CN106987683A - 一种高效脱磷固体颗粒添加剂和利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效脱磷固体颗粒添加剂和利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，属于转炉炼钢技术领域。本发明的固体颗粒添加剂包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm；在转炉中加入铁水在脱磷期前向转炉中加入固体颗粒添加剂，所述的固体颗粒添加剂中包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm；所述的铁水为高磷铁水，其中铁水的P含量为0.160‑0.190％。本发明在脱磷期前向转炉中加入固体颗粒添加剂，冶炼的过程中2CaO·SiO2固体颗粒能够与脱磷产物3CaO·P2O5在很宽的成分范围内形成固溶体，降低了液相炉渣中磷的含量、提高了脱磷效率。
Description
技术领域
本发明涉及转炉炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种高效脱磷固体颗粒添加剂和利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法。
背景技术
磷元素一般被认为是钢中的有害元素，容易在晶界偏聚，造成钢材“冷脆”，显著降低钢材的低温韧性。并且随着用户对钢材质量的要求越来越高，对钢中磷含量的要求也越来越苛刻，降低钢中磷含量成了高附加值的低磷及超低磷钢材(如9Ni钢等)产品生产中的重要环节。目前在国内外钢铁企业中炼钢脱磷的方法主要有三种：
第一种是炉外铁水三脱预处理，该方法是20世纪80年代初日本钢铁企业最早开发和使用的，如日本专利JP58016007A、JP62109908A，该方法主要是将脱硅后铁水在鱼雷罐车或铁水包中进行脱磷预处理，由于在鱼雷罐车或铁水包脱磷动力条件差，使得脱磷率相对较低、并且铁水温降大，废钢比低。
第二种是转炉双联脱磷方法，该方法是日本于20世纪80年代末开发的，如日本专利JP63195210A，将第一种方法的脱磷处理容器从鱼雷罐车或铁水包转移至转炉中，采用两座转炉进行冶炼，第一座转炉用于脱磷，第二座转炉对脱磷后的铁水进行脱碳处理，该方法克服了在鱼雷罐车或铁水包脱磷动力条件差的缺点，具有较高的脱磷率，可以生产低磷及超低磷钢，但该方法仍需要将铁水从一座转炉倒入另一座转炉，造成了较大的热量损失，并且需要额外增加一座脱磷转炉，增加了投资的同时延长了生产流程，在我国由于受到转炉数量的限制以及一些钢厂低磷钢比例不高，该方法仅在国内少数钢铁企业得到应用，如首钢(见专利CN102443675A)。
第三种方法为用同一座转炉来实现脱磷和脱碳，该方法根据脱磷期炉渣碱度及渣量的不同可以分为两种工艺：
其一为传统的“双渣法”工艺(如中国专利CN101906504A、CN102071277A等)，该工艺脱磷阶段采用高碱度炉渣(R>2)，利用高碱度来脱磷，通过多次造渣来满足低磷钢的生产要求，但存在以下缺点：(1)脱磷阶段采用高碱度，渣量大以及原辅料消耗高；(2)难以采用中高磷铁水生产低磷钢，如中国专利CN101906504A中入炉铁水要求P<0.13％。
其二为类似于日本新日铁公司的MURC(Multi-refining Converter)工艺的“双渣+留渣”冶炼工艺，该工艺流程为：加入废钢、兑入铁水→转炉脱硅、脱磷→排前期脱磷渣→吹炼脱碳升温→转炉出钢→留渣，该工艺中高效脱磷是其关键技术之一，国内钢铁企业主要采用两种方法来提高脱磷率，一种是通过延长脱磷阶段时间，如中国专利CN102618689中脱磷期时间为7～10min；另外一种通过调整氧枪操作及炉渣物性控制来提高脱磷率，如中国专利CN102776314A、CN103243192A等，该工艺虽然能够降低炼钢成本，但存在以下缺点：(1)脱磷期脱磷率不高，低于60％；(2)只适用于低磷铁水冶炼，要求铁水P≤0.12％。
