CN107090535B - 一种转炉冶炼高磷含钛铁水保碳出钢的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种转炉冶炼高磷含钛铁水保碳出钢的控制方法，属于炼钢技术领域。采用活性石灰和矿石为主的造渣方式，活性灰要求有效CaO含量≥85％。转炉采用留渣+单渣操作法，转炉留渣量按照总渣量的1/2～1/3进行留渣操作，转炉装入量按90％铁水+10％废钢模式进行生产。转炉冶炼具体操作过程分为两部分：第一部分为转炉冶炼操作；第二部分为出钢过程渣铁分离操作。优点在于，解决了高磷含钛铁水的转炉冶炼前期渣过粘、渣铁分离效果差，中前期渣脱磷效果差的难题，实现转炉冶炼保碳出钢的目的，脱除钢水中钛大部分进炉渣，转炉终渣TiO2含量3.6～5.0％。采用活性石灰和矿石为主的造渣方式，活性灰要求有效CaO含量≥85％。

Description

一种转炉冶炼高磷含钛铁水保碳出钢的控制方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别涉及一种转炉冶炼高磷含钛铁水保碳出钢的控制方法。
背景技术
正常铁水的钛含量在0.10％左右，对转炉冶炼没有影响。转炉在冶炼含钛、铬、钒等元素的铁水(Ti(0.10～0.50％)、Cr(0.10～0.20％)、V(0.05～0.10％))等高温元素时，尤其高磷、高钛铁水(P≥0.12％；Ti≥0.20％)时，转炉前期渣过粘、渣铁分离效果差，中前期渣脱磷效果差；转炉后期脱磷负担重，若操作不当经常出现喷溅和黏结粘枪等事故，钢铁料消耗技术指标恶化；终渣氧化性高、侵蚀炉底，溅渣护炉效果差和炉龄降低等一系列问题，严重影响到转炉的生产正常运行。
根据Ellingham氧位图铁水中Ti最先被氧化，其次是Si、V、Mn、Cr、P、S等元素。为消除铁水中的Ti、Cr、V对后续炼钢的影响，希望铁水中的Ti、V、Cr元素尽量氧化进入渣中，倒炉时去除。同时，又要保证铁水中的碳少氧化，以保证下一步半钢吹炼过程中有足够的热量。要解决“去钛保碳”问题，就要创造条件：前期渣的流动性要好，熔点低、渣钢分离良好，易于转炉倒渣操作。根据CaO-SiO2-TiO2三元相图1可知：TiO2为5％时，二元碱度R＝1.2和0.64时，炉渣熔点最低。同时，温度和TiO2含量对炉渣的粘度影响也非常大，这直接影响到半钢温度下，渣钢的分离情况。
高磷、高钛的铁水(P≥0.12％；Ti≥0.20％)冶炼含碳量大于0.60％以上的高碳钢时，一方面转炉前期脱磷负担大，另一方面又要脱除大部分的钛，要实现转炉终点保碳出钢(出钢碳0.15-40％)的任务，温度又要满足出钢要求，操作难度大。受高钛、铬铁水的影响，转炉化渣条件变差，当终点温度高及钢水碳含量较高时，炉渣不易化透，造成终点炉渣发泡、金属含量过高(见图2和图3)。
中国专利文献(CN101333578A)一种高拉碳法生产高碳钢的方法，转炉以3.1～3.4Nm3/min/t供氧强度吹炼，采用恒流量、变枪位的供氧制度，以活性石灰和矿石为造渣剂，吹炼全程采用较高枪位，开吹到结束采用逐段降枪的枪位制度，转炉冶炼终点倒炉倒渣，取样检测成分、温度，出钢碳含量可以达到0.46～0.65％，磷含量0.013～0.014％。此方法吹炼全程采用恒定供氧强度，没有考虑软吹操作对前期低温脱磷的有利条件，无大流量底吹搅拌，在吹炼末期倒炉倒渣后仍有大量富磷渣留在炉内。因此，出钢过程会产生较严重的回磷问题，该专利不能解决含钛铁水的冶炼后期的渣铁分离困难问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转炉冶炼高磷含钛铁水保碳出钢的控制方法，针对含有钛、铬残余元素的高磷铁水(C：4.20～6.80％，Si：0.30～0.70％；Mn：0.30～0.70％；P：0.12～0.15％；S：0.02～0.07％；Ti：0.20～0.50％；Cr：0.10～0.20％)，解决高磷含钛铬铁水的转炉冶炼前期渣过粘、渣铁分离效果差，中前期渣脱磷效果差的难题，实现转炉冶炼保碳出钢的目的，钢水中钛大部分进炉渣，转炉终渣TiO2含量3.6～5.0％。
