CN104726645A

CN104726645A - 一种中高磷半钢脱磷方法

Info

Publication number: CN104726645A
Application number: CN201510167916.0A
Authority: CN
Inventors: 杨春雷; 张卫强; 邹荣; 赵宇; 吴光耀; 李金柱; 陈伟; 赵卫东; 文玉兵; 王定树; 章祝雄; 陈钧
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明公开了一种中高磷半钢脱磷的方法。所述方法包括留渣、溅渣、添加渣料、吹炼、倒渣、二次添加渣料、二次吹炼、倒炉、出钢等工艺流程。本发明实现了将高磷半钢中的磷含量从0.25%～0.80%快速降低至钢种要求的范围内，控制转炉出钢过程的回磷量≤0.015%，对有效利用高磷铁矿，解决矿石资源紧张局面，实现高磷铁水顺利批量生产具有非常重要的意义。

Description

一种中高磷半钢脱磷方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种中高磷半钢脱磷方法。

背景技术

云南省内的高磷铁矿资源总量有约24亿吨，占全国高磷铁矿总资源量的42%，占云南铁矿总资源的56%左右，由于铁矿石中共生了大量的磷（大多在0.5～1.5％之间），用其冶炼的高炉铁水为高磷铁水，很难用于传统炼钢工艺流程，造成高磷铁矿成为“呆矿”，处于无法利用的状态。武钢集团昆明钢铁股份有限公司采用高磷矿配钒钛矿炼铁，生产的含钒钛高磷铁水提钒后为中高磷半钢，磷含量为0.25～0.80%，平均达0.52%，已处于国内外工业化大批量生产的领先水平，但由于在生产过程中，受高磷半钢热量不足、化渣困难、半钢磷高及终渣P₂O₅高等诸多工艺因素的影响，在过程控制不好的情况下，转炉出钢过程回磷严重，成品磷含量超标现象时有发生。现有的脱磷工艺有很多种，其中“双渣法”是最常用的的技术之一，但该法存在以下几个主要问题：

（1）由于半钢无化渣组元SiO₂和半钢物理热低，虽加入复合造渣剂，但含SiO₂仍然有限，化渣困难限制脱磷并造成回磷严重。

（2）冶炼过程枪位普遍有偏高现象，尤其是双渣前，枪位有时达1.6~1.7m，最高时达2.0m，虽然确实有化渣效果，但渣中TFe积聚严重，熔池升温和搅拌并不好，待熔池升温后过程反而出现回磷现象。

（3）由于炉渣TFe高，炉渣很稀，出钢涡流夹渣增多，因此一旦下渣，稀渣与粘稠渣相比，下渣量更大，且高氧化铁炉渣被合金还原后，回磷量更大。

（4）由于高磷半钢双渣工艺延长倒双渣时间过早，炉渣未充分化透，脱磷不完全，同时倒双渣温度偏低，脱磷未充分达到平衡，溶池成分和温度不均匀，倒双渣后升温过程又出现回磷现象。

由于存在以上问题，中高磷半钢冶炼过程回磷量高达0.030%以下，常造成化学废品的产生，严重影响中高磷半钢冶炼工艺的正常进行。

因此，在对高磷半钢冶炼工艺进行理论分析并对工艺进行调研的基础上，设计并制定出一种优化的工艺，减少中高磷半钢转炉出钢过程中的回磷量，对有效的利用高磷铁矿，解决矿石资源紧张局面，实现高磷铁水顺利批量生产具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供中高磷半钢脱磷方法，该目的是这样实现的：

本发明所述的一种中高磷半钢脱磷方法，其在于包括留渣、溅渣、一次加料、一次吹炼、倒渣、二次加料、二次吹炼、倒炉、出钢等工艺流程，出钢后再留渣，重复循环所述工艺流程，具体步骤如下：

（1）留渣:出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1710~1760℃；

（2）溅渣：加4~8 kg/t_钢菱镁球，在0.85MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，喷枪喷射2.80～3.20 m³/ t_钢·min的氮气吹溅3.5～5.0 min，全部溅干留于炉内；

（3）一次加料：向炉底加入12~16 kg/t_钢石灰后，将含13.80~25.90kg/t_钢热态铸余渣的中高磷半钢水加入转炉待炼，半钢水温度为1230~1390℃；再加入10kg/t_钢半钢造渣剂；

