将经过上述脱磷和扒渣处理的半钢兑入炼钢转炉内，然后加入造渣材料。所述造渣材料可以为本领域常规的造渣材料，优选情况下，所述造渣材料为活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂、终渣调整剂和炼钢污泥球中的一种或多种，更优选为活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂中的一种或多种。所述活性石灰主要含有CaO，且以所述活性石灰的总重量为基准，CaO的含量为85-90重量%。所述高镁石灰主要含有MgO和CaO，以所述高镁石灰的总重量为基准，MgO的含量为30-40重量%，CaO的含量为48-55重量%。本发明中，所述复合造渣剂优选为SiO₂和Fe，所述复合造渣剂中SiO₂的含量优选为50-70重量%，Fe的含量优选为20-40重量%。其中，SiO₂可以弥补提钒后的半钢中发热元素不足的缺陷。Fe是指元素铁，Fe的含量也是元素铁的含量，但是实际所述复合造渣剂中Fe可以以单质和/或氧化物的形式存在。

在本发明中，由于对所述半钢进行了预脱磷和扒渣处理，因此，所述造渣材料的用量可以大大降低。优选情况下，所述造渣材料的用量为25-50kg/t_半钢，更优选为25-46kg/t_半钢（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计）。

在本发明中，当所述造渣材料为活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂时，所述活性石灰的用量为为11-18kg/t_半钢（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计），所述高镁石灰的用量为8-16kg/t_半钢（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计），所述复合造渣剂的用量为6-15kg/t_半钢（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计）。为了使得吹炼结束的炉渣既具有较好的脱除效果又有较好的流动性，本发明中优选加入的造渣材料及其用量使得炉渣的碱度R=2-4且MgO的含量≤8重量%，其中所述炉渣的碱度为炉渣中的碱性氧化物（如CaO）与酸性氧化物（如SiO₂）的重量比。

在本发明中，由于通过上述方法对半钢进行预先的脱磷和扒渣处理，使得而后进入转炉进行冶炼时可以加入较少的造渣材料，产生较少量炉渣的同时，可加入锰矿对钢水进行合金化，同时使得更少的锰进入到炉渣中，因此，对锰矿中的全锰（T_Mn）的含量要求不高，只要锰矿中T_Mn含量为30重量%以上即可，例如T_Mn含量为35-50重量%。从能够进一步提高锰的收得率来考虑，优选锰矿中T_Mn含量为40重量%以上，例如T_Mn含量为40-50重量%。

在本发明中，钢水中的碳或者外加的还原剂可以将锰矿中的锰还原进入钢水中，本发明直接采用半钢中的碳还原锰矿中锰。由于在吹炼初期，半钢中的碳含量较高，因此，本发明优选在造渣材料加入到转炉内后且在进行吹炼前将所述锰矿加入到转炉内，或者在吹炼初期即以吹入氧气的总量为基准，在吹氧量为≤10体积%的时间内，向转炉内加入所述锰矿。

上述锰矿的用量可以根据所要冶炼的半钢中锰的含量和钢水中所要求的锰含量来进行适当地选择，例如，在使用本发明所述的半钢时，在需要得到的钢水中的锰含量为0.4-1.4重量%时，所述锰矿的用量为18-40kg/t_半钢（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计）。在上述条件下，如果锰矿的用量小于18kg/t_半钢，得到的钢中锰含量将小于0.4重量%；如果锰矿的用量大于40kg/t_半钢，会加大产生的炉渣的量，使得更多的锰进入到炉渣中被带走，既得不到高锰含量的钢也浪费了锰矿的原料。

本发明所述的转炉炼钢的方法中，所述吹炼可以采用本领域常规的吹炼工艺。优选情况下，所述吹炼的条件为：供氧强度为0.06-0.12Nm³/t_半钢·min（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计），时间为25-40min；优选地，所述吹炼的条件为：供氧强度为0.08-0.1Nm³/t_半钢·min（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计），时间为30-35min。

此外，在吹炼结束后，如果钢水中的C的含量≤0.1重量%，优选向钢水中加入炭质材料以降低炉渣的氧化性，提高锰的收得率。所述炭质材料优选为碳粉、无烟煤增碳剂和石油焦中的一种或多种，更优选为碳粉。其用量可以根据钢水中C的实际含量以及对所生产的钢的要求所决定，例如可以加入30-50kg/t_半钢（此处的半钢是以初始兑入转炉内的半钢计）的炭质材料。

