CN104878154A - 转炉中镍矿直接还原合金化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉中镍矿直接还原合金化的方法，该方法包括以下步骤：1)初始钢铁料及镍矿装入步骤；2)渣料加入及吹氧冶炼步骤；3)底吹步骤；4)点吹步骤；5)其他：其他按常规钢种的相关工艺方法进行。本发明的方法直接替代了制造部分镍铁和金属镍的生产过程，提高铁原料的收得率和资源利用率，极大地降低了能源消耗和环境污染，简化了渣料的加入操作，提高了冶炼过程的稳定性。终点镍收得率达到85％～95％的范围，镍含量达到0.14％～0.18％的水平，磷收得率稳定在88％～92％的范围，钢铁料消耗降至1040kg/t铁水以内的极低水平。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种转炉中镍矿直接还原合金化的方法。
背景技术
镍是不锈钢、合金钢和合金结构钢等钢铁材料中最重要的合金元素之一，在钢中含量达到一定值时，能提高钢的强度、淬硬性、冲击韧性和抗腐蚀能力，含镍合金结构钢在低温下的冲击韧性可达到最佳水平，且在不锈钢中与铬共同作用，可改变钢材组织，使不锈钢的耐腐蚀性能和综合机械性能得到优化，目前含镍钢铁材料广泛应用于军工制造、民用耐酸和耐热钢结构钢制造、多种机械制造等领域。
在目前条件下，为提高钢中的镍含量，主要是在冶炼或精炼过程中加入镍铁或金属镍进行镍合金化操作。而镍铁和金属镍主要以红土镍矿为原料，通过火法冶炼而成，以当前最为先进和通用的回转窑+电炉工艺(RKEF法)为例，产出品位为20～30％的镍铁，平均电耗为7000～8000kW·h/t，而制造金属镍的电耗进一步增加，属于典型的高耗能行业，且附带产出占原料总量5～15％的粉尘，即使在除尘效果良好的情况下，也难免造成生产现场劳动条件严重恶化，大量粉尘积压又成为新的污染源，给环境带来巨大压力。
如果直接将初步处理的镍矿球团或压块加入钢铁冶炼过程，利用冶炼初期铁水中高碳、高硅的还原条件，通过一定方法将氧化镍还原进入钢液中完成钢液镍合金化，将直接省去镍铁或镍的制造环节，提高资源 利用率，大量节约电力能源消耗，减轻环境压力，同时节约钢液镍合金化成本。目前全球已探明的1.6亿吨镍矿储量中，硫化镍矿约占30％，红土镍矿约占70％，随着全球硫化镍矿资源量迅速接近枯竭，氧化镍矿(即红土镍矿)的开采和利用成为主流而迅速发展，但与锰矿、铬矿等可在转炉中熔融还原的矿物相比，红土镍矿的品位偏低(镍含量1.5～4％)、成分更为复杂、水分含量较高，如果用以冶炼高镍不锈钢，因镍矿中镍含量低，缺乏现实意义，如果向转炉中加入以生产含镍钢水，最终生产含镍的中、低合金钢，虽然具备一定的现实意义，但该操作将对过程渣料控制、温度控制及稳定性控制均产生明显影响，因此，技术实现有一定难度，目前尚未见有关转炉中镍矿熔融还原直接合金化的论文、专利或报道。
在当前矿物预处理造球、压块和脱水等工艺十分成熟、成本极为低廉的背景下，结合特定的铁水条件、高水平的转炉过程控制工艺，实现转炉中红土镍矿直接熔融还原合金化、生产含镍钢液成为可能，且镍自身的极高氧势可保证其收得率处于较好水平，同时红土镍矿中的氧化铁利于转炉化渣，提高冶炼效率，还可部分还原进入钢液，提高钢铁料收得率，MgO可替代白云石进入渣料，减少渣料消耗，进一步降低生产成本。实现镍矿熔融还原合金化的条件包括以下几个方面：
1)较高的镍含量和合理的其他矿物成分含量；
2)基于目前镍含量高于2％的红土镍矿中SiO2含量均超过30％的现实，铁水硅含量应处于合理的低水平，以保证炉渣碱度处于3.2～3.8的范围，进而保证脱磷率；
3)镍矿熔融还原是吸热过程，因此，应保证较高的入炉铁水温度，并减少废钢装入比例，以达到总体热平衡。
以上条件基本满足的前提下，通过合理的转炉过程控制和终点控制，可将镍的收得率稳定在85％以上，且转炉脱磷效果保持稳定，最终实现 镍矿熔融直接还原合金化预期的经济效益、环境效益和社会效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种镍矿直接还原合金化的方法，该方法利用冶炼初期铁水中高碳、高硅的还原条件，将氧化镍还原进入钢液中完成钢液镍合金化，从而省去镍铁或镍的制造环节，提高资源利用率，节约能源，降低消耗，减轻环境压力，同时节约钢液镍合金化成本。
为解决上述技术问题，
本发明采用技术方案的为：
以武钢90t顶底复吹转炉为例，该转炉一般情况下铁水装入量80t左右，现有技术下要装入废钢，废钢装入比例为10～15％，以活性石灰为主要造渣料，活性石灰消耗量为40～60kg/t铁水，终渣量80～100kg/t铁水。
在铁水进行预处理脱硫的条件下，以该型90吨转炉为基础，制订镍矿直接合金化冶炼低镍合金结构钢钢液的实施方案如下：
1)初始钢铁料及镍矿装入步骤：
铁水兑入转炉前温度≥1300℃，铁水硅含量不高于0.2％，装料时，不再装入废钢，直接装入50～60kg/t铁水的球团状镍矿，之后兑入全部铁水，所述球团状镍矿由红土镍矿经造球和焙烧而成，粒径在30～80mm之间的比例超过95％，水份含量不高于2％，入炉前经烘烤1小时以上，加入转炉前温度达到100℃以上，所述红土镍矿中按重量百分比镍含量大于2％，SiO2含量不低于30％。