（4）一次吹炼：下枪吹炼入炉金属料及渣料，吹炼2～3 min初渣开始熔化时，少量多次分批加入8～12 kg/t_钢石灰，吹炼4 min后，一次性加入5 kg/t_钢石灰；开吹氧枪枪位按1100 mm控制，吹炼2～3 min过程枪位按距液面1300 mm控制，吹炼2~3min后枪位按1200～1600mm mm控制，氧气压力0.70~0.80 MPa，供氧强度2.95~3.50 m³/t_钢·min，一次吹炼时间共计10～12 min；

（5）倒渣：停止吹炼后，倒出前期高磷炉渣，倒炉温度为1550～1600℃，钢水w（P）≤0.100%；

（6）二次加料：向炉内加入5 kg/t_钢半钢造渣剂；

（7）二次吹炼：下枪吹炼渣料，开吹2 min时，加入15～18 kg/t_钢石灰，6min时再加入6～8 kg/t_钢石灰；开吹枪位按1300mm控制，过程枪位按1400mm控制，6 min 40 s时，提高枪位1800mm化渣35s，化渣后枪位按1400mm控制；氧气压力0.70~0.80MPa，供氧强度3.30~3.80m³/t_钢·min；

（8）倒炉和出钢：二次吹炼7.5～8 min后，倒炉测温取样；倒炉后补加3.3 kg/t_钢石灰，继续脱磷升温45s，当出钢终点温度≥1630℃时，按枪位900mm深吹30s控制，若终点温度低于1630℃，按深吹升温速度0.6℃/s升温至≥1630℃；吹炼终点时，加入4 kg/t_钢或6 kg/t_钢石灰，摇炉出钢，控制出钢时间≥3.00min；

（9）出钢后再全留终渣，重复循环所述步骤（1）~（9）。

本发明针对中高磷半钢回磷严重的问题，根据昆钢公司高磷半钢、炼钢工艺装备和产品结构，从提供合适的物质条件、热力学条件和动力学条件出发，从以下五个方面控制要求，进行工艺优化：

（1）双渣倒渣时间工艺控制设计：将倒双渣时间由吹炼6~8min倒出优化为至吹炼时间≥10min倒出，保证倒双渣前有充分的化渣时间，保证炉渣化透，提高倒双渣前渣料的利用率，重新造渣冶炼，防止吹炼中后期回磷；

（2）渣料加入工艺控制设计：进半钢前加入部分石灰，利用进半钢的热力学条件和动力学条件快速熔化部分石灰成渣；根据半钢基本不含硅的特性，充分利用钢包热低碱度铸余渣，随半钢加入转炉内，成渣速度快；为弥补中高磷半钢化渣组元SiO₂不足造成化渣困难进而造成回磷严重的问题，将半钢造渣剂用量由10kg/t提高至15kg/t。

（3）温度控制工艺设计：倒双渣钢水温度控制要求由1450～1500℃提高至1550～1600℃，利于前期化渣和高效脱磷；倒双渣后一次倒炉温度达到1600～1630℃；出钢温度达到钢种目标要求。

（4）枪位控制工艺设计：双渣前开吹枪位由距液面1200mm降低至距液面1100控制，吹炼2～3min过程枪位由距液面1400mm降低至距液面1300mm控制；双渣后开吹枪位由距1600mm降低至1300mm控制，过程枪位按1400mm控制；过程根据化渣情况不好可滑枪调整渣况。

（5）吹炼终点工艺控制设计：为进一步降低终渣TFe含量，要求终点按深吹枪位900mm深吹30s控制；为稠化过稀的炉渣，适当减少下渣回磷量，避免带走更多铁，在转炉吹炼至终点时加入石灰适当稠渣，加入石灰后不得再下枪吹炼。

因此，本发明实现了将高磷半钢中的磷含量从0.25%～0.80%快速降低至钢种要求的范围内，控制转炉出钢过程的回磷量≤0.015%。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明保护范围。

如图1所示，本发明所述的一种中高磷半钢脱磷方法，包括留渣、溅渣、一次加料、一次吹炼、倒渣、二次加料、二次吹炼、倒炉、出钢工艺流程，出钢后再留渣，重复循环所述工艺流程，具体步骤如下：

（2）溅渣：加4~8 kg/t_钢菱镁球，在0.85MPa的压力和控制800mm～1400 mm的枪位条件下，喷枪喷射2.80～3.20 m³/ t_钢·min的氮气吹溅3.5～5.0 min，全部溅干留于炉内；

