CN105112598B

CN105112598B - 一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法

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Publication number: CN105112598B
Application number: CN201510628851.5A
Authority: CN
Inventors: 贾崇雪; 王念欣; 刘晓美; 梁栋; 王峰; 王小璞; 刘效森; 韩永镇; 汤晓辉; 鲁荣杰; 李长新
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: CN105112598A

Abstract

本发明公开了一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法，本发明通过转炉出钢结束后，将转炉内的炉渣倒净，不留渣，然后用转炉产的炉底渣发挥原有留渣法中的所留终渣的作用，用炉底渣代替原有的终点炉渣，用固态渣代替液态渣，由于炉底渣中的FeO含量较少且为固态，使得发生不平衡碳氧反应所需的热力学条件难于满足，进而不会瞬间产生大量的CO气体，且炉底渣是称量好后加入转炉的，从而彻底避免了原有留渣法中向转炉兑铁水时产生的喷溅事故及安全隐患，解决了原有留渣法容易造成炉口逐渐缩小，能够做到对所加炉底渣质量进行精确控制，给后续兑铁水和废钢带来困难的问题，提高转炉炼钢的操作水平和冶炼水平。

Description

一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法。

背景技术

钢铁料消耗和造渣料消耗是转炉炼钢的两个重要生产指标，二者不仅关系到炼钢成本，而且还体现了一个炼钢厂的技术、操作和管理水平。

近年来，为了降低转炉炼钢中钢铁料和石灰的消耗，多采用留渣法。该类方法实施的主要目的是回收上一炉未出净的钢水和利用所留高温、高氧化性、高碱性的炉渣促进下一炉冶炼前期石灰的熔化，提高前期炉渣的冶金能力。但是也存在以下不足：1、留渣法是将上一炉高温、高碱度、高FeO含量的转炉终渣留作下一炉使用，但是在兑铁水过程中，由于炉渣温度较高，渣中FeO或残留在炉内的钢水中的氧极易与铁水中的碳发生不平衡碳氧反应，瞬间生成大量的CO气体携带炉渣以及铁水喷出转炉，造成爆发性喷溅事故，造成安全事故；2、留渣法中，为了尽量精准控制所留的渣量符合要求，在转炉倒渣后期一般采用“小摇慢倒”的方式，这样粘稠的炉渣长时间在炉口处堆积冷却，容易造成炉口逐渐缩小，给后续兑铁水和废钢带来困难；3、留渣法中，倒出多少渣，留多少渣，全凭操作工经验控制，使得留渣的数量不精确、不稳定，影响后续的冶炼操作。

因此，如何减少现有留渣法所存在的缺陷，提高转炉炼钢的操作水平和冶炼水平是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法，该方法能够减少现有留渣法所存在的缺陷，提高转炉炼钢的操作水平和冶炼水平。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法，包括以下步骤：

1)转炉出钢结束后，倒净转炉内的炉渣；

2)开始下一炉转炉炼钢，首先将转炉产炉底渣与废钢一起装入转炉内，然后兑入铁水，然后降枪供氧，开始吹炼，最终得到钢水和炉渣。

在步骤2)中，控制初始加料量：控制冶炼前期的矿石加入量降至0～3.5kg/吨钢，后续根据化渣和温度情况补加矿石，补加量为5kg/吨钢～15kg/吨钢；控制石灰的加入量减少6kg/吨钢～10kg/吨钢，降幅为20％～35％；控制白云石的加入量减少2.7kg/吨钢～4.5kg/吨钢，降幅为15％～25％；以期使吹炼过程操作平稳并获得理想的终点温度和成分。

优选的，在步骤2)中，控制供氧操作：控制开吹供氧强度为3.6Nm³/min·t～4.2Nm³/min·t，控制开吹氧气压力为0.90MPa～1.0MPa；打火正常后，将氧气流量调整为2.9Nm³/min·t～3.1Nm³/min·t，将氧气压力调整为0.78Mpa～0.82MPa。

优选的，在步骤2)中，控制氧枪枪位：控制开吹枪位为2550mm～2650mm；在开吹后30秒内将枪位降至1600mm～1700mm，控制降枪速度为60mm/s～70mm/s；在吹炼90秒～110秒时，将枪位升至1800mm～1900mm。