随着钢铁行业的飞速发展，世界范围内高品位优质铁矿石资源逐渐枯竭，以储量丰富、成本低廉的高磷铁矿为代表的低品位复杂铁矿资源的开发利用逐渐受到关注，高磷铁矿的使用必然会使铁水中磷含量增加，为此，钢铁行业迫切需要开发一种高效的脱磷技术，从而实现采用高磷铁水低成本生产低磷钢的工艺。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明针对现有技术中转炉脱磷效率较低，提供一种高效脱磷固体颗粒添加剂及利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法；
其中提供的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，可以提高转炉冶炼过程中的脱磷效率，进一步地，结合高磷铁水冶炼过程，可以利用固体颗添加剂提高脱磷效率，并可以冶炼高磷铁水生产低磷钢；
其中提供的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，可以提高转炉冶炼过程中的脱磷效率，并可以冶炼高磷铁水生产低磷钢。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm。
优选地，还包括锰矿和铝矾土，锰矿和铝矾土颗粒粒度≤1mm。
本发明的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，先向转炉中加入铁水，而后在脱磷期前向转炉中加入固体颗粒添加剂，所述的固体颗粒添加剂中包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm；所述的铁水为高磷铁水，其中铁水的P含量为0.160-0.190％。
优选地，固体颗粒添加剂还包括锰矿和铝矾土，锰矿和铝矾土颗粒粒度≤1mm。
优选地，在转炉吹炼2.5-3min时加入固体颗粒添加剂。
优选地，固体颗粒添加剂的加入量为5～15kg/t钢。
优选地，加入固体颗粒添加剂时，氧枪采用小流量操作，加入固体颗粒添加剂之后，将转炉底吹强度调整至0.1～0.2Nm3/(min·t)。
优选地，所述的转炉吹炼脱磷期炉渣二元碱度为1.2～1.8。
优选地，具体的步骤为：
(a)上炉冶炼出钢并留渣，且留渣量为30～50kg/t钢；
(b)向转炉内加入铁水，再向转炉内加入0-15kg的石灰；
(c)向转炉内加入固体颗粒添加剂；
(d)转炉冶炼4-6min进行倒渣，且倒渣率为50-70％；
(e)脱碳期供氧强度控制为2.8～3.2Nm3/min/吨钢，石灰加入量为5～20kg/t钢，调控转炉脱碳渣二元碱度为3.0～4.0，转炉吹炼结束后出钢并留渣。
优选地，加入固体颗粒添加剂时熔池温度为1380～1420℃。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，2CaO·SiO2固体颗粒能够与脱磷产物3CaO·P2O5在很宽的成分范围内形成固溶体，2CaO·SiO2固体颗粒能富集液相炉渣中的磷，降低了液相炉渣中磷的含量，加快脱磷反应进行，提高转炉冶炼过程中的脱磷效率，并实现了利用高磷铁水冶炼高磷铁水生产低磷钢；
(2)本发明的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，在脱磷期前向转炉中加入固体颗粒添加剂，冶炼的过程中2CaO·SiO2固体颗粒能够与脱磷产物3CaO·P2O5在很宽的成分范围内形成固溶体，降低了液相炉渣中磷的含量，加快脱磷反应进行；相比传统转炉“双渣法”冶炼低磷钢相比，在大幅降低了原辅料加入量及炼钢成本的同时，实现了采用中高磷铁水来生产低磷钢；使脱磷期脱磷提高到70％以上，更重要的是实现了利用高磷铁水冶炼高磷铁水生产低磷钢。
附图说明
图1为本发明实施例1脱磷期炉渣扫描电镜(SEM)图；