2)渣料加入及吹氧冶炼步骤：采用单炉双渣两步法冶炼工艺，首先进行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按15～20kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始于1.8米高枪位(正常开吹枪位1.5米) 吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，减轻对钢液熔池的搅拌，以避免未完全熔化的渣料及上浮的镍矿产生喷溅，并提高升温效率，吹氧开始100～120s后，再加入第二批活性石灰10～15kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至400～420秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的60～70％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入镍矿10～20kg/t铁水，同时加入活性石灰5～10kg/t铁水、吹氧至450～480秒时，将氧枪枪位下降至1.6米，吹氧时间至540s～570s之间，再加入活性石灰5～10kg/t铁水，吹氧结束前180s，不再加入任何渣料，总吹氧时间为950～980s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.06～0.08％的水平，终点温度控制为1650～1680℃，按正常程序出钢。
3)底吹步骤：采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼，采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.08～0.1Nm3/min·t，后搅拌时间≥60s，以提高矿石熔融还原的效率。
4)点吹步骤：常规吹炼结束后点吹氧气的枪位为1.5米，不超过两次。
5)其他：其他按常规钢种的相关工艺方法进行。
进一步地，所述步骤1)中，所述红土镍矿中，按重量百分比，NiO含量为2.8～3.0％，Fe2O3含量为35～38％，MgO含量为25～30％，SiO2含量为30～35％，CaO含量为0.1～2％。
进一步地，所述步骤1)中，球团状镍矿的加入量为55～58kg/t铁水。
进一步地，所述步骤1)中，铁水兑入转炉前温度为1350～1400℃。
进一步地，所述步骤2)中，球团状镍矿加入量为12～16kg/t铁水。
按照上述方法，镍收得率达到85％～95％的范围，镍含量达到0.12％～0.17％的水平，磷收得率稳定在88％～92％
本方案中，装炉初始阶段，直接用批量镍矿球团替代废钢入炉，以热平衡概算为基准，加入的镍矿球团冷却效应略低于废钢的冷却效应，是为保证第一步冶炼时炉渣的碱度不至于过低，以达到一定的脱磷效果，第一步冶炼结束倒掉大部分低碱度炉渣，为第二步强化脱磷提供良好基础。镍矿中的氧化镁可有效保护炉衬，而其中的氧化铁是极好的化渣材料，因此，全程不需要再加入萤石等化渣剂和轻烧白云石等增加氧化镁的渣料，两步冶炼的活性石灰加入量比常规冶炼略大，是为达到适当高(3.0～3.8)的炉渣碱度，保证冶炼终点的脱磷率。由于镍的氧势远高于铁、硅等元素，因此，在冶炼过程中极易被还原，在第一次冶炼结束倒渣时还原过程基本完成，炉渣中带走的镍氧化物很少，因此基本不影响最终的镍收得率控制。
本发明具有如下有益效果：
1)直接替代了制造部分镍铁和金属镍的生产过程，提高了资源利用率、极大地降低了能源消耗和环境污染。
2)在镍收得率稳定于85％以上的条件下，可直接大量节约镍合金化成本。
3)镍矿中的铁氧化物在转炉中可被还原进入钢液，提高铁原料的收得率。
4)镍矿中的MgO可替代轻烧白云石保护炉衬，Fe2O3可直接替代萤石起到相应地化渣效果，进一步节约成本，简化渣料加入操作，提高冶炼过程的稳定性。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的方法包括如下步骤：
在铁水进行预处理脱硫的条件下，以90吨顶底复吹转炉为基础，制订镍矿直接合金化冶炼低镍合金结构钢钢液的实施方案如下：
本发明要求红土镍矿中镍含量大于2％，SiO2含量不低于30％，具体在本实施方式中，红土镍矿原料的成分见表1：
表1红土镍矿成分及含量
| 成分 | NiO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | CaO |
| 含量/％ | 2.8～3.0 | 35～38 | 25～30 | 30～35 | 0.1～2 |
本发明还要求红土镍矿经造球和焙烧，粒径在30～80mm之间的比例超过95％，水份含量不高于2％，入炉前需经烘烤1小时以上，加入转炉前温度达到100℃以上。
