CN108265150A - 一种转炉高强度复吹双渣工艺脱磷期全生料造渣方法 - Google Patents

一种转炉高强度复吹双渣工艺脱磷期全生料造渣方法 Download PDF

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Abstract

一种转炉高强度复吹双渣工艺脱磷期全生料造渣方法，属于转炉冶炼技术领域。转炉采用留渣冶炼，脱磷期氧枪供氧强度3.0～4.5m3/min·t，底吹气体强度0.15～0.30m3/min·t，氧枪点火成功后加入石灰石13～17kg/t钢，生白云石12～15kg/t钢，石灰石和生白云石各