CN108085449A - 转炉双渣生产超低磷钢的方法 - Google Patents

转炉双渣生产超低磷钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢铁领域，具体涉及一种转炉双渣生产超低磷钢的方法，1)吹炼前期采用常规加料工艺，待吹氧量占总需吹氧量的25～35％时，向转炉内加入Al2O31～2.kg/t和石灰石0.75～1.5kg/t；2)待吹氧量占总需吹氧量的30～40％时，进行一次倒渣操作，之后采用常规加料工艺；3)待吹氧量占总需吹氧量的90～100％时，向转炉内加入Al2O30.75～1.5kg/t和石灰石1～2kg/t，转炉吹炼结束后，得到超低磷钢。本发明在一次倒渣时加入Al2O3和石灰石造渣，可以降低炉渣熔点，增加炉渣的流动性，提高倒渣前的脱磷效率，一次倒渣时磷含量降至0.025％以下；在转炉终点加入Al2O3和石灰石，可以提高炉渣流动性及泡沫化，钢水温度不降低而降低渣钢界面反应温度，提高脱磷效率，可使转炉结束磷含量降至0.005％。

Description

转炉双渣生产超低磷钢的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术，具体地指转炉双渣生产超低磷钢的方法。
背景技术
钢水脱磷一直是转炉冶炼过程的一个重要环节，影响转炉终点磷含量的因素主要有两方面：一是热力学反应条件，要造高碱度、氧化性渣，降低温度；二是动力学条件，要造好泡沫渣、加强搅拌，增加钢渣界面反应速度，保证钢水中的磷迅速转移至钢渣界面发生脱磷反应。而生产超低磷钢的关键环节就是转炉第一次倒渣过程的脱磷效果和第二次倒渣前的渣钢磷分配比控制。
常规条件下，生产超低磷钢种(转炉终点磷含量小于50ppm)时为了降低转炉磷含量需要采用双渣倒渣工艺，大幅增加石灰用量，提高转炉内氧化性等措施，造成冶炼过程中熔剂消耗大，炉衬侵蚀严重，铁水收得率降低等诸多问题，磷含量降至0.01％以后脱磷还是非常困难。主要原因是：(1)一次倒渣时由于温度较低(1340℃左右)，炉渣熔点高、流动性差，脱磷反应的动力学反应条件较差，虽然热力学条件达到要求，但双渣过程磷含量还是没有降下来在0.04～0.06％，导致转炉终点钢水磷含量偏高，超出目标范围；(2)转炉终点温度高对脱磷非常不利，但为了保证后工序的温度，终点温度又不能降低太多，为了满足终点控制及后工序要求，转炉终点磷含量都在0.01％左右，最低也只能降至0.008％；对于生产超低磷钢而言，远远没有达到目标，导致转炉冶炼过程渣料消耗大，炉衬侵蚀严重，钢水降级改判等问题，带来大量损失。
针对以上原因，如何提高转炉双渣脱磷的脱磷效果，开发合适的转炉双渣生产超低磷钢的方法显得非常有意义。
现有工艺中生产超低磷钢采用双渣脱磷工艺，即使采用大渣量，高的氧化性气氛及高碱度的渣，一次倒渣和转炉终点的磷含量还是很难降低。(1)由于一次倒渣时温度较低(1340℃左右)，炉渣熔点高、流动性差，脱磷反应的动力学反应条件较差，虽然热力学条件达到要求，但双渣过程磷含量还是没有降下来在0.04～0.06％，导致转炉终点钢水磷含量偏高，超出目标范围；(2)转炉终点温度高对脱磷非常不利，但为了保证后工序的温度，终点温度又不能降低太多，为了满足终点控制及后工序要求，转炉终点磷含量都在0.01％左右，最低也只能降至0.008％；并且转炉冶炼过程渣料消耗大，炉衬侵蚀严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种转炉双渣生产超低磷钢的方法，在一次倒渣时加入Al2O3和石灰石，可以降低炉渣熔点，增加搅拌强度，提高倒渣前的脱磷效率；终点前再次加入Al2O3和石灰石，可以提高炉渣流动性及泡沫化，钢水温度不降低而降低渣钢界面反应温度。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
转炉双渣生产超低磷钢的方法，主要特征在于：
1)吹炼前期采用常规加料工艺，待吹氧量占总需吹氧量的25～35％时，向转炉内加入Al2O31～2.kg/t和石灰石0.75～1.5kg/t；
2)待吹氧量占总需吹氧量的30～40％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作，之后采用常规加料工艺；
3)待吹氧量占总需吹氧量的90～100％时，向转炉内加入Al2O30.75～1.5kg/t和石灰石1～2kg/t，转炉吹炼结束后，测温取样，倒炉出钢，即得到超低磷钢。