通过本发明的半钢转炉炼钢的方法，能够将钢中锰的含量由炼钢入炉的0.02重量%左右提高到0.72重量%以上，甚至可达1.32重量%以上，锰的收得率可达到70%以上。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，锰的收得率（%）是指进入到钢液中的锰的量与加入到转炉内的锰矿中的锰的量的百分比。

以下实施例中，所述半钢为高炉铁水经过提钒脱硫后而得到的半钢。

实施例1

本实施例用于说明本发明的锰矿直接合金化的转炉炼钢方法。

将135吨的半钢（其组成成分见表1）转入钢水包内，在转入的过程中随钢水流投入1500kg脱磷剂（由600kg氧化钙、650kg氧化铁和250kg萤石粉），20min后送入扒渣机中进行扒渣处理，得到的半钢的组成成分见表2。

将134吨以上得到的半钢兑入到140吨的炼钢转炉内，加入1800kg活性石灰、2000kg高镁石灰和1700kg复合造渣剂（主要由1100kg的SiO₂和600kg的Fe组成），然后加入4500kg的T_Mn含量为45重量%的锰矿，然后从炉底进行供氧吹炼，供氧强度为0.12Nm³/t_半钢·min，35min后进行挡渣出钢，出钢温度为1680℃。所得炉渣为9.5吨，炉渣中Mn的含量为5.91重量%，锰的收得率为72%，所得的钢的成分见表3。

实施例2

本实施例用于说明本发明的锰矿直接合金化的转炉炼钢方法。

将135吨的半钢（其组成成分见表1）转入钢水包内，在转入的过程中随钢水流投入1000kg脱磷剂（由420kg氧化钙、460kg氧化铁和120kg萤石粉），25min后送入扒渣机中进行扒渣处理，得到的半钢的组成成分见表2。

将134吨扒渣后的上述半钢兑入到140吨的炼钢转炉内，加入2000kg活性石灰、2000kg高镁石灰和1200kg复合造渣剂（主要由800kg的SiO₂和400kg的Fe组成），然后加入2700kg的T_Mn含量为55重量%的锰矿，然后从炉底进行供氧吹炼，供氧强度为0.08Nm³/t_半钢·min，30min后进行挡渣出钢，出钢温度为1660℃。所得炉渣为7.6吨，炉渣中Mn的含量为4.88重量%，锰的收得率为75%，所得的钢的成分见表3。

实施例3

本实施例用于说明本发明的锰矿直接合金化的转炉炼钢方法。

将135吨的半钢（其组成成分见表1）转入钢水包内，在转入的过程中随钢水流投入1900kg脱磷剂（由1000kg氧化钙、700kg氧化铁和200kg萤石粉），30min后送入扒渣机中进行扒渣处理，得到的半钢的组成成分见表2。

将133吨扒渣后的上述半钢兑入到140吨的炼钢转炉内，加入1800kg活性石灰、1900kg高镁石灰和1000kg复合造渣剂（主要由630kg的SiO₂和370kg的Fe组成），然后加入4400kg的T_Mn含量为46重量%的锰矿，然后从炉底进行供氧吹炼，供氧强度为0.09Nm³/t_半钢·min，35min后进行挡渣出钢，出钢温度为1660℃。所得炉渣为8.6吨，炉渣中Mn的含量为5.06重量%，锰的收得率为78%，所得的钢的成分见表3。

实施例4

本实施例用于说明本发明的锰矿直接合金化的转炉炼钢方法。

将135吨的半钢（其组成成分见表1）转入钢水包内，在转入的过程中随钢水流投入2000kg脱磷剂（由900kg氧化钙、800kg氧化铁和300kg萤石粉）进行反应，30min后送入扒渣机中进行扒渣处理，得到的半钢的组成成分见表2。

将133吨扒渣后的上述半钢兑入到140吨的炼钢转炉内，加入1500kg活性石灰、1200kg高镁石灰和800kg复合造渣剂（主要由540kg的SiO₂和260kg的Fe组成），然后加入4000kg的T_Mn含量为50重量%的锰矿，然后从炉底进行供氧吹炼，供氧强度为0.1Nm³/t_半钢·min，35min后进行挡渣出钢，出钢温度为1660℃。所得炉渣为6.9吨，炉渣中Mn的含量为7.82重量%，锰的收得率为73%，所得的钢的成分见表3。