（4）一次吹炼：下枪吹炼入炉金属料及渣料，吹炼2～3 min初渣开始熔化时，少量多次分批加入8～12 kg/t_钢石灰，吹炼4 min后，一次性加入5 kg/t_钢石灰；开吹氧枪枪位按1100 mm控制，吹炼2～3 min过程枪位按距液面1300 mm控制，吹炼2~3min后枪位按1200～1600 mm控制，氧气压力0.70~0.80 MPa，供氧强度2.95~3.50 m³/t_钢·min，一次吹炼时间共计10～12 min；

（6）二次加料：向炉内加入5 kg/t_钢半钢造渣剂；

（9）出钢后再全留终渣，重复循环所述步骤（1）~（9）。

所述的终渣主要包括w（CaO）28.0%～45.00%，w（MgO）8.00%～15.20%，w（SiO₂） 3.20%～6.50%，w（TFe）18.00%～35.00%，w（P₂O₅）3.00%～6.50%，w（Al₂O₃）4.00%～8.00%,w (CaS)2.00%~6.00%，其碱度为其碱度为4.2~8.5。若终渣太稀的话，可在溅渣前加入4~6 kg/t_钢的轻烧白云石。

所述的菱镁球含w（MgO）(65.00±5.00)%。

所述的石灰含w（CaO） 86.00%～91.50%，w（MgO）2.00%～3.50%，活性度＞250（4mol/L）。

所述的热态铸余渣主要包括w（SiO₂）25.00%～50.00%，w（CaO）9.00%～15.00%，w（MgO）8.00%～15.50%，w（TFe）2.00%～6.00%，w（MnO）6.00%～12.00%，w （Al₂O₃）6.50%～13.50%。

所述的中高磷半钢水含w（C）＞2.80%，w（P）0.25%～0.80%，温度＞1280℃。

所述的半钢造渣剂包括w（SiO₂）30.00%～45.00%，w（CaO）12.00%～18.00%，w（Al₂O₃）4.00%～9.00%，w（TFe）10.00%～22.00%，w（MnO）7.00%～12.00%，w (CaS)5.00%~8.00%。

步骤（8）所述的吹炼终点时，当出钢温度≥1640℃时，加入6 kg/t_钢石灰，出钢温度＜1640℃时，加入4 kg/t_钢石灰。

生产过程中使用的喷枪为5孔拉瓦尔顶吹水冷喷枪。

实施例1

上一炉出钢完毕后，将5.5 t终渣留于炉内，炉内温度为1720℃。终渣主要包括w（CaO）38.80%，w（MgO）12.20%，w（SiO₂） 5.50%，w（TFe）24.00%，w（P₂O₅）5.50%，w（Al₂O₃）6.00%,w (CaS)6.00%，其碱度为7.1。

向炉内加入菱镁球300 kg，在0.85MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，喷枪喷射3.00m³/ t_钢·min的氮气吹溅4.20 min，全部溅干留于炉内。

溅干后向炉底加入700 kg石灰。将含14.00kg/t_钢热态铸余渣、温度为1285℃的中高磷半钢水58.0 t加入转炉待炼，该热态铸余渣主要包括w（SiO₂）44.20%，w（CaO）15.0%，w（MgO）11.80%，w（TFe）5.60%，w（MnO）11.00%，w （Al₂O₃）12.40%，中高磷半钢水含w（C）＞3.12%，w（P）0.470%，温度1295℃。最后加入580 kg半钢造渣剂，该半钢造渣剂包括w（SiO₂）40.00%，w（CaO）16.00%，w（Al₂O₃）8.00%，w（TFe）20.00%，w（MnO）10%，w (CaS)6.00%。

下枪开始吹炼入炉金属料及渣料，吹炼至2min 20s初渣熔化时，少量多次分批加入500kg石灰，吹炼4min后，一次性加入290 kg石灰；开吹氧枪枪位按1100mm控制，吹炼2～3min过程枪位按距液面1300mm控制，吹炼2~3min后枪位按1400mm控制，氧气压力0.75MPa，供氧强度3.12m³/t_钢·min，吹炼时间10.50min。

停止吹炼后，倒出前期高磷炉渣，倒炉温度为1582℃，钢水w（P）0.084%。然后向炉底加入290 kg半钢造渣剂。下枪二次吹炼渣料，开吹2min时，加入900 kg石灰，6 min时再加350 kg石灰；开吹枪位按1300mm控制，过程枪位按1400mm控制，6 min 40 s时，枪位1800mm化渣35s，化渣后枪位按1400mm控制，氧气压力0.76MPa，供氧强度3.50m³/t_钢·min。