按上述方案，所得超低磷钢的转炉磷含量小于50ppm。
按上述方案，石灰石中CaCO3的质量分数＞90％。优选地，石灰石中CaCO3的质量分数＞95％。
按上述方案，Al2O3和石灰石的粒度为5～20mm，过小变为粉尘排出炉外，过大Al2O3和石灰石反应不完全。优选地，Al2O3和石灰石的粒度为10～15mm。
按上述方案，步骤1)中，向转炉内加入Al2O31～2.kg/t和石灰石0.75～1.5kg/t，降低炉渣熔点，增加熔池搅拌，提高脱磷效率。加入量过少，降低炉渣熔点效果不明显；加入量过多温降过大，易喷溅。
优选地，步骤1)中，待吹氧量占总需吹氧量的30％时，向转炉内加入Al2O31～2.kg/t和石灰石0.75～1.5kg/t。最优选地，步骤1)中，待吹氧量占总需吹氧量的30％时，向转炉内加入Al2O31.5kg/t和石灰石1.0kg/t。
优选地，步骤2)中，待吹氧量占总需吹氧量的35％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作。
按上述方案，步骤3)中，向转炉内加入Al2O30.75～1.5kg/t和石灰石1～2kg/t，提高炉渣流动性及泡沫化，降低渣钢界面反应温度。
按上述方案，步骤3)中，待吹氧量占总需吹氧量的95％时，向转炉内加入Al2O30.75～1.5kg/t和石灰石1～2kg/t。最优选地，步骤3)中，待吹氧量占总需吹氧量的95％时，向转炉内加入Al2O31.0kg/t和石灰石1.5kg/t。
本发明的主要技术原理如下：
转炉造渣的过程中，前期生成大量的CaO，2CaO·SiO2，3CaO·SiO2高熔点渣(熔点1600℃以上)，使得炉渣熔点高，流动性差，影响脱磷效果；
CaO+SiO2→2CaO·SiO2CaO+SiO2→3CaO·SiO2
脱磷反应为[P]+[O]+CaO→4CaO·P2O5；
首先，渣中加入Al2O3可以和高熔点的2CaO·SiO2，3CaO·SiO2生成低熔点的(n)CaO·(m)Al2O3·(l)SiO2化合物，降低炉渣熔点至1300～1500℃，增加炉渣流动性，提供良好的脱磷动力学条件；
Al2O3+2CaO·SiO2→(n)CaO·(m)Al2O3·(l)SiO2
其次，渣中加入的石灰石受热分解,反应如下：
CaCO3—CaO+CO2
终点结束前加入量较大时，通过CaCO3分解吸热，受热分解生成CaO和CO2气体，CaO与钢水中的磷反应，提高了炉渣碱度，生成的CO2气体会与金属产生氧化反应，提高了氧化性气氛，热力学条件对脱磷更有利。该反应在渣金界面进行,可迅速降低转炉渣温度,而对转炉内铁水温度影响较小，提高了渣金界面磷分配比,达到降低转炉终点磷的目的。
而且反应产生的CO2气体会在钢水内部产生小范围的爆破反应，可以充分搅拌钢水，并且使脱磷反应进行的更充分，脱磷的动力学条件更好。同时，生成的CaO与钢水中的[P]发生脱磷反应：
2[P]+5[O]+4CaO—4CaO·P2O5
再者，石灰石中CaCO3含有44％质量的CO2，生成的CO2可以与Fe、[Si]、[Mn]、[C]等发生氧化反应，提高了碱度和氧化性对脱磷更有利。
CO2+[M]—(MO)+CO1
因此，一次倒渣过程加入的Al2O3较多，石灰石较少，因为此过程需要更好的降低炉渣熔点，增加炉渣流动性，石灰石主要起到使炉渣泡沫化的效果；而转炉终点前加入的Al2O3较少，石灰石较多，因为此过程需要通过石灰石的分解吸热降低炉渣温度，提高了渣金界面磷分配比，Al2O3的作用是降低炉渣熔点，提高炉渣流动性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
首先，本发明在一次倒渣时加入Al2O3和石灰石造渣，可以降低炉渣熔点，增加炉渣的流动性，提高倒渣前的脱磷效率，一次倒渣时磷含量降至0.025％以下。
第二，本发明在转炉终点加入Al2O3和石灰石，可以提高炉渣流动性及泡沫化，钢水温度不降低而降低渣钢界面反应温度，因在石灰石加入渣中，分解降温时可在不降低钢水温度的同时降低炉渣温度提高脱磷效率，可使转炉结束磷含量降至0.005％以下。
第三，本发明中，石灰石的使用可以降低CaO的用量且达到更好的动力学条件，石灰石的价格只有石灰价格的1/20，节约了成本，减少了石灰石煅烧成石灰的过程，降低了能源消耗及CO2排放。
附图说明：