图2为附图1中A部分的能谱分析图。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定，下文对本发明的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解。
实施例1
本发明的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm。实验在150吨顶底复吹转炉上进行，采用“双渣+留渣”冶炼工艺，包括以下步骤；转炉出钢后留渣、调渣溅渣，之后加入废钢、铁水，吹炼脱硅脱磷(加入造渣剂与固体颗粒添加剂)，脱磷结束后排渣，之后进行脱碳、出钢，并留渣。
本实施例的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，包括以下步骤：
(a)上一炉冶炼出钢并留渣，留渣量控制为40kg/t钢，而后加入3-5kg/t钢石灰石来调渣，优选4kg/t钢的石灰石，从而利用石灰石分解吸热使炉渣充分固化；
(b)向转炉中加入金属料，且金属料由铁水和废钢组成，且其质量百分比为：铁水90.45％，废钢9.55％，金属料比如表1所示；上述铁水的磷含量为0.160％，铁水的成分如表1所示；并根据铁水硅含量确定脱磷期期石灰加入量，入炉铁水中w[Si]≤0.3％时，不加入石灰；入炉铁水中0.3％＜w[Si]≤0.6％时，石灰加入量为2～7kg/t钢；入炉铁水中0.6％＜w[Si]时，石灰加入量为7～15kg/t钢；铁矿石加入量为0～35kg/t钢，具体加入量见表2；由于本实施例的铁水中的0.3％＜w[Si]＝0.35％≤0.6％，则石灰加入量为3.6kg/t钢，如表2所示；
表1转炉冶炼炉次金属料条件
(c)转炉吹炼的0-2min采用高枪位大流量操作，枪位为1.90m，供氧强度控制为3.2Nm3/min/吨钢；吹炼2min后采用低枪位小流量操作，枪位为1.57m，供氧强度控制为1.92Nm3/min/吨钢，吹炼至3min时，熔池温度为1380～1420℃，加入2CaO·SiO2固体颗粒12.5kg/t钢(如表2所示)，同时将转炉底吹强度调整至0.16Nm3/(min·t)；控制转炉吹炼脱磷期炉渣二元碱度为1.2～1.8，优选1.42(如表3所示)，脱磷期炉渣中FeO质量分数为10％～25％，本实施例为16.7％，固体颗粒添加剂的颗粒粒度≤1mm，此处需要特别注意的是，固体颗粒添加剂的加入时机尤为重要，如果温度过高，则会影响脱磷动力学，使得脱磷效果恶化，如果温度过低则使得渣中的粘度增大，使得脱磷产物在渣中的传质受阻，从而影响磷氧化物进入炉渣，进而影响脱磷效果。
表2转炉吹炼脱硅、脱磷期工艺参数
(d)转炉冶炼4-6min进行倒渣，优选5min，控制倒渣率为63％；
表3脱磷期炉渣及铁水状况
表4转炉冶炼指标
(e)脱碳期供氧强度控制为2.8～3.2Nm3/min/吨钢，优选2.9Nm3/min/吨钢，石灰加入量为15-25kg/t钢，优选21.2kg/t钢，轻烧镁球加入量为6.8kg/t钢，转炉脱碳渣二元碱度为3.45；炉渣中MgO质量分数为8.3％(如表4所示)，炉吹炼结束后出钢，转炉出钢结束后留渣；冶炼完成后的转炉冶炼指标如表4所示。
实施例1相比于传统“双渣法”工艺，其优势主要体现在显著降低了转炉造渣料消耗、钢铁料消耗以及终点磷含量，并且显著提高脱磷期脱磷率，其中石灰消耗分别降低31.5kg/t钢；轻烧镁球消耗分别降低3.0kg/t钢；脱磷期平均脱磷率从65.32％提高到73.13％，终点磷含量从0.017％降低到0.012％。而相比于“双渣+留渣”工艺，其优势主要体现在其造渣料消耗与钢铁料消耗基本相当的情况下，显著提高了脱磷期脱磷率和降低了终点磷含量，其中脱磷期平均脱磷率从56.97％提高到73.13％，终点平均磷含量从0.028％降低到0.012％。
