CN104250672A - 一种复吹转炉高效脱磷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复吹转炉高效脱磷的方法，包括步骤如下：对铁水脱硫后，确定的废钢冷料加入脱硫铁水中；调整氧枪的枪位及其开吹参数：加入的第一批物料化透后，降低氧枪枪位：每隔20—30秒降一次氧枪喷头位置，每次降40-50mm，在每次降氧枪喷头位置之前加入活性石灰2.14-4.44kg/t；降氧枪枪位至1500-1600mm固定，将剩余活性石灰全部加入，氧枪喷头的开吹氧压控制在0.83～0.85Mpa；吹炼6-8之后将使用剩余的烧结矿和粒钢分批次间隔加入铁水中：每批加入烧结矿和粒钢的量分别为3.0—6.22kg/t，加料间隔时间35～60s，直至将上述烧结矿和粒钢加完；继续吹炼3-5min，使用副枪TSC探头对铁水测温取样，待副枪TSC探头测量碳温之后，调整氧枪喷头的氧压为0.83～0.85Mpa，继续降低氧枪的抢位至1200mm直至吹炼至终点，提起氧枪；出钢。
Description
技术领域
本发明涉及一种复吹转炉高效脱磷的方法，属于钢铁冶金行业中转炉炼钢的技术领域。
背景技术
近年来，随着低磷铁矿石的濒临枯竭，高磷铁矿的开采和冶炼逐步被提上日程，高炉使用高磷矿石造成铁水磷含量偏高，传统的转炉冶炼方式不能满足生产需要，造成大量钢水磷高，给钢水质量和成本带来严重的影响。
目前，转炉冶炼高磷铁水一般采用三种方法：
一是采用留渣操作，转炉留渣操作就是将上炉所形成的高温、高碱度、含有一定∑FeO的终渣全部或部分留在炉内,使下炉的初渣快速形成,有利于前期去除P,减少渣料消耗。此操作的缺点：留渣后下炉兑铁水时易出现喷溅等安全问题,，开吹后由于渣量大易出现爆发性喷溅等事故。
二是采用双渣操作，在吹炼中途倒出或扒除约1/2～2/3炉渣，然后加入渣料重新造渣为双渣操作。根据铁水成分和所炼钢种的要求，也可以多次倒渣造新渣。在铁水磷含量高且吹炼高碳钢、铁水硅含量高，为防止喷溅，或者在吹炼低锰钢种时，为防止回锰等均可采用双渣操作。但当前有的转炉终点不能—次拉碳，多次倒炉并添加渣料补吹，这也是一种变相的双渣操作；这对钢的质量、材料捎耗以及炉衬都十分不利。双渣操作脱磷效率可达95％以上，脱硫效率约60％左右。双渣操作会延长吹炼时间，增加热量损失，降低金属收得率，也不利于过程自动控制，恶化劳动条件。
三是采用双联工艺，即先用一座转炉脱磷冶炼半钢，出钢温度控制在1320-1400℃之间，出钢时进行挡渣，为保证脱碳炉热量，放钢时可加入适量硅铁，然后将半钢兑入脱碳炉进行重新造渣冶炼。该工艺脱磷率高达95％以上，但 生产不好组织，且操作不当会对炉衬侵蚀严重。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种复吹转炉高效脱磷的方法，脱磷率可达90％以上。本发明目的主要是通过调整单渣法转炉冶炼供氧参数、造渣制度和温度制度，并加入一种价格低廉、配比高效的调渣剂来实现的。
本发明的技术方案如下：
一种复吹转炉高效脱磷的方法，包括步骤如下：
准备造渣材料，以每吨钢水量计：活性石灰、白云石、烧结矿和调渣剂；
所述活性石灰加入量45-60kg/t；
所述白云石加入量13-19kg/t；
所述烧结矿加入量28-58kg/t；
所述调渣剂为粒钢，粒钢加入量4-20kg/t；其中粒钢的主要成分为是含铁氧化物，是由转炉喷溅渣经筛分、磁选得到的，粒钢含氧化铁率为27-30％；通过对转炉喷溅渣的回收磁选，选出粒钢，将所述粒钢经上料系统加入到散装料高位料仓内，以备在铁水吹炼过程中加入；
所述复吹转炉高效脱磷的方法的具体步骤如下：
(1)按照现有技术，根据铁水内硅含量，计算所需加入石灰、白云石的量；根据铁水、废钢冷料参数和钢种终点控制目标温度及目标含碳量，通过副枪二级系统计算废钢冷料加入量；
(2)对铁水脱硫后，将按照步骤(1)确定的废钢冷料加入脱硫铁水中；
(3)调整氧枪的枪位及其开吹参数：
调整氧枪为高枪位1800～1900mm，所述枪位指氧枪喷头距铁水液面的距离；