二次吹炼7.5min时，倒炉测温取样，炉内钢水温度1625℃、w（C）0.12%、w（P）0.022%。；倒炉后补加190 kg石灰，继续脱磷升温45s，当出钢终点温度1635℃时，按枪位900mm深吹30s控制，吹炼终点时，温度为1645℃再加入350kg石灰，摇炉出钢，出钢时间3min 40 s。

最后得到的终点w（P）为0.018%。

实施例2

上一炉出钢完毕后，将5.0 t终渣留于炉内，炉内温度为1732℃。终渣主要包括w（CaO）26.20%，w（MgO）10.20%，w（SiO₂）5.40%，w（TFe）22.00%，w（P₂O₅）4.50%，w（Al₂O₃）5.50%,w (CaS)3.50%，其碱度为4.9。

向炉内加入菱镁球250 kg，在0.85MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，喷枪喷射3.00m³/ t_钢·min的氮气吹溅4.20 min，全部溅干留于炉内。

溅干后向炉底加入900 kg石灰。将含14.00kg/t_钢热态铸余渣、温度为1320℃中高磷半钢水60.0 t加入转炉待炼，该热态铸余渣主要包括w（SiO₂）44.20%，w（CaO）15.0%，w（MgO）11.80%，w（TFe）5.60%，w（MnO）11.00%，w （Al₂O₃）12.40%，中高磷半钢水含w（C）＞3.12%，w（P）0.470%，温度1325℃。最后加入600 kg半钢造渣剂，该半钢造渣剂包括w（SiO₂）35.00%，w（CaO）18.00%，w（Al₂O₃）7.00%，w（TFe）22.00%，w（MnO）11%，w (CaS)7.00%。

下枪开始吹炼入炉金属料及渣料，吹炼至2 min初渣熔化时，少量多次分批加入600kg石灰，吹炼4 min后，一次性加入300kg石灰；开吹氧枪枪位按1100mm控制，吹炼2～3min过程枪位按距液面1300mm控制，吹炼2~3min后枪位按1200 mm控制，氧气压力0.75MPa，供氧强度3.12m³/t_钢·min，吹炼时间10.50min。

停止吹炼后，倒出前期高磷炉渣，倒炉温度为1583℃，钢水w（P）0.090%。然后向炉底加入300 kg半钢造渣剂。下枪二次吹炼渣料，开吹2min时，加入1000 kg石灰，6 min时再加400 kg石灰；开吹枪位按1300mm控制，过程枪位按1400mm控制，6 min 40 s时，枪位1800mm化渣35s，化渣后枪位按1400mm控制，氧气压力0.76MPa，供氧强度3.50m³/t_钢·min。

二次吹炼8 min时，倒炉测温取样，炉内钢水温度1630℃、w（C）0.13%、w（P）0.020%。；倒炉后补加200 kg石灰，继续脱磷升温45s，当出钢终点温度1640℃时，按枪位900mm深吹30s控制，吹炼终点时，温度为1650℃再加入360kg石灰，摇炉出钢，出钢时间3min 27 s。

最后得到的终点w（P）为0.018%。

实施例3

上一炉出钢完毕后，将6.3 t终渣留于炉内，炉内温度为1745℃。终渣主要包括w（CaO）40.00%，w（MgO）12.30%，w（SiO₂）6.50%，w（TFe）25.00%，w（P₂O₅）5.50%，w（Al₂O₃）6.70%,w (CaS)4.00%，其碱度为6.2。

向炉内加入菱镁球400 kg，在0.85MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，喷枪喷射3.00m³/ t_钢·min的氮气吹溅4.20 min，全部溅干留于炉内。

溅干后向炉底加入750 kg石灰。将含20.50 kg/t_钢热态铸余渣、温度为1290℃的中高磷半钢水50.0 t加入转炉待炼，该热态铸余渣主要包括w（SiO₂）48.20%，w（CaO）12.0%，w（MgO）14.80%，w（TFe）4.60%，w（MnO）7.00%，w （Al₂O₃）13.40%，中高磷半钢水含w（C）＞3.12%，w（P）0.520%，温度1343℃。最后加入500 kg半钢造渣剂，该半钢造渣剂包括w（SiO₂）43.00%，w（CaO）14.40%，w（Al₂O₃）5.00%，w（TFe）19.60%，w（MnO）12.00%，w (CaS)7.00%。

下枪开始吹炼入炉金属料及渣料，吹炼至2 min 10s初渣熔化时，少量多次分批加入550kg石灰，吹炼4 min后，一次性加入250kg石灰；开吹氧枪枪位按1100 mm控制，吹炼2～3min过程枪位按距液面1300mm控制，吹炼2~3min后枪位按1600 mm控制，氧气压力0.75MPa，供氧强度3.12m³/t_钢·min，吹炼时间10.50min。

