CN104878154B - 转炉中镍矿直接还原合金化的方法 - Google Patents

转炉中镍矿直接还原合金化的方法 Download PDF

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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

转炉中镍矿直接还原合金化的方法
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,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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