采用活性石灰和矿石为主的造渣方式，活性灰要求有效CaO含量≥85％。转炉采用留渣+单渣操作法，转炉留渣量按照总渣量的1/2～1/3进行留渣操作，转炉装入量按90％铁水+10％废钢模式进行生产。转炉终点控制碳含量为0.15～0.35％，终点磷含量≤0.015％，温度满足出钢要求炉渣珠-铁分离干净。转炉单渣操作的脱磷效果可达88～92％，实现转炉冶炼保碳出钢的目的。转炉冶炼具体操作过程分为两部分：第一部分为转炉冶炼操作；第二部分为出钢过程渣铁分离操作。
本发明技术方案采用以下步骤进行：
第一部分：转炉炼钢操作
(1)转炉冶炼第一阶段(0～11min)以3.1Nm3/min/t的供氧强度吹炼，向转炉内加入活性石灰、矿石造渣剂占总渣量的70～80％，采用较大的底吹流量搅拌。
(2)枪位按照1.8m-1.2m逐渐降低控制
(3)转炉吹炼第二阶段以(11～14min)3.3Nm3/min/t的供氧强度吹炼，在总吹炼氧耗的80％～90％内，多批少量加入矿石；采用较小底吹流量；氧枪枪位按照1.2～1.0m控制。
(4)转炉吹炼结束，转炉摇炉倒渣、测温、取样；
(5)转炉准备出钢。
第二部分：出钢过程渣铁分离操作
(1)终点倒炉操作：温度按1590℃～1640℃控制，出钢碳含量按0.15％～0.35％控制，终点压枪时间≥60秒，压枪枪位≤1200mm。
(2)使用泡沫抑制剂倒炉控制炉渣泡沫化。提高终点供氧强度由3.1Nm3/min/t提高到3.3Nm3/min/t压枪至30秒，倒炉过程加入50kg轻烧白云石进行人工压渣。在提枪倒渣在5000～7000mm高度用氮气吹扫5～8秒后倒炉，抬炉使用N2进行吹扫压制钢液面的翻腾。
(3)倒渣摇炉操作工艺：倒渣开始后将炉体倾动至75°～80°位置，在该角度保持3～5秒后，再缓慢摇炉至84°～85°位置，尽快倒掉高含量TiO2的炉渣，控制转炉终渣的TiO2含量保持在3％以下。
(5)在废钢加入后，向后摇炉至315°，减少生铁粘在转炉渣面量，铁块溅落导致钢水的翻腾。
转炉终点控制碳含量为0.15～0.35％，终点磷含量≤0.015％，温度满足出钢要求，满足炉渣珠-铁分离干净。
本发明的优点在于：第一阶段的氧枪软吹工艺和第二阶段的较大供氧流量相结合，既提高了脱磷率又提高了冶炼效率；前期采用软吹操作可以使炉渣活跃，提高炉渣脱磷、脱钛的能力；采用较大的底吹流量可以使钢渣充分接触，为脱磷提供了很好的动力学条件；冶炼结束的压渣操作，促使钢、渣界面的珠铁尽快的分离。
转炉单渣操作的脱磷效果可达88～92％，可以满足高碳出钢时钢水对磷含量的要求，消除含钛铁水冶炼前期渣粘、渣铁分离效果差难题，实现转炉冶炼保碳出钢的目的。
附图说明
图1为CaO-SiO2-TiO2三元相图。
图2为渣-铁不分离部分炉渣照片图。
图3为渣-铁分离部分炉渣照片渣-铁分离部分炉渣照片
具体实施方式
为清楚地说明本发明的冶炼要点及其实施效果，提供了100吨转炉冶炼的实施例和实施效果。
实施例1：
铁水条件：C：4.20％；Si：0.30％；Mn：0.36％；P：0.12％；S：0.02％；Ti：0.20％；Cr：0.10％；V：0.07％；温度：1360℃。
转炉装入制度：91吨铁水+9吨废钢。