氧枪喷头的开吹氧压为0.8～0.85Mpa；
氧枪喷头的开吹流量为350—450Nm3/h；
然后加入第一批物料：
将步骤(1)计算得到的所需活性石灰加入量的80％、所需白云石加入量的100％，加入所述钢水中；按照每吨钢水量计，向钢水中加入烧结矿的量为11.11～14.81kg/t；此处所选烧结矿的成分表如表1所示：
表1：烧结矿成分表
(4)待步骤(3)加入的第一批物料化透后，降低氧枪枪位：每隔20—30秒降一次氧枪喷头位置，每次降40-50mm，在每次降氧枪喷头位置之前加入活性石灰2.14-4.44kg/t；
降氧枪枪位至1500-1600mm固定，将剩余活性石灰全部加入，氧枪喷头的开吹氧压控制在0.83～0.85Mpa；
吹炼6-8min之后将使用剩余的烧结矿和粒钢分批次间隔加入铁水中：
每批加入烧结矿和粒钢的量分别为3.0—6.22kg/t，加料间隔时间35～60s，直至将上述烧结矿和粒钢加完；此处设计的优点是防止过程炉渣返干，保持炉渣泡沫化；
继续吹炼1-3min，使用副枪TSC探头对熔池金属液测温取样，待副枪TSC探头测量碳温之后，调整氧枪喷头的氧压为0.83～0.85Mpa，继续降低氧枪的枪位至1200mm直至吹炼至终点，提起氧枪；
(5)出钢。
根据本发明优选的，所述步骤(1)中，所述钢种终点的目标温度1630—1655℃；所述钢种终点的目标含碳量为0.04—0.06％；所述钢种终点的目标碱度为3.5—4.0。此处设计的优点在于，温度控制在这个范围可以减少终点回磷，碳控制这个范围可以保证终点足够的氧化铁含量，利于去磷。
根据本法发明优选的，所述步骤(1)中的废钢冷料的主要成分为：碳含量≤0.20％，硫含量、磷含量均≤0.030％，所述废钢冷料占所述钢水质量的比例为3.3％—8.0％。
根据本发明优选的，在所述步骤(3)中，将所述剩余活性石灰全部加入后，控制铁水温度按照20—25℃/min的速度均匀上升。
根据本发明优选的，所述步骤(4)中，熔池金属中含碳量为0.15—0.30％时，控制熔池温度为1550—1570℃。此处设计的优点在于，吹炼温度缓慢上升，可保证更长的低温反应时间，利于脱磷热力学条件，保证足够的脱磷反应时间。
根据本发明优选的，在所述铁水的硅、锰氧化期，控制熔池温度为1350—1400℃。
根据本发明优选的，对铁水底吹采用氮气或氩气搅拌，在所述铁水的硅、锰氧化期之前所述底吹强度为0.04Nm3/t.min，其余时段所述底吹强度为0.08Nm3/t.min。根据钢种要求，有时使用氩气，有时氮气、氩气切换。此处的优势在于，初期至硅锰氧化期及以前，硅锰氧化期之后称为中后期，中后期采用强搅拌增强物质传递速度，促进钢渣反应。
根据本发明优选的，在所述步骤(5)中，采用滑动出钢口进行挡渣出钢。此处设计的优点在于，利于挡渣，可实现无渣出钢；出钢采用滑板双滑挡渣，即出钢前将滑板关闭，等炉子摇到位后再将滑板打开出钢，等出钢完毕后迅速将滑板关闭，避免下渣；放钢时挡渣，防止钢渣进入钢包，减少钢水回磷。
根据本发明优选的，根据钢种的参数要求加入低磷硅锰或金属锰进行配锰。
根据本发明，所述转炉为100～150吨顶底复吹转炉。
根据本发明优选的，在步骤(5)出钢完毕后，向钢包内加入颗粒石灰5-7kg/t，所述颗粒石灰为块度10-30mm的活性石灰。此步骤加入颗粒石灰的作用是提高顶渣碱度、为LF炉创造有利条件,实现精炼前移功能。
本发明的技术特点：
(1)本发明选用经过磁选的粒钢作为调渣剂，代替了使用萤石或铁矾土进行调渣，经济效益显著。
(2)本发明通过设计冶炼温度和步骤，充分利用低温去磷的条件，延长低温反应时间，显著提高去磷效果，使转炉脱磷率可达95％以上。
(3)本发明采用单渣法，相对缩短了冶炼时间，提高了生产效率。
附图说明
图1为对比例与实施例3所述终点磷控制对比图。
具体实施方式
下面根据实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
实施例1、
所述转炉为150吨顶底复吹转炉。