在初始钢铁料及镍矿装入步骤，本发明要求兑入的铁水温度≥1300℃，铁水硅含量不大于0.2％，不再装入废钢，直接装入50～60kg/t铁水的球团状镍矿，之后兑入全部铁水。
在渣料加入及吹氧冶炼步骤中，采用两步双渣法冶炼工艺，首先进行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按15～20kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始较高枪位(正常开吹枪位1.5米，本方案开吹枪位为1.8米左右)吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，减轻对钢液熔池的搅拌，以避免未完全熔化的渣料及上浮的镍矿产生喷溅，并提高升温效率，吹氧开始100～120s后，再加入第二批活性石灰10～15kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至400～420秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的60～70％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入球团状镍矿10～20kg/t铁水，同时加入活性石灰5～10kg/t铁水、吹氧至450～480秒时，将氧枪枪位下降至1.6米， 吹氧时间至540s～570s之间，再加入活性石灰5～10kg/t铁水，吹氧结束前3分钟，不再加入任何渣料，总吹氧时间950～980s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.06～0.08％的水平，按正常程序出钢。
在底吹步骤中，采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼，采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.08～0.1Nm3/min·t，后搅拌时间≥1分钟，以提高矿石熔融还原的效率。
在点吹步骤中，点吹枪位1.5米，不超过两次。
其他则按常规钢种的相关工艺方法进行。
按照本发明的方法步骤，终点镍收得率达到85％～95％的范围，镍含量达到0.12％～0.17％的水平，磷收得率稳定在88％～92％的范围，钢铁料消耗降至1040kg/t钢水以内的极低水平。
实施例1
本实施例中，各步骤的具体数值为：
红土镍矿原料的成分见表2：
表2红土镍矿成分及含量
| 成分 | NiO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | CaO |
| 含量/％ | 2.7 | 38 | 25 | 32.3 | 2 |
红土镍矿经造球和焙烧，粒径在30～80mm之间的比例96％，水份含量1％，入炉前需经烘烤70分钟，加入转炉前温度达到120℃。
在初始钢铁料及镍矿装入步骤中，
兑入的铁水温度1300℃，铁水硅含量0.2％，铁水量为85t，不再装入废钢，直接装入4.6t(54.1kg/t铁水)球团状镍矿，之后兑入全部铁水。
在渣料加入及吹氧冶炼步骤中，采用两步双渣法冶炼工艺，首先进 行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按20kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始较高枪位(正常开吹枪位1.5米，本方案开吹枪位为1.8米左右)吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，减轻对钢液熔池的搅拌，以避免未完全熔化的渣料及上浮的镍矿产生喷溅，并提高升温效率，吹氧开始120s后，再加入第二批活性石灰15kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至410秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的70％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入球团状镍矿15kg/t铁水，同时加入活性石灰8kg/t铁水，吹氧至460秒时，将氧枪枪位下降至1.6米，吹氧时间至560s，再加入活性石灰7kg/t铁水，吹氧结束前3分钟，不再加入任何渣料，总吹氧时间980s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.07％的水平，按正常程序出钢。
在底吹步骤中，采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼，采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.1Nm3/min·t，后搅拌时间3分钟，以提高矿石熔融还原的效率。