优选的，所述炉底渣的加入量为40kg/吨钢～50kg/吨钢。

优选的，所述炉底渣包括以下重量百分比的组分：元素Fe：30％～40％，未熔石灰：7％～11％，未熔轻烧白云石：3％～6％，FeO：6％～9％，CaO：12％～20％，SiO₂:6％～8％，MgO：3％～5％，MnO：1.5％～2.6％，P₂O₅:1％～1.8％，CaS：0.15％～0.3％。

本发明的有益技术效果：

1.本发明通过转炉出钢结束后，将转炉内的炉渣倒净，不留渣，然后用转炉产的炉底渣发挥原有留渣法中的所留终渣的作用，用炉底渣代替原有的终点炉渣，用固态渣代替液态渣，由于炉底渣中的FeO含量较少且为固态，使得发生不平衡碳氧反应所需的热力学条件难于满足，进而不会瞬间产生大量的CO气体，且炉底渣是称量好后加入转炉的，从而彻底避免了原有留渣法中向转炉兑铁水时产生的喷溅事故及安全隐患，解决了原有留渣法容易造成炉口逐渐缩小，能够做到对所加炉底渣质量进行精确控制，给后续兑铁水和废钢带来困难的问题，提高转炉炼钢的操作水平和冶炼水平。

2.本发明采用炉底渣直接加入转炉进行转炉炼钢，由于炉底渣中含铁量30％～40％、金属收得率按90％计，加入40kg/吨钢～50kg/吨钢的炉底渣可回收金属铁10.8kg/吨钢～18kg/吨钢，而一般留渣法的金属回收量为5kg/吨钢～8kg/吨钢，相比于原有留渣法对降低钢铁料消耗的程度，本发明进一步降低了钢铁料的消耗，实际生产数据表明钢铁料消耗比原有留渣法降低了5.8kg/吨钢～12kg/吨钢。

3.本发明采用炉底渣直接加入转炉进行转炉炼钢，由于炉底渣中含有7％～11％的未熔石灰和3％～6％的未熔轻烧白云石，相比于原有留渣法对石灰和轻烧白云石消耗的降低程度，本发明进一步降低了石灰和轻烧白云石的消耗，实际生产数据表明石灰和轻烧白云石消耗比原有留渣法分别降低了2.8kg/吨钢～7.2kg/吨钢和1.2kg/吨钢～3.0kg/吨钢，降低幅度分别为9.3％～15.7％和6.7％～15.1％。

4.本发明采用炉底渣直接加入转炉进行转炉炼钢，减少了40kg/吨钢～50kg/吨钢。

5.鉴于炉底渣是由转炉冶炼过程中喷溅出的钢渣混合物以及转炉炉口、氧枪、烟道及出钢口所粘钢渣的清理物所混合而成，其组分及其含量为：元素Fe：30％～40％，未熔石灰：7％～11％，未熔轻烧白云石：3％～6％，FeO：6％～9％，CaO：12％～20％，SiO₂:6％～8％，MgO：3％～5％，MnO：1.5％～2.6％，P₂O₅:1％～1.8％，CaS：0.15％～0.3％，本发明将这种炉底渣直接用工具清理后装入废钢斗内，直接就近返回转炉参与炼钢，直接回收其中的金属铁，不用再倒运至渣处理厂，降低了炉底渣的处理成本和炼钢厂的生产成本，提高了全系统的金属铁的回收率，产生了显著的经济效益，且保护了环境。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是进一步说明本发明的特征及优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法，包括以下步骤：

1)转炉出钢结束后，倒净转炉内的炉渣；

转炉炼钢在吹炼过程中发生剧烈的C-O反应，产生大量的CO气体，若控制不当，极易发生喷溅现象，大量金属液体混合着炉渣从转炉炉口喷出，沿炉体挡渣裙板流入炉坑，凝固后变成钢渣混合物；由于喷溅造成的炉口、氧枪、烟道粘钢以及因在出钢过程中出钢口所粘的金属“胡子”等需及时清理，这些清理物也落入炉坑。上述这些含铁量在50％～100％的喷溅物和清理物与炉坑内炉渣混合形成的钢渣混合物称为炉底渣，其含铁量为30％～40％。

原来这种高含铁量的炉底渣被当作废渣运到渣场收集储存，然后再转运到专门的废渣处理厂进行加工处理，经磁选出来的金属再转卖给炼钢厂。该处理工艺不仅增加了环境污染，而且增加了炉底渣处理成本和炼钢厂的生产成本，不符合资源利用和环境保护的要求。