另外，相比现有技术中的发明创造：一种脱磷剂及其应用(ZL201410534612.9)，虽然该专利提出了脱磷剂熔融后在1300℃～1400℃温度下形成固相/液相共存的多相渣体系，其中固相是2CaO·SiO2物相，该物相能为铁水中氧化的磷提供富集的场所，从而提高了脱磷的效果。但是，由于该2CaO·SiO2物相是由通过多种组分(如FeOt、CaO、SiO2、Na2O、Al2O3)，在高温过程中通过复杂的化学反应，并在脱磷渣中形成2CaO·SiO2物相，从而为磷的氧化物提供富集的场所，提高了脱磷的效率。但是该过程中的2CaO·SiO2物相是通过复杂的高温化学反应生产的，脱磷效果与2CaO·SiO2物相的生成情况息息相关，2CaO·SiO2物相的生成情况直接影响着脱磷效果。因此申请人提出了在转炉脱磷的过程中添加2CaO·SiO2作为固体颗粒添加剂，从而省去了脱磷渣中2CaO·SiO2物相的生成过程中，期望提高脱磷效率。但是，在进一步的研究过程中，发明人发现如果只是在脱磷的过程中加入2CaO·SiO2作为固体颗粒添加剂，不但不能提高脱磷效果，反而会恶化铁水的脱磷效果，因此并不是在脱磷的过程中加入2CaO·SiO2作为固体颗粒添加剂就能提高脱磷效率，这是现有的技术人员为何不采用加入固体颗粒做脱磷剂的主要原因。
进一步地研究过程中发明人惊讶的发现，当在脱磷期的不同的过程中加入固体颗粒添加剂脱磷效果具有明显差异，固体颗粒添加剂加早或者加晚都将使得脱磷效果变差，发明人通过组织多次研讨会认为，其中的反应机理可能是：
其一、当固体颗粒添加剂加入过早时，铁水中的磷尚未被有效氧化，固体颗粒添加剂的加入使得渣中的粘度较大，后期被氧化的P2O5在渣中的传质受阻，使得氧化生成的P2O5很难由铁水中传送至脱磷渣中，使得脱磷效果恶化；
其二、当固体颗粒添加剂加入过晚时，使得固体颗粒在渣中的成渣速度相对较慢，从而错过了最佳的脱磷时机，而且由于吹炼时间相对较长，C大量氧化使得熔池的温度较高，使得脱磷效果较差；
因此，这是为什么现有的技术人员不选择直接加入2CaO·SiO2固体颗粒，而通过多个种组分(如FeOt、CaO、SiO2、Na2O、Al2O3)经过复杂的化学反应而形成2CaO·SiO2物相。通过长时间的大量研究，发明人创造性的提出了在转炉吹炼2.5-3min时，
再加入固体的2CaO·SiO2作为固体颗粒添加剂，2CaO·SiO2固体颗粒在渣中熔化并生成2CaO·SiO2物相；这个时期熔池中的磷已经被氧化并生成3CaO·P2O5，且此时炉渣具有相对较好的流动性，从而使得熔池中的3CaO·P2O5通过传质进入渣中；从图1与图2分析可以发现加入的固体2CaO·SiO2颗粒完全转变成了2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体，降低了周围液相炉渣中P2O5含量，加快了脱磷反应，提高了脱磷率。恰好在熔池温度1380～1420℃时，2CaO·SiO2能够与脱磷产物3CaO·P2O5在很宽的成分范围内形成固溶体，2CaO·SiO2固体颗粒起到富集液相炉渣中磷的作用，降低了液相炉渣中磷的含量和浓度，从而加快了熔池中的3CaO·P2O5向渣中的传质，进而加快脱磷反应。
此外，特别需要注意的是，由于“留渣”工艺虽然会降低冶炼成本，但是“留渣”工艺会使得渣中的P含量富集而急剧增加，如果采用“留渣”工艺冶炼高磷铁水则会使得铁水中的磷难以有效去除，使得脱磷率较低，因此“留渣”工艺主要是应用于低磷铁水的冶炼，而且现有的技术人员已经形成了“留渣”工艺必须是进行低磷铁水冶炼的思维定势。因此，本发明的申请人创造性的提出采用“留渣”工艺冶炼高磷铁水生产低磷钢，从本质上就具有创造性。
现有的脱磷的过程中为了加大熔池的搅拌效果，在脱磷的过程中常常采用大流量供氧操作，从而加大搅拌效果，并使得熔池中的3CaO·P2O5向渣中的传质。而本申请案的发明人却打破现有技术的惯性思维，采用小流量供氧制度，并调整底吹强度为0.16Nm3/(min·t)，从而保证了3CaO·P2O5向渣中的快速传质，如果此处采用大流量的供氧制度反应。并在加入固体颗粒添加剂前，先将供氧强度控制为1.92Nm3/min/吨钢，并保持一段时间后再加入固体颗粒，保证熔池中的P开始进行氧化，又避免C大量氧化，加入固体颗粒添加剂后避免渣的粘度较大，从而为脱磷提供了良好的动力学；并且将吹炼脱磷期炉渣二元碱度为1.42，保证2CaO·SiO2能够与脱磷产物3CaO·P2O5在很宽的成分范围内形成固溶体，又保证了3CaO·P2O5向渣中的快速传质，从而提高了脱磷的效率。