冶炼终点一次命中，本炉无点吹。
其他则按常规钢种的相关工艺方法进行。
按照本发明的方法步骤，终点钢液镍含量为0.132％，收得率为90％，脱磷率为91.2％，钢铁料消耗为1031kg/t钢水。
实施例2
本实施例中，各步骤的具体数值为：
红土镍矿原料的成分见表3：
表3红土镍矿成分及含量
| 成分 | NiO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | CaO |
| 含量/％ | 3.0 | 35 | 30 | 30 | 1 |
红土镍矿经造球和焙烧，粒径在30～80mm之间的比例为97％，水份含量1.7％，入炉前需经烘烤2小时，加入转炉前温度达到110℃。
在初始钢铁料及镍矿装入步骤中，
兑入的铁水温度1400℃，铁水硅含量0.2％，铁水量为82t，不再装入废钢，直接装入4.92t(60kg/t铁水)球团状镍矿，之后兑入全部铁水。
在渣料加入及吹氧冶炼步骤中，采用两步双渣法冶炼工艺，首先进行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按20kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始较高枪位(正常开吹枪位1.5米，本方案开吹枪位为1.8米左右)吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，减轻对钢液熔池的搅拌，以避免未完全熔化的渣料及上浮的镍矿产生喷溅，并提高升温效率，吹氧开始110s后，再加入第二批活性石灰12kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至420秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的68％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入球团状镍矿20kg/t铁水，同时加入活性石灰10kg/t铁水，吹氧至480秒时，将氧枪枪位下降至1.6米，吹氧时间至570s，再加入活性石灰10kg/t铁水，吹氧结束前3分钟，不再加入任何渣料，总吹氧时间970s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.08％的水平，按正常程序出钢。
在底吹步骤中，采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼， 采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.09Nm3/min·t，后搅拌时间4分钟，以提高矿石熔融还原的效率。
冶炼终点一次命中，本炉无点吹。
其他则按常规钢种的相关工艺方法进行。
按照本发明的方法步骤，终点钢液镍含量为0.17％，收得率为95％，脱磷率为92％，钢铁料消耗为1027kg/t钢水。
实施例3
本实施例中，各步骤的具体数值为：
红土镍矿原料的成分见表4：
表4红土镍矿成分及含量
| 成分 | NiO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | CaO |
| 含量/％ | 2.8 | 36 | 26.1 | 35 | 0.1 |
红土镍矿经造球和焙烧，粒径在30～80mm之间的比例为98％，水份含量0.09％，入炉前需经烘烤80分钟，加入转炉前温度达到140℃。
在初始钢铁料及镍矿装入步骤中，兑入的铁水温度1300℃，铁水硅含量0.05％，铁水量为84t，不再装入废钢，直接装入4.2t(50kg/t铁水)球团状镍矿，之后兑入全部铁水。
在渣料加入及吹氧冶炼步骤中，采用两步双渣法冶炼工艺，首先进行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按15kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始较高枪位(正常开吹枪位1.5米，本方案开吹枪位为1.8米左右)吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，减轻对钢液熔池的搅拌，以避免未完全熔化的渣料及上浮的镍矿产生喷溅，并提高升温效率，吹氧开始100s后，再加入第二批活性石灰10kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至400秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的60％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次 下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入球团状镍矿20kg/t铁水，同时加入活性石灰5kg/t铁水，吹氧至450秒时，将氧枪枪位下降至1.6米，吹氧时间至540s，再加入活性石灰5kg/t铁水，吹氧结束前3分钟，不再加入任何渣料，总吹氧时间950s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.06％的水平，按正常程序出钢。