图1为实施例1转炉冶炼过程加造渣材料的示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中，石灰石中CaCO3的质量分数97％；Al2O3和石灰石的粒度为10～15mm。
实施例1
在200t转炉生产超低磷钢的方法，1)加入转炉的铁水[P]0.103％，采用常规加料工艺加入第一批渣料石灰和轻烧；2)一次倒渣前，吹氧30％时加入Al2O3300kg，石灰石200kg，吹氧35％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作，一次倒渣钢水温度1335℃，分析钢水磷含量0.024％；之后吹氧40％时，采用常规加料工艺加入第二批渣料石灰和轻烧；3)转炉吹炼终点前吹氧95％时加入Al2O3200kg，石灰石300kg，转炉终点钢水温度1662℃，钢水磷含量0.0040％，倒炉出钢，即得到超低磷钢。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：一次倒渣前，吹氧25％时加入Al2O3300kg，石灰石280kg，吹氧32％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作，一次倒渣温度1329℃，分析钢水磷含量0.020％；转炉吹炼终点前吹氧90％时加入Al2O3200kg，石灰石250kg，转炉终点温度1671℃，钢水磷含量0.0045％。
实施例3
实施例3与实施例1的不同之处在于：铁水[P]0.11％；一次倒渣前，吹氧32％时加入Al2O3280kg，石灰石180kg，吹氧37％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作，一次倒渣温度1340℃，分析钢水磷含量0.021％；转炉吹炼终点前吹氧98％时加入Al2O3150kg，石灰石350kg，转炉终点温度1665℃，钢水磷含量0.0038％。
实施例4
实施例4与实施例1的不同之处在于：一次倒渣前，吹氧35％时加入Al2O3220kg，石灰石250kg，吹氧39％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作，一次倒渣温度1338℃，分析钢水磷含量0.024％；转炉吹炼终点前吹氧99％时加入Al2O3180kg，石灰石280kg，转炉终点温度1670℃，钢水磷含量0.0042％。
本发明利用Al2O3和石灰石达到降低炉渣熔点，提高炉渣流动性及泡沫化程度，降低炉渣温度等作用，改善了炉渣脱磷的动力学条件，提高了脱磷效率，到达了很好的脱磷效果，可降低转炉终点磷含量至0.0050％以下。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.转炉双渣生产超低磷钢的方法，其特征在于主要步骤如下：
1)吹炼前期采用常规加料工艺，待吹氧量占总需吹氧量的25～35％时，向转炉内加入Al2O31～2.kg/t和石灰石0.75～1.5kg/t；
2)待吹氧量占总需吹氧量的30～40％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作，之后采用常规加料工艺；
3)待吹氧量占总需吹氧量的90～100％时，向转炉内加入Al2O30.75～1.5kg/t和石灰石1～2kg/t，转炉吹炼结束后，测温取样，倒炉出钢，即得到超低磷钢。
2.根据权利要求1所述的转炉双渣生产超低磷钢的方法，其特征在于所得超低磷钢的转炉磷含量小于50ppm。
3.根据权利要求1所述的转炉双渣生产超低磷钢的方法，其特征在于石灰石中CaCO3的质量分数＞90％。
4.根据权利要求1所述的转炉双渣生产超低磷钢的方法，其特征在于Al2O3和石灰石的粒度为5～20mm。
5.根据权利要求1所述的转炉双渣生产超低磷钢的方法，其特征在于步骤1)中，待吹氧量占总需吹氧量的30％时，向转炉内加入Al2O31～2.kg/t和石灰石0.75～1.5kg/t。
6.根据权利要求1所述的转炉双渣生产超低磷钢的方法，其特征在于步骤2)中，待吹氧量占总需吹氧量的35％时，停止供氧，提氧枪，进行一次倒渣操作。
7.根据权利要求1所述的转炉双渣生产超低磷钢的方法，其特征在于步骤3)中，待吹氧量占总需吹氧量的95％时，向转炉内加入Al2O30.75～1.5kg/t和石灰石1～2kg/t。
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