停止吹炼后，倒出前期高磷炉渣，倒炉温度为1564℃，钢水w（P）0.089%。然后向炉底加入250 kg半钢造渣剂。下枪二次吹炼渣料，开吹2min时，加入750kg石灰，6 min时再加350 kg石灰；开吹枪位按1300mm控制，过程枪位按1400mm控制，6 min 40 s时，枪位1800mm化渣35s，化渣后枪位按1400 mm控制，氧气压力0.76MPa，供氧强度3.50m³/t_钢·min。

二次吹炼7.5 min时，倒炉测温取样，炉内钢水温度1617℃、w（C）0.10%、w（P）0.019%。；倒炉后补加200 kg石灰，继续脱磷升温45s，终点温度为1635℃，加入200kg石灰，摇炉出钢，出钢时间4min 5 s。

最后得到的终点w（P）为0.017%。

Claims

1.一种中高磷半钢脱磷的方法，其特征在于包括留渣、溅渣、一次加料、一次吹炼、倒渣、二次加料、二次吹炼、倒炉、出钢工艺流程，出钢后再留渣，重复循环所述工艺流程，具体步骤如下：

（1）留渣：出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1710~1760℃；

（2）溅渣：加4~8 kg/t_钢菱镁球，在0.85MPa的压力和控制800～1400mm的枪位条件下，喷枪喷射2.80～3.20 m³/ t_钢·min的氮气吹溅3.5～5.0 min，全部溅干留于炉内；

（4）一次吹炼：下枪吹炼入炉金属料及渣料，吹炼2～3 min初渣开始熔化时，少量多次分批加入8～12 kg/t_钢石灰，吹炼4 min后，一次性加入5 kg/t_钢石灰；开吹氧枪枪位按1100 mm控制，吹炼2～3 min过程枪位按距液面1300 mm控制，吹炼2~3min后枪位按1200～1600mm控制，氧气压力0.70~0.80 MPa，供氧强度2.95~3.50 m³/t_钢·min，一次吹炼时间共计10～12 min；

（6）二次加料：向炉内加入5 kg/t_钢半钢造渣剂；

（8）倒炉和出钢：二次吹炼7.5～8 min后，倒炉测温取样；倒炉后补加3.3 kg/t_钢石灰，继续脱磷升温45s，当出钢终点温度≥1630℃时，按枪位900mm深吹30s控制，若终点温度低于1630℃，按深吹升温速度0.6℃/s升温至≥1630℃；吹炼终点时，加入4 kg/t_钢或6 kg/t_钢石灰，摇炉出钢，控制出钢时间≥3.00 min；

（9）出钢后再全留终渣，重复循环所述步骤（1）~（9）。

2.根据利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的终渣主要包括w（CaO）28.0%～45.00%，w（MgO）8.00%～15.20%，w（SiO₂） 3.20%～6.50%，w（TFe）18.00%～35.00%，w（P₂O₅）3.00%～6.50%，w（Al₂O₃）4.00%～8.00%,w (CaS)2.00%~6.00%，其碱度为4.2~8.5。

3.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的菱镁球含w（MgO）(65.00±5.00)%。

4.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的石灰含w（CaO） 86.00%～94.50%，w（MgO）2.00%～3.50%，活性度＞250（4mol/L）。

5.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的热态铸余渣包括w（SiO₂）25.00%～50.00%，w（CaO）9.00%～15.00%，w（MgO）8.00%～15.50%，w（TFe）2.00%～6.00%，w（MnO）6.00%～12.00%，w （Al₂O₃）6.50%～13.50%。

6.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的中高磷半钢水含w（C）＞2.80%，w（P）0.25%～0.80%，温度＞1280℃。

7.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的半钢造渣剂包括w（SiO₂）30.00%～45.00%，w（CaO）12.00%～18.00%，w（Al₂O₃）4.00%～9.00%，w（TFe）10.00%～22.00%，w（MnO）7.00%～12.00%，w (CaS)5.00%~8.00%。

8.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的吹炼终点时，当出钢温度≥1640℃时，加入6 kg/t_钢石灰，出钢温度＜1640℃时，加入4 kg/t_钢石灰。

9.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于在所述的终渣中加入轻烧白云石4~6 kg/t_钢。

10.根据权利要求1所述的中高磷半钢脱磷方法，其特征在于所述的喷枪为5孔拉瓦尔顶吹水冷喷枪。