在底吹步骤中，采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼，采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.08Nm3/min·t，后搅拌时间2分钟，以提高矿石熔融还原的效率。
冶炼终点点吹1次。
其他则按常规钢种的相关工艺方法进行。
按照本发明的方法步骤，终点钢液镍含量为0.12％，收得率为91％，脱磷率为88％，钢铁料消耗为1032kg/t钢水。
实施例4
本实施例中，各步骤的具体数值为：
红土镍矿原料的成分见表5：
表5红土镍矿成分及含量
| 成分 | NiO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | CaO |
| 含量/％ | 2.9 | 35.5 | 25.6 | 34.3 | 1.4 |
红土镍矿经造球和焙烧，粒径在30～80mm之间的比例为95.5％，水份含量0.19％，入炉前需经烘烤130分钟，加入转炉前温度达到115℃。
在初始钢铁料及镍矿装入步骤中，兑入的铁水温度1380℃，铁水硅含量0.18％，铁水量为78t，不再装入废钢，直接装入4.37t(56kg/t铁水)球团状镍矿，之后兑入全部铁水。
在渣料加入及吹氧冶炼步骤中，采用两步双渣法冶炼工艺，首先进行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按18kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始较高枪位(正常开吹枪位1.5米，本方案开吹枪位为1.8米左右)吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，减轻对钢液熔池的搅拌，以避免未完全熔化的渣料及上浮的镍矿产生喷溅，并提高升温效率，吹氧开始116s后，再加入第二批活性石灰12kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至412秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的67％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入球团状镍矿18kg/t铁水，同时加入活性石灰9kg/t铁水，吹氧至470秒时，将氧枪枪位下降至1.6米，吹氧时间至565s，再加入活性石灰7kg/t铁水，吹氧结束前3分钟，不再加入任何渣料，总吹氧时间975s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.062％的水平，按正常程序出钢。
在底吹步骤中，采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼，采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.095Nm3/min·t，后搅拌时间3.5分钟，以提高矿石熔融还原的效率。
冶炼终点点吹1次。
其他则按常规钢种的相关工艺方法进行。
按照本发明的方法步骤，终点钢液镍含量为0.136％，收得率为85％，脱磷率为91％，钢铁料消耗为1039kg/t钢水。
实施例5
本实施例中，各步骤的具体数值为：
红土镍矿原料的成分见表6：
表6红土镍矿成分及含量
| 成分 | NiO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | CaO |
| 含量/％ | 2.9 | 36.6 | 28.8 | 31.2 | 0.5 |
红土镍矿经造球和焙烧，粒径在30～80mm之间的比例为96.5％，水份含量0.13％，入炉前需经烘烤125分钟，加入转炉前温度达到127℃。
在初始钢铁料及镍矿装入步骤中，兑入的铁水温度1320℃，铁水硅含量0.12％，铁水量为83t，不再装入废钢，直接装入4.32t(52kg/t铁水)球团状镍矿，之后兑入全部铁水。