除此之外，进一步的加入石灰加入量、轻烧镁球；调节转炉脱碳渣的二元碱度为3.0～4.0，并调节炉渣中MgO含量为7.0％～10.0％，从而使得炉渣具有适宜的二元碱度和MgO含量，进而控制脱碳过程中的脱碳渣，调整至合适的位置为后期脱磷奠定了基础。从而实现了采用高磷铁水冶炼低磷钢的技术工艺，本发明的固体颗粒添加剂在炼钢温度下其能够与脱磷产物3CaO·P2O5在很宽的成分范围内形成固溶体，2CaO·SiO2固体颗粒起到富集液相炉渣中磷的作用，降低了液相炉渣中磷的含量，加快脱磷反应进行。可以提高转炉冶炼过程中的脱磷效率，进一步地，结合高磷铁水冶炼过程，可以利用固体颗添加剂提高脱磷效率，并可以冶炼高磷铁水生产低磷钢。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本发明的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm，还包括锰矿，锰矿颗粒粒度≤1mm，固体颗粒添加剂的质量百分比为2CaO·SiO2固体颗粒：60-80％，锰矿：20-40％，本实施例为2CaO·SiO2固体颗粒80％，锰矿：20％。锰矿的是降低炉渣粘度，降低2CaO·SiO2固体颗粒加入对炉渣粘度的影响，促进磷从铁水中向渣中迁移，进而提高了脱磷效率。其中，锰矿的成分的质量百分比为MnO2：50-53％，SiO2：5-7％；CaO：20-22％，TFe：6-8％，其余为杂质。
本实施例的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，包括以下步骤：
(a)上一炉冶炼出钢并留渣，留渣量控制为30kg/t钢，而后加入3-5kg/t钢石灰石来调渣，优选3kg/t钢的石灰石，从而利用石灰石分解吸热使炉渣充分固化；
(b)向转炉中加入金属料，且金属料由铁水和废钢组成，金属料比、铁水的成分如表1所示；并根据铁水硅含量确定脱磷期期石灰加入量，入炉铁水中w[Si]＝0.26％≤0.3％时，不加入石灰；则石灰加入量为0，表2所示；铁矿石加入量为0～35kg/t钢，具体加入量见表2；
(c)转炉吹炼的0-2min采用高枪位大流量操作，吹炼2min后采用低枪位小流量操作，吹炼至3min时，熔池温度为1380～1420℃，加入2CaO·SiO2固体颗粒5.1kg/t钢(如表2所示)，同时将转炉底吹强度调整至0.18Nm3/(min·t)；控制转炉吹炼脱磷期炉渣二元碱度为1.2～1.8，优选1.56，炉渣中FeO质量分数为17.8％(如表3所示)，固体颗粒添加剂的颗粒粒度≤1mm；
(d)转炉冶炼4-6min进行倒渣，优选4min，控制倒渣率为50％；
(e)脱碳期供氧强度控制为2.8～3.2Nm3/min/吨钢，优选2.8Nm3/min/吨钢，石灰加入量为15-25kg/t钢，优选20.2kg/t钢，轻烧镁球加入量、转炉脱碳渣二元碱度和炉渣中MgO质量分数如表4所示，炉吹炼结束后出钢，转炉出钢结束后留渣。
实施例2相比于传统“双渣法”工艺，降低了转炉造渣料消耗、钢铁料消耗以及终点磷含量，并且显著提高脱磷期脱磷；相比于“双渣+留渣”工艺，显著提高了脱磷期脱磷率和降低了终点磷含量。
实施例3
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本发明的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm，还包括锰矿和铝矾土，锰矿和铝矾土颗粒粒度≤1mm，固体颗粒添加剂的质量百分比为2CaO·SiO2固体颗粒：50-80％，锰矿：10-20％，铝矾土：10-30％，2CaO·SiO2固体颗粒：80％，锰矿：10％，铝矾土：10％。铝矾土的成分的质量百分比为：Al2O3：75％，SiO2：5％，TFe：10％，其余为杂质，铝矾土和锰矿共同作用，扩大液相渣所占比例，并调整了炉渣的粘度，加速了磷从铁水中向液相渣中迁移，进而提高了脱磷的效率。