一种复吹转炉高效脱磷的方法，包括步骤如下：
准备造渣材料，以每吨钢水量计：活性石灰、白云石、烧结矿和调渣剂；
所述活性石灰加入量46kg/t；
所述白云石加入量15kg/t；
所述烧结矿加入量30kg/t；
所述调渣剂为粒钢，粒钢加入量5kg/t；其中粒钢的主要成分为是含铁氧化物，是由转炉喷溅渣经筛分、磁选得到的，粒钢含氧化铁率为27-30％；
所述复吹转炉高效脱磷的方法的具体步骤如下：
(1)按照现有技术，根据铁水内硅含量，计算所需加入石灰、白云石的量；根据铁水、废钢冷料参数和钢种终点控制目标温度及目标含碳量，通过副枪二级系统计算废钢冷料加入量；
(2)对铁水脱硫后，将按照步骤(1)确定的废钢冷料加入脱硫铁水中；
(3)调整氧枪的枪位及其开吹参数：
调整氧枪为高枪位1800mm，所述枪位指氧枪喷头距铁水液面的距离；
氧枪喷头的开吹氧压为0.8～0.85Mpa；
氧枪喷头的开吹流量为350Nm3/h；
然后加入第一批物料：
将步骤(1)计算得到的所需活性石灰加入量的80％、所需白云石加入量的100％，加入所述钢水中；按照每吨钢水量计，向钢水中加入烧结矿的量为11.11kg/t；此处所选烧结矿的成分表如表2所示：
表2：烧结矿成分表
(4)待步骤(3)加入的第一批物料化透后，降低氧枪枪位：每隔20—30秒降一次氧枪喷头位置，每次降40-50mm，在每次降氧枪喷头位置之前加入活性石灰2.14-4.44kg/t；
降氧枪枪位至1500mm固定，将剩余活性石灰全部加入，氧枪喷头的开吹氧压控制在0.83～0.85 Mpa；
吹炼6min之后将使用剩余的烧结矿和粒钢分批次间隔加入铁水中：
每批加入烧结矿和粒钢的量分别为3.0—6.22kg/t，加料间隔时间35～60s，直至将上述烧结矿和粒钢加完；
继续吹炼1-3min，使用副枪TSC探头对铁水测温取样，待副枪TSC探头测 量碳温之后，调整氧枪喷头的氧压为0.83～0.85 Mpa，继续降低氧枪的抢位至1200mm直至吹炼至终点，提起氧枪；
(5)出钢。
所述步骤(1)中，所述钢种终点的目标温度1630—1655℃；所述钢种终点的目标含碳量为0.04—0.06％；所述钢种终点的目标碱度为3.5—4.0。
所述步骤(1)中的废钢冷料的主要成分为：碳含量≤0.20％，硫含量、磷含量均≤0.030％，所述废钢冷料占所述钢水质量的比例为3.3％—8.0％。
根据本发明优选的，在所述步骤(3)中，将所述剩余活性石灰全部加入后，控制铁水温度按照20—25℃/min的速度均匀上升。
根据本发明优选的，所述步骤(4)中，熔池金属中含碳量为0.15—0.30％时，控制熔池温度为1550—1570℃。
在所述铁水的硅、锰氧化期，控制熔池温度为1350—1400℃。
对铁水底吹采用氮气或氩气搅拌，在所述铁水的硅、锰氧化期之前所述底吹强度为0.04Nm3/t.min，其余时段所述底吹强度为0.08Nm3/t.min。
在所述步骤(5)中，采用滑动出钢口进行挡渣出钢。
实施例2、
根据实施例1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其区别在于，在步骤(4)降氧枪枪位至1550mm固定，将剩余活性石灰全部加入，氧枪喷头的开吹氧压控制在0.83～0.85 Mpa；吹炼7min之后将使用剩余的烧结矿和粒钢分批次间隔加入铁水中：每批加入烧结矿和粒钢的量分别为4.0kg/t和3.2kg/t，加料间隔时间40～60s。
实施例3、
所述转炉为120吨顶底复吹转炉。
一种复吹转炉高效脱磷的方法，包括步骤如下：
准备造渣材料，以每吨钢水量计：活性石灰、白云石、烧结矿和调渣剂；
所述活性石灰加入量55kg/t；
所述白云石加入量17kg/t；
所述烧结矿加入量40kg/t；
所述调渣剂为粒钢，粒钢加入量10kg/t；其中粒钢的主要成分为是含铁氧化 物，是由转炉喷溅渣经筛分、磁选得到的，粒钢含氧化铁率为27-30％；
所述复吹转炉高效脱磷的方法的具体步骤如下：