转炉操作：第一阶段采用3.1Nm3/min/t的供氧强度吹炼，开吹枪位1.8米，过程枪位1.8米，时间0～3分钟。开吹后在1分钟内向转炉内加入2.2吨石灰(25公斤/吨钢)、0.6吨轻烧白云石(7kg/吨钢)2.0吨矿石(23kg/吨钢)，底吹氮气流量为为0.1Nm3/min/t；过程枪位1.6米，时间3～6分钟，开吹后4分钟后向转炉内加入0.6吨石灰(7公斤/吨钢)、1.0吨矿石(13kg/吨钢)；过程枪位1.2米，时间6-10分钟，开吹后10分钟后向转炉内加入0.5吨矿石(6kg/吨钢)；过程枪位1.0米，时间11～13分钟，吹炼结束前一分钟供氧强度由3.1Nm3/min/t提高到3.3Nm3/min/t，在12分钟30秒时加入48kg轻烧白云石。
倒炉操作：在提枪倒渣在6000mm高度时，氧枪用氮气吹扫3秒后倒炉，用N2进行吹扫压制钢液面的翻腾；倒渣开始后将炉体倾动至77°位置，保持4秒后，再缓慢摇炉至84°位置，尽快倒掉高含量TiO2的炉渣，占总量的1/2渣量。
转炉出钢终点：C：0.20％，P：0.012％，温度1610℃；
表1 转炉炉渣成分
TFe，％ P2O5，％ S，％ Al2O3，％ TiO2，％ 珠铁，％
14.02 2.90 0.15 0.83 3.88 1.56
实施例2：
铁水条件：C：5.26％；Si：0.45％；Mn：0.46％；P：0.13％；S：0.012％；Ti：0.34％；Cr：0.12％；V：0.06％；温度：1375℃。
转炉装入制度：92.5吨铁水+7.5吨废钢。
转炉操作：第一阶段采用3.1Nm3/min/t的供氧强度吹炼，开吹枪位1.8米，过程枪位1.8米，时间0～3分钟。开吹后在1分钟内向转炉内加入2.4吨石灰(28公斤/吨钢)、0.6吨轻烧白云石(7kg/吨钢)2.0吨矿石(23kg/吨钢)，底吹氮气流量为为0.1Nm3/min/t；过程枪位1.6米，时间3-6分钟，开吹后4分钟后向转炉内加入0.8吨石灰(12公斤/吨钢)、1.0吨矿石(13kg/吨钢)；过程枪位1.2米，时间6-10分钟，开吹后10分钟后向转炉内加入0.5吨矿石(6kg/吨钢)；过程枪位1.0米，时间11～13分钟，吹炼结束前一分钟供氧强度由3.1Nm3/min/t提高到3.3Nm3/min/t，在12分钟28秒时加入49kg轻烧白云石。
倒炉操作：在提枪倒渣在6500mm高度时，氧枪用氮气吹扫4秒后倒炉，用N2进行吹扫压制钢液面的翻腾；倒渣开始后将炉体倾动至75°位置，保持4秒后，再缓慢摇炉至84°位置，尽快倒掉高含量TiO2的炉渣，占总量的1/2渣量。
转炉出钢终点：C：0.20％，P：0.013％，温度1617℃；
表2 转炉炉渣成分
TFe，％ P2O5，％ S，％ Al2O3，％ TiO2，％ 珠铁，％
16.36 3.15 0.16 0.85 4.568 0.98
实施例3：
铁水条件：C：6.20％；Si：0.57％；Mn：0.61％；P：0.14％；S：0.06％；Ti：0.45％；Cr：0.15％；V：0.05％；温度：1366℃。
转炉装入制度：91.5吨铁水+8.5吨废钢。
转炉操作：第一阶段采用3.1Nm3/min/t的供氧强度吹炼，开吹枪位1.8米，过程枪位1.8米，时间0～3分钟。开吹后在1分钟内向转炉内加入2.2吨石灰(14公斤/吨钢)、0.6吨轻烧白云石(7kg/吨钢)2.0吨矿石(23kg/吨钢)，底吹氮气流量为为0.1Nm3/min/t；过程枪位1.6米，时间3～6分钟，开吹后4分钟后向转炉内加入0.6吨石灰(7公斤/吨钢)、2.0吨矿石(26kg/吨钢)；过程枪位1.2米，时间6-10分钟，开吹后10分钟后向转炉内加入0.5吨矿石(6kg/吨钢)；过程枪位1.0米，时间11～13分钟，吹炼结束前一分钟供氧强度由3.1Nm3/min/t提高到3.3Nm3/min/t，在12分钟30秒时加入50kg轻烧白云石。