本实施例的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，包括以下步骤：
(a)上一炉冶炼出钢并留渣，留渣量控制为50kg/t钢，而后加入3-5kg/t钢石灰石来调渣，优选5kg/t钢的石灰石，从而利用石灰石分解吸热使炉渣充分固化；
(b)向转炉中加入金属料，且金属料由铁水和废钢组成，金属料比、铁水的成分如表1所示；并根据铁水硅含量确定脱磷期期石灰加入量，入炉铁水中0.6％＜w[Si]＝0.71时，石灰加入量为12.5kg/t钢，表2所示；铁矿石加入量为0～35kg/t钢，具体加入量见表2；
(c)转炉吹炼的0-2min采用高枪位大流量操作，吹炼2min后采用低枪位小流量操作，吹炼至2.2min时，熔池温度为1380～1420℃，加入2CaO·SiO2固体颗粒9.7kg/t钢(如表2所示)，同时将转炉底吹强度调整至0.18Nm3/(min·t)；控制转炉吹炼脱磷期炉渣二元碱度为1.2～1.8，优选1.37，炉渣中FeO质量分数为15.2％(如表3所示)，固体颗粒添加剂的颗粒粒度≤1mm。
(d)转炉冶炼4-6min进行倒渣，优选6min，控制倒渣率为70％；
(e)脱碳期供氧强度控制为2.8～3.2Nm3/min/吨钢，优选3.2Nm3/min/吨钢，石灰加入量为15-25kg/t钢，优选19.1kg/t钢，轻烧镁球加入量、转炉脱碳渣二元碱度和炉渣中MgO质量分数如表4所示，炉吹炼结束后出钢，转炉出钢结束后留渣。
实施例3的2CaO·SiO2固体颗粒、锰矿和铝矾土三者共同作用，提高了炉渣的流动性，改善了炉渣的脱磷动力学，且相比于传统“双渣法”工艺降低了转炉造渣料消耗、钢铁料消耗以及终点磷含量，并且显著提高脱磷期脱磷；相比于“双渣+留渣”工艺，显著提高了脱磷期脱磷率和降低了终点磷含量。
实施例4
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本发明的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm，还包括锰矿、铝矾土和硅酸盐水泥，锰矿和铝矾土颗粒粒度≤1mm，固体颗粒添加剂的质量百分比为2CaO·SiO2固体颗粒：20-40％，锰矿：10-20％，铝矾土：10-30％，硅酸盐水泥：30-40％，本实施例为2CaO·SiO2固体颗粒：40％，锰矿：20％，铝矾土：10％，硅酸盐水泥：30％。
本实施例的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，包括以下步骤：
(a)上一炉冶炼出钢并留渣，留渣量控制为30kg/t钢，而后加入3-5kg/t钢石灰石来调渣，优选4kg/t钢的石灰石，从而利用石灰石分解吸热使炉渣充分固化；
(b)向转炉中加入金属料，且金属料由铁水和废钢组成，金属料比、铁水的成分如表1所示；并根据铁水硅含量确定脱磷期期石灰加入量，入炉铁水中0.3％＜w[Si]＝0.6％≤0.6％时，石灰加入量为6.7kg/t钢，表2所示；铁矿石加入量为0～35kg/t钢，具体加入量见表2
(c)转炉吹炼的0-2min采用高枪位大流量操作，吹炼2min后采用低枪位小流量操作，吹炼至2.5min时，熔池温度为1380～1420℃，加入2CaO·SiO2固体颗粒7.6kg/t钢(如表2所示)，同时将转炉底吹强度调整至0.18Nm3/(min·t)；控制转炉吹炼脱磷期炉渣二元碱度为1.2～1.8，优选1.73，炉渣中FeO质量分数为21.2％(如表3所示)，固体颗粒添加剂的颗粒粒度≤1mm。