由于本发明中所加炉底渣为常温固态，起到了明显的降温效果，为避免因冶炼前期温度升温太慢而造成溢渣，在步骤2)中，控制冶炼前期的矿石加入量降至0～3.5kg/吨钢，后续根据化渣和温度情况补加矿石，补加量为5kg/吨钢～15kg/吨钢，以期使吹炼过程操作平稳并获得理想的终点温度和成分。

进一步的，由于炉底渣中含有7％～11％的未熔石灰和3％～6％的未熔轻烧白云石，控制石灰的加入量减少6kg/吨钢～10kg/吨钢，降幅为20％～35％；控制白云石的加入量减少2.7kg/吨钢～4.5kg/吨钢，降幅为15％～25％。

本发明中，添加炉底渣后，会在金属液面上面形成较厚的渣层，为了有利于开吹打火，采用该工艺的炉次较正常工艺炉次的开吹氧气流量和氧气压力有了明显提高：在步骤2)中，控制开吹供氧强度为3.6Nm³/min·t～4.2Nm³/min·t，控制开吹氧气压力为0.90MPa～1.0MPa；打火正常后，将氧气流量调整为2.9Nm³/min·t～3.1Nm³/min·t，将氧气压力调整为0.78Mpa～0.82MPa。

为了有利于转炉炼钢进行，在步骤2)中，吹炼前期枪位控制模式采用高—低—高枪位控制模式：控制开吹枪位为2550mm～2650mm；在开吹后30秒内将枪位降至1600mm～1700mm，控制降枪速度为60mm/s～70mm/s；在吹炼90秒～110秒时，将枪位升至1800mm～1900mm。

在本发明的一个实施例中，所述炉底渣的加入量为40kg/吨钢～50kg/吨钢。

在本发明的一个实施例中，所述炉底渣包括以下重量百分比的组分：元素Fe：30％～40％，未熔石灰：7％～11％，未熔轻烧白云石：3％～6％，FeO：6％～9％，CaO：12％～20％，SiO₂:6％～8％，MgO：3～5％，MnO：1.5％～2.6％，P₂O₅:1％～1.8％，CaS：0.15％～0.3％。

本发明通过转炉出钢结束后，将转炉内的炉渣倒净，不留渣，然后用转炉产的炉底渣发挥原有留渣法中的所留终渣的作用，用炉底渣代替原有的终点炉渣，用固态渣代替液态渣，由于炉底渣中的FeO含量较少且为固态，使得发生不平衡碳氧反应所需的热力学条件难于满足，进而不会瞬间产生大量的CO气体，且炉底渣是称量好后加入转炉的，从而彻底避免了原有留渣法中向转炉兑铁水时产生的喷溅事故及安全隐患，解决了原有留渣法容易造成炉口逐渐缩小，能够做到对所加炉底渣质量进行精确控制，给后续兑铁水和废钢带来困难的问题，提高转炉炼钢的操作水平和冶炼水平。

本发明采用炉底渣直接加入转炉进行转炉炼钢，相比于原有留渣法对降低钢铁料消耗的程度，进一步降低了钢铁料的消耗，实际生产数据表明钢铁料消耗比原有留渣法降低了5.8kg/吨钢～12kg/吨钢；相比于原有留渣法对石灰和轻烧白云石消耗的降低程度，本发明进一步降低了石灰和轻烧白云石的消耗，实际生产数据表明石灰和轻烧白云石消耗比原有留渣法分别降低了2.8kg/吨钢～7.2kg/吨钢和1.2kg/吨钢～3.0kg/吨钢，降低幅度分别为9.3％～15.7％和6.7％～15.1％。可见，本发明采用炉底渣直接加入转炉进行转炉炼钢，既解决了原有留渣法兑铁水时易爆发式喷溅的安全隐患，又在降低转炉炼钢钢铁料消耗和石灰消耗方面取得更好的效果，提高了转炉炼钢的操作水平和冶炼水平，降低了生产成本，减少了环境污染。

本发明采用炉底渣直接加入转炉进行转炉炼钢，减少了总外排渣量40kg/吨钢～50kg/吨钢。

鉴于炉底渣是由转炉冶炼过程中喷溅出的钢渣混合物以及转炉炉口、氧枪、烟道及出钢口所粘钢渣的清理物所混合而成，其组分及其含量为：元素Fe：30％～40％，未熔石灰：7％～11％，未熔轻烧白云石：3％～6％，FeO：6％～9％，CaO：12％～20％，SiO₂:6％～8％，MgO：3％～5％，MnO：1.5％～2.6％，P₂O₅:1％～1.8％，CaS：0.15％～0.3％，本发明将这种炉底渣直接用工具清理后装入废钢斗内，直接就近返回转炉参与炼钢，直接回收其中的金属铁，不用再倒运至渣处理厂，降低了炉底渣的处理成本和炼钢厂的生产成本，提高了全系统的金属铁的回收率，产生了显著的经济效益，且保护了环境。