倒炉操作：在提枪倒渣在6600mm高度时，氧枪用氮气吹扫7秒后倒炉，用N2进行吹扫压制钢液面的翻腾；倒渣开始后将炉体倾动至75°位置，保持4秒后，再缓慢摇炉至84°位置，尽快倒掉高含量TiO2的炉渣，占总量的1/2渣量。
转炉出钢终点：C：0.26％，P：0.012％，温度1600℃；
表3 转炉炉渣成分
TFe，％ P2O5，％ S，％ Al2O3，％ TiO2，％ 珠铁，％
14.02 2.90 0.15 0.83 4.68 1.34
实施例4：
铁水条件：C：6.80％；Si：0.70％；Mn：0.66％；P：0.15％；S：0.07％；Ti：0.49％；Cr：0.20％；V：0.07％；温度：1360℃。
转炉装入制度：93吨铁水+7吨废钢。
转炉操作：第一阶段采用3.1Nm3/min/t的供氧强度吹炼，开吹枪位1.8米，过程枪位1.8米，时间0-3分钟。开吹后在1分钟内向转炉内加入2.2吨石灰(26公斤/吨钢)、1.2吨轻烧白云石(14kg/吨钢)2.0吨矿石(23kg/吨钢)，底吹氮气流量为为0.1Nm3/min/t；过程枪位1.6米，时间3-6分钟，开吹后4分钟后向转炉内加入0.6吨石灰(14公斤/吨钢)、1.0吨矿石(13kg/吨钢)；过程枪位1.2米，时间6-10分钟，开吹后10分钟后向转炉内加入0.5吨矿石(6kg/吨钢)；过程枪位1.0米，时间11～13分钟，吹炼结束前一分钟供氧强度由3.1Nm3/min/t提高到3.3Nm3/min/t，在12分钟30秒时加入50kg轻烧白云石。
倒炉操作：在提枪倒渣在7000mm高度时，氧枪用氮气吹扫8秒后倒炉，用N2进行吹扫压制钢液面的翻腾；倒渣开始后将炉体倾动至75°位置，保持3秒后，再缓慢摇炉至84°位置，尽快倒掉高含量TiO2的炉渣，占总量的2/3渣量。
转炉出钢终点：C：0.30％，P：0.015％，温度1610℃；
表4 转炉炉渣成分：
TFe，％ P2O5，％ S，％ Al2O3，％ TiO2，％ 珠铁，％
16.88 3.26 0.15 0.78 4.98 1.67

Claims (1)

1.一种转炉冶炼高磷含钛铁水保碳出钢的控制方法，其特征在于，工艺步骤如下：
(1)转炉炼钢操作
转炉冶炼第一阶段：0～11min之间，以3.1Nm3/min/t的供氧强度吹炼，向转炉内加入活性石灰、矿石造渣剂占总渣量的70～80％，采用较大的底吹流量搅拌；
枪位按照1.8m-1.2m逐渐降低控制
转炉吹炼第二阶段，11～14min之间，以3.3Nm3/min/t的供氧强度吹炼，在总吹炼氧耗的80％～90％内，多批少量加入矿石；采用较小底吹流量；氧枪枪位按照1.2～1.0m控制；
转炉吹炼结束，转炉摇炉倒渣、测温、取样；
转炉准备出钢；
(2)出钢过程渣铁分离操作
终点倒炉操作：温度按1590℃～1640℃控制，出钢碳含量按0.15％～0.35％控制，终点压枪时间≥60秒，压枪枪位≤1200mm；
使用泡沫抑制剂倒炉控制炉渣泡沫化，提高终点供氧强度由3.1Nm3/min/t提高到3.3Nm3/min/t压枪至30秒，倒炉过程加入50kg轻烧白云石进行人工压渣；在提枪倒渣在5000～7000mm高度用氮气吹扫5～8秒后倒炉，抬炉使用N2进行吹扫压制钢液面的翻腾；
倒渣摇炉操作工艺：倒渣开始后将炉体倾动至75°～80°位置，在该角度保持3～5秒后，再缓慢摇炉至84°～85°位置，尽快倒掉高含量TiO2的炉渣，控制转炉终渣的TiO2含量保持在3％以下；
在废钢加入后，向后摇炉至315°，减少生铁粘在转炉渣面量，铁块溅落导致钢水的翻腾。
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