实施例5

本实施例用于说明本发明的锰矿直接合金化的转炉炼钢方法。

将135吨的半钢（其组成成分见表1）转入钢水包内，在转入的过程中随钢水流投入1350kg脱磷剂（由540kg氧化钙、540kg氧化铁和270kg萤石粉）进行反应，25min后送入扒渣机中进行扒渣处理，得到的半钢的组成成分见表2。

将133吨扒渣后的上述半钢兑入到140吨的炼钢转炉内，加入2300kg活性石灰、2000kg高镁石灰和1800kg复合造渣剂（主要由1200kg的SiO₂和600kg的Fe组成），然后加入2600kg的T_Mn含量为45重量%的锰矿，然后从炉底进行供氧吹炼，供氧强度为0.09Nm³/t_半钢·min，35min后进行挡渣出钢，出钢温度为1660℃。所得炉渣为8.6吨，炉渣中Mn的含量为2.71重量%，锰的收得率为80%，所得的钢的成分见表3。

对比例1

根据实施例1的方法，所不同的是，直接将提钒和脱硫的半钢兑入炼钢转炉内。所得的炉渣为9.5吨，炉渣中Mn的含量为6.39重量%，锰的收得率为70%，但是钢中硫、磷含量较高，所得的钢的成分见表3。

对比例2

根据实施例1的方法，所不同的是，直接将提钒和脱硫的半钢兑入炼钢转炉内，并且加入的造渣材料较多即为3300kg活性石灰、3100kg高镁石灰和2500kg复合造渣剂（主要由1500kg的SiO₂和1000kg的Fe组成）。所得的炉渣为14.1吨，炉渣中Mn的含量为10.1重量%，锰的收得率为30%，所得的钢的成分见表3。

表1

表2

表3

通过上述实施例和对比例可知，采用本发明的半钢转炉冶炼的方法，可以降低吹炼前加入的造渣材料的用量，从而降低转炉炼钢过程中产生的炉渣的量，以便使得加入的锰矿中更少的锰残留在炉渣中，同时为锰矿的加入留有容量，结果使得更多的锰被还原并进入钢水中，最终钢中的锰含量较高，锰的收得率可以为70%以上。

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 (12)

1.一种半钢转炉炼钢的方法，该方法包括：将半钢兑入炼钢转炉内，加入造渣材料和锰矿进行供氧吹炼，其特征在于，在所述半钢兑入炼钢转炉内之前向所述半钢中加入脱磷剂进行脱磷，并在脱磷后进行扒渣，使得所述半钢在兑入炼钢转炉内之前的磷的含量≤0.05重量%。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述半钢在兑入炼钢转炉内之前的磷的含量0.03-0.05重量%。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱磷剂的用量为5-15kg/t_{半 钢}。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述脱磷剂为活性石灰和/或碳酸钠，优选为活性石灰。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述脱磷剂还含有助剂，所述助剂为氧化亚铁、氧化铁、铁矿石、烧结矿粉、萤石粉、硫酸盐、氯化盐和氧化铝中的一种或多种，优选为氧化铁和/或萤石粉。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锰矿的用量为18-40kg/t_半钢。

7.根据权利要求1或3所述的方法，其中，所述锰矿中全锰含量为30重量%以上；优选为40重量%以上。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述造渣材料为活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂、终渣调整剂和炼钢污泥球中的一种或多种，优选为活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述造渣材料的用量为25-50kg/t_半钢。

10.根据权利要求1或9所述的方法，其中，所述造渣材料为活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂，所述活性石灰的用量为11-18kg/t_半钢，所述高镁石灰的用量为8-16kg/t_半钢，所述复合造渣剂的用量为6-15kg/t_半钢。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述吹炼的条件包括：供氧强度为0.06-0.12Nm³/t_半钢·min。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，经过所述脱磷和扒渣后得到的半钢中，以半钢的总量为基准，含有3-4重量%的碳、0.01-0.03重量%的硅、0.01-0.04重量%的锰、0.03-0.05重量%的磷、0.04-0.08重量%的硫、0.001-0.003重量%的钛、0.02-0.05重量%的钒和95-97重量%的铁。