本发明未详尽说明的工艺步骤及相关的工艺参数等均为现有技术。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

鉴于转炉炼钢所用的主原料为铁水、废钢。铁水中C、Si的质量百分含量、铁水温度以及铁水、废钢配比对转炉冶炼过程影响较大。铁水C含量的高低影响铁水吹损的大小和热量的多少；铁水中Si含量决定了石灰等造渣料的加入量，亦即决定了渣量多少，对转炉冶炼过程各控制参数的影响也最大。为了使对比结果更直接和全面，在其他条件相似的情况下，分别选取硅含量一致的低硅铁水([Si]≤0.3％)、中硅铁水(0.3％＜[Si]≤0.6％)和高硅铁水([Si]＞0.6％)进行对比，以说明本发明的技术方案以及相应的技术效果。

实施例1

1)转炉出钢结束后，倒净转炉内的炉渣；

2)开始下一炉转炉炼钢，首先将转炉产炉底渣与废钢一起装入转炉内，控制炉底渣的加入量为5.7t，控制炉底渣包括以下重量百分比的组分：元素Fe：39.5％，未熔石灰：7.1％，未熔轻烧白云石：5.8％，FeO：6.1％，CaO：18.2％，SiO₂:6.1％，MgO：4.9％，MnO：1.5％，P₂O₅:1.8％，CaS：0.15％；

然后兑入铁水，铁水成分及质量见表1，然后降枪供氧，开始吹炼；

控制冶炼前期的矿石加入量降至2.6kg/吨钢，控制石灰的加入量减少22％，控制白云石的加入量减少17％，以期使吹炼过程操作平稳并获得理想的终点温度和成分；

控制供氧操作：控制开吹供氧强度为4.0Nm³/min·t，控制开吹氧气压力为0.98MPa；打火正常后，将氧气流量调整为3.0Nm³/min·t，将氧气压力调整为0.80Mpa；

控制氧枪枪位：控制开吹枪位为2550mm；在开吹后30秒内将枪位降至1700mm，控制降枪速度为60mm/s；在吹炼110秒时，将枪位升至1800mm；

其余工艺步骤及相关工艺参数同现有技术；最终得到钢水和炉渣。

本实施例，兑铁水过程中未出现喷溅。

对比例1

采用留渣法进行转炉炼钢，所用铁水成分见表1，转炉炼钢的工艺步骤、相应的工艺参数以及所有设备同现有技术。

实施例2

1)转炉出钢结束后，倒净转炉内的炉渣；

2)开始下一炉转炉炼钢，首先将转炉产炉底渣与废钢一起装入转炉内，控制炉底渣的加入量为6.5t，控制炉底渣包括以下重量百分比的组分：元素Fe：35％，未熔石灰：9.5％，未熔轻烧白云石：4.2％，FeO：7.3％，CaO：16.3％，SiO₂:7.2％，MgO：4.1％，MnO：2.3％，P₂O₅:1.78％，CaS：0.23％；

然后兑入铁水，铁水成分及质量见表2，然后降枪供氧，开始吹炼；

控制冶炼前期的矿石加入量降至1.8kg/吨钢，控制石灰的加入量减少27％，控制白云石的加入量减少20％，以期使吹炼过程操作平稳并获得理想的终点温度和成分；

控制供氧操作：控制开吹供氧强度为3.9Nm³/min·t，控制开吹氧气压力为0.96MPa；打火正常后，将氧气流量调整为3.0Nm³/min·t，将氧气压力调整为0.79Mpa；

控制氧枪枪位：控制开吹枪位为2590mm；在开吹后30秒内将枪位降至1650mm，控制降枪速度为65mm/s；在吹炼95秒时，将枪位升至1850mm；

本实施例，兑铁水过程中未出现喷溅。

对比例2

采用留渣法进行转炉炼钢，所用铁水成分见表2，转炉炼钢的工艺步骤、相应的工艺参数以及所有设备同现有技术。

实施例3

1)转炉出钢结束后，倒净转炉内的炉渣；

2)开始下一炉转炉炼钢，首先将转炉产炉底渣与废钢一起装入转炉内，控制炉底渣的加入量为8t，控制炉底渣包括以下重量百分比的组分：元素Fe：30.1％，未熔石灰：10.8％，未熔轻烧白云石：3.2％，FeO：8.8％，CaO：12.2％，SiO₂:7.8％，MgO：3.1％，MnO：2.5％，P₂O₅:1.1％，CaS：0.26％；