(d)转炉冶炼4-6min进行倒渣，优选5min，控制倒渣率为70％；
(e)脱碳期供氧强度控制为2.8～3.2Nm3/min/吨钢，优选3.0Nm3/min/吨钢，石灰加入量为15-25kg/t钢，优选20.9kg/t钢，轻烧镁球加入量、转炉脱碳渣二元碱度和炉渣中MgO质量分数如表4所示，炉吹炼结束后出钢，转炉出钢结束后留渣。
实施例4相比于传统“双渣法”工艺降低了转炉造渣料消耗、钢铁料消耗以及终点磷含量，并且显著提高脱磷期脱磷；相比于“双渣+留渣”工艺，显著提高了脱磷期脱磷率和降低了终点磷含量。
在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、(例如各个实施例之间的)组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。例如，在本发明中，术语“优选地”不是排他性的，这里它的意思是“优选地，但是并不限于”。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。
Claims (10)
1.一种高效脱磷固体颗粒添加剂，其特征在于：包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm。
2.根据权利要求1所述的一种高效脱磷固体颗粒添加剂，其特征在于：还包括锰矿和铝矾土，锰矿和铝矾土颗粒粒度≤1mm。
3.一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：先向转炉中加入铁水，而后在脱磷期前向转炉中加入固体颗粒添加剂，所述的固体颗粒添加剂中包括2CaO·SiO2固体颗粒，颗粒粒度≤1mm；所述的铁水为高磷铁水，其中铁水的P含量为0.160-0.190％。
4.根据权利要求3所述的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：固体颗粒添加剂还包括锰矿和铝矾土，锰矿和铝矾土颗粒粒度≤1mm。
5.根据权利要求3所述的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：在转炉吹炼2.5-3min时加入固体颗粒添加剂。
6.根据权利要求3所述的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：固体颗粒添加剂的加入量为5～15kg/t钢。
7.根据权利要求3-6任一项所述的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：加入固体颗粒添加剂时，氧枪采用小流量操作，加入固体颗粒添加剂之后，将转炉底吹强度调整至0.1～0.2Nm3/(min·t)。
8.根据权利要求7所述的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：所述的转炉吹炼脱磷期炉渣二元碱度为1.2～1.8。
9.根据权利要求8所述的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：具体的步骤为：
(a)上炉冶炼出钢并留渣，且留渣量为30～50kg/t钢；
(b)向转炉内加入铁水，再向转炉内加入0-15kg的石灰；
(c)向转炉内加入固体颗粒添加剂；
(d)转炉冶炼4-6min进行倒渣，且倒渣率为50-70％；
(e)脱碳期供氧强度控制为2.8～3.2Nm3/min/吨钢，石灰加入量为5～20kg/t钢，调控转炉脱碳渣二元碱度为3.0～4.0，转炉吹炼结束后出钢并留渣。
10.根据权利要求9所述的一种利用固体颗添加剂冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法，其特征在于：加入固体颗粒添加剂时熔池温度为1380～1420℃。
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