(1)按照现有技术，根据铁水内硅含量，计算所需加入石灰、白云石的量；根据铁水、废钢冷料参数和钢种终点控制目标温度及目标含碳量，通过副枪二级系统计算废钢冷料加入量；
(2)对铁水脱硫后，将按照步骤(1)确定的废钢冷料加入脱硫铁水中；
(3)调整氧枪的枪位及其开吹参数：
调整氧枪为高枪位1900mm，所述枪位指氧枪喷头距铁水液面的距离；
氧枪喷头的开吹氧压为0.8～0.85Mpa；
氧枪喷头的开吹流量为400Nm3/h；
然后加入第一批物料：
将步骤(1)计算得到的所需活性石灰加入量的80％、所需白云石加入量的100％，加入所述钢水中；按照每吨钢水量计，向钢水中加入烧结矿的量为13kg/t；此处所选烧结矿的成分表如表3所示：
表3：烧结矿成分表
(4)待步骤(3)加入的第一批物料化透后，降低氧枪枪位：每隔20—30秒降一次氧枪喷头位置，每次降40-50mm，在每次降氧枪喷头位置之前加入活性石灰2.14-4.44kg/t；
降氧枪枪位至1550mm固定，将剩余活性石灰全部加入，氧枪喷头的开吹氧压控制在0.83～0.85 Mpa；
吹炼7.5min之后将使用剩余的烧结矿和粒钢分批次间隔加入铁水中：
每批加入烧结矿和粒钢的量分别为4.0kg/t和3.5kg/t，加料间隔时间35～60s，直至将上述烧结矿和粒钢加完；
继续吹炼1-3min，使用副枪TSC探头对铁水测温取样，待副枪TSC探头测量碳温之后，调整氧枪喷头的氧压为0.83～0.85 Mpa，继续降低氧枪的抢位至1200mm直至吹炼至终点，提起氧枪；
(5)出钢。
在步骤(5)出钢完毕后，向钢包内加入颗粒石灰5-7kg/t，所述颗粒石灰为块度10-30mm的活性石灰。
实施例4、
根据实施例3所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其区别在于，在步骤(4)
降氧枪枪位至1580mm固定，将剩余活性石灰全部加入，氧枪喷头的开吹氧压控制在0.83～0.85 Mpa；吹炼7min之后将使用剩余的烧结矿和粒钢分批次间隔加入铁水中：每批加入烧结矿和粒钢的量分别为3.5kg/t和3.0kg/t，加料间隔时间40～50s。
如实施例3所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，在120t顶底复吹转炉冶炼5炉钢，采用脱硫后铁水和废钢冷料，铁水成分和废钢冷料配比见表4；铁水兑入转炉后，开始进行顶底复吹冶炼，枪位采用高—低—低枪位，开吹1min后加入一批料，即80％活性石灰、白云石全部、烧结矿1500～2000Kg，待二批石灰加完后，分批次间隔加入烧结矿和粒钢。熔池金属中含碳量为0.15—0.30％之间时使用副枪TSC探头测量碳温。副枪TSC测量温度、碳和钢样成分见表5；终点温度达到1630—1655℃之间时提枪，使用副枪测量终点，副枪TSO测量终点温度、终点碳和TSO钢样成分见表6。所得钢种化学成分见表7。
表4实施例3的铁水成分和废钢配比表
表5 TSC测量温度和碳以及钢样成分
表6 TSO测量终点温度、终点碳和TSO钢样成分
表7实例钢种终点化学成分
对比例：
对比例与实施例3所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法不同点在于：吹炼过程中不加粒钢进行调渣，熔池金属中含碳量为0.15—0.30％时，熔池温度为1585—1620℃，终点温度在1660—1670℃。表8为本对比例钢种终点化学成分表；图1为对比例与实施例3所述终点磷控制对比图。
由表8可知，采用本发明所述的方法对复吹转炉高效脱磷方法，其钢种终点化学成分中磷的含量大大降低。
表8：对比例钢种终点化学成分
Claims (10)
1.一种复吹转炉高效脱磷的方法，包括步骤如下：
准备造渣材料，以每吨钢水量计：活性石灰、白云石、烧结矿和调渣剂；
所述活性石灰加入量45-60kg/t；
所述白云石加入量13-19kg/t；
所述烧结矿加入量28-58kg/t；
所述调渣剂为粒钢，粒钢加入量4-20kg/t；其中粒钢的主要成分为是含铁氧化物，是由转炉喷溅渣经筛分、磁选得到的，粒钢含氧化铁率为27-30％；