然后兑入铁水，铁水成分及质量见表3，然后降枪供氧，开始吹炼；

控制冶炼前期的矿石加入量降至1.2kg/吨钢，控制石灰的加入量减少31％，控制白云石的加入量减少23％，以期使吹炼过程操作平稳并获得理想的终点温度和成分；

控制供氧操作：控制开吹供氧强度为4.2Nm³/min·t，控制开吹氧气压力为0.99MPa；打火正常后，将氧气流量调整为3.0Nm³/h，将氧气压力调整为0.81Mpa；

控制氧枪枪位：控制开吹枪位为2650mm；在开吹后30秒内将枪位降至1600mm，控制降枪速度为70mm/s；在吹炼90秒时，将枪位升至1900mm；

本实施例，兑铁水过程中未出现喷溅。

对比例3

采用留渣法进行转炉炼钢，所用铁水成分见表3，转炉炼钢的工艺步骤、相应的工艺参数以及所有设备同现有技术。

表1低硅铁水炉底渣炼钢工艺与常规留渣法工艺效果对比表

由表1可以看出，应用低硅铁水进行炼钢，炉底渣炼钢工艺较常规留渣法工艺的钢铁料消耗降低了8.116kg/吨钢；石灰消耗降低3.06kg/吨钢，降幅为11.44％；轻烧白云石降低了1.91kg/吨钢，降幅为10.31％。

表2中硅铁水炉底渣炼钢工艺与常规留渣法工艺效果对比表

由表2可以看出，应用中硅铁水进行炼钢，炉底渣炼钢工艺较常规留渣法工艺的钢铁料消耗降低了8.755kg/吨钢；石灰消耗降低了3.51kg/吨钢，降幅为9.57％；轻烧白云石降低了1.84kg/吨钢，降幅为8.90％。

表3高硅铁水炉底渣炼钢工艺与常规留渣法工艺效果对比表

由表3可以看出，应用高硅铁水进行炼钢，炉底渣炼钢工艺较常规留渣法工艺的钢铁料消耗降低了7.296kg/吨钢；石灰消耗降低了7.12kg/吨钢，降幅为12.08％；轻烧白云石降低了2.66kg/吨钢，降幅为11.70％。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims

1.一种将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)转炉出钢结束后，倒净转炉内的炉渣；

2)开始下一炉转炉炼钢，首先将转炉产炉底渣与废钢一起装入转炉内，然后兑入铁水，然后降枪供氧，开始吹炼，最终得到钢水和炉渣；

在步骤2)中，控制初始加料量：控制冶炼前期的矿石加入量降至0～3.5kg/吨钢，后续根据化渣和温度情况补加矿石，补加量为5kg/吨钢～15kg/吨钢；控制石灰的加入量减少6kg/吨钢～10kg/吨钢，降幅为20％～35％；控制白云石的加入量减少2.7kg/吨钢～4.5kg/吨钢，降幅为15％～25％；以期使吹炼过程操作平稳并获得理想的终点温度和成分；

在步骤2)中，控制供氧操作：控制开吹供氧强度为3.6Nm³/min·t～4.2Nm³/min·t，控制开吹氧气压力为0.90MPa～1.0MPa；打火正常后，将氧气流量调整为2.9Nm³/min·t～3.1Nm³/min·t，将氧气压力调整为0.78MPa～0.82MPa；

在步骤2)中，控制氧枪枪位：控制开吹枪位为2550mm～2650mm；在开吹后30秒内将枪位降至1600mm～1700mm，控制降枪速度为60mm/s～70mm/s；在吹炼90秒～110秒时，将枪位升至1800mm～1900mm；

所述炉底渣包括以下重量百分比的组分：元素Fe：30％～40％，未熔石灰：7％～11％，未熔轻烧白云石：3％～6％，FeO：6％～9％，CaO：12％～20％，SiO₂:6％～8％，MgO：3％～5％，MnO：1.5％～2.6％，P₂O₅:1％～1.8％，CaS：0.15％～0.3％。

2.根据权利要求1所述的将转炉产炉底渣直接用于转炉炼钢的方法，其特征在于，所述炉底渣的加入量为40kg/吨钢～50kg/吨钢。