在渣料加入及吹氧冶炼步骤中，采用两步双渣法冶炼工艺，首先进行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按16kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始较高枪位(正常开吹枪位1.5米，本方案开吹枪位为1.8米左右)吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，减轻对钢液熔池的搅拌，以避免未完全熔化的渣料及上浮的镍矿产生喷溅，并提高升温效率，吹氧开始108s后，再加入第二批活性石灰11kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至405秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的63％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入球团状镍矿12kg/t铁水，同时加入活性石灰6kg/t铁水，吹氧至462秒时，将氧枪枪位下降至1.6米，吹氧时间至565s，再加入活性石灰6kg/t铁水，吹氧结束前3分钟，不再加入任何渣料，总吹氧时间967s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.07％的水平，按正常程序出钢。
在底吹步骤中，采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在 0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼，采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.085Nm3/min·t，后搅拌时间3.5分钟，以提高矿石熔融还原的效率。
冶炼终点不点吹。
其他则按常规钢种的相关工艺方法进行。
按照本发明的方法步骤，终点钢液镍含量为0.13％，收得率为89％，脱磷率为89.5％，钢铁料消耗为1032kg/t钢水。
Claims (6)
1.一种转炉中镍矿直接还原合金化的方法，主要用于90吨顶底复吹转炉，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)初始钢铁料及镍矿装入步骤：
该步骤中，铁水兑入转炉前温度≥1300℃，铁水硅含量小于0.2％，装料时，不再装入废钢，直接装入50～60kg/t铁水的球团状镍矿，之后兑入全部铁水，所述球团状镍矿由红土镍矿经造球和焙烧而成，粒径在30～80mm之间的比例超过95％，水份含量低于2％，入炉前经烘烤1小时以上，加入转炉前温度达到100℃以上，所述红土镍矿中镍含量大于2％，SiO2含量大于30％；
2)渣料加入及吹氧冶炼步骤：该步骤采用单炉双渣两步法冶炼工艺，首先进行第一步吹炼，即第一次造渣过程，吹炼开始前按20～25kg/t铁水的比例向炉内加入活性石灰，即刻开始于1.8米高枪位吹氧，控制氧枪氧压在0.8MPa的水平，吹氧开始100～120s后，再加入第二批活性石灰10～15kg/t铁水，降低枪位至1.6米，将氧压提升至0.95MPa的正常水平，继续吹氧至400～420秒时，停止吹炼，提起氧枪，倒炉，倒出炉中低碱度渣料的60～70％，第一步吹炼完成；然后摇正炉体开始第二步吹炼，即第二次造渣过程，再次下枪开始吹氧，枪位首先定在1.7米，氧压稳定在0.95MPa不变，再次加入球团状镍矿10～20kg/t铁水，同时加入活性石灰10～15kg/t铁水、吹氧至450～480秒时，将氧枪枪位下降至1.6米，吹氧时间至540s～570s之间，再加入活性石灰5～10kg/t铁水，吹氧结束前180s，不再加入任何渣料，总吹氧时间为950～980s，冶炼全程不加入任何化渣剂、冷却剂和护炉用轻烧白云石，吹氧完成后将氧枪提出转炉，最后调整终点温度和成分，终点钢水碳含量控制在0.06～0.08％的水平，终点温度控制为1650～1680℃，按正常程序出钢；
3)底吹步骤：采用动态底吹法，第一次倒炉前，底吹强度维持在0.07Nm3/min·t的水平，第一次倒炉倒渣并摇正炉体，开始第二步吹炼，采用强化型底吹模式，底吹强度保持在0.08～0.1Nm3/min·t左右，后搅拌时间≥60s，以提高矿石熔融还原的效率；
4)点吹步骤：常规吹炼结束后点吹氧气的枪位为1.5米，不超过两次；
5)其他：其他按常规钢种的相关工艺方法进行。
2.根据权利要求1所述的转炉中镍矿直接还原合金化的方法，其特征在于：
所述步骤1)中，所述红土镍矿中，按重量百分比，NiO含量为2.8～3.0％，Fe2O3含量为35～38％，MgO含量为25～30％，SiO2含量为30～35％，CaO含量为0.1～2％。
3.根据权利要求1或2所述的转炉中镍矿直接还原合金化的方法，其特征在于：
所述步骤1)中，球团状镍矿的加入量为55～58kg/t铁水。
4.根据权利要求1或2所述的转炉中镍矿直接还原合金化的方法，其特征在于：
所述步骤1)中，铁水兑入转炉前温度为1350～1400℃。
5.根据权利要求1或2所述的转炉中镍矿直接还原合金化的方法，其特征在于：
所述步骤2)中，球团状镍矿加入量为12～16kg/t铁水。
6.根据权利要求4所述的转炉中镍矿直接还原合金化的方法，其特征在于：
所述步骤2)中，球团状镍矿加入量为12～16kg/t铁水。
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