所述复吹转炉高效脱磷的方法的具体步骤如下：
(1)按照现有技术，根据铁水内硅含量，计算所需加入石灰、白云石的量；根据铁水、废钢冷料参数和钢种终点控制目标温度及目标含碳量，通过副枪二级系统计算废钢冷料加入量；
(2)对铁水脱硫后，将按照步骤(1)确定的废钢冷料加入脱硫铁水中；
(3)调整氧枪的枪位及其开吹参数：
调整氧枪为高枪位1800～1900mm，所述枪位指氧枪喷头距铁水液面的距离；
氧枪喷头的开吹氧压为0.8～0.85Mpa；
氧枪喷头的开吹流量为350—450Nm3/h；
然后加入第一批物料：
将步骤(1)计算得到的所需活性石灰加入量的80％、所需白云石加入量的100％，加入所述钢水中；按照每吨钢水量计，向钢水中加入烧结矿的量为11.11～14.81kg/t；此处所选烧结矿的成分表如表1所示：
表1：烧结矿成分表
(4)待步骤(3)加入的第一批物料化透后，降低氧枪枪位：每隔20—30秒降一次氧枪喷头位置，每次降40-50mm，在每次降氧枪喷头位置之前加入活性石灰2.14-4.44kg/t；
降氧枪枪位至1500-1600mm固定，将剩余活性石灰全部加入，氧枪喷头的开吹氧压控制在0.83～0.85Mpa；
吹炼6-8min之后将使用剩余的烧结矿和粒钢分批次间隔加入铁水中：
每批加入烧结矿和粒钢的量分别为3.0—6.22kg/t，加料间隔时间35～60s，直至将上述烧结矿和粒钢加完；此处设计的优点是防止过程炉渣返干，保持炉渣泡沫化；
继续吹炼1-3min，使用副枪TSC探头对熔池金属液测温取样，待副枪TSC探头测量碳温之后，调整氧枪喷头的氧压为0.83～0.85Mpa，继续降低氧枪的枪位至1200mm直至吹炼至终点，提起氧枪；
(5)出钢。
2.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述钢种终点的目标温度1630—1655℃；所述钢种终点的目标含碳量为0.04—0.06％；所述钢种终点的目标碱度为3.5—4.0。
3.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的废钢冷料的主要成分为：碳含量≤0.20％，硫含量、磷含量均≤0.030％，所述废钢冷料占所述钢水质量的比例为3.3％—8.0％。
4.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，将所述剩余活性石灰全部加入后，控制铁水温度按照20—25℃/min的速度均匀上升。
5.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，熔池金属中含碳量为0.15—0.30％时，控制熔池温度为1550—1570℃。
6.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，在所述铁水的硅、锰氧化期，控制熔池温度为1350—1400℃。
7.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，对铁水底吹采用氮气或氩气搅拌，在所述铁水的硅、锰氧化期之前所述底吹强度为0.04Nm3/t.min，其余时段所述底吹强度为0.08Nm3/t.min。
8.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，采用滑动出钢口进行挡渣出钢。
9.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，根据钢种的参数要求加入低磷硅锰或金属锰进行配锰。
10.根据权利要求1所述的一种复吹转炉高效脱磷的方法，其特征在于，所述转炉为100～150吨顶底复吹转炉；在步骤(5)出钢完毕后，向钢包内加入颗粒石灰5-7kg/t，所述颗粒石灰为块度10-30mm的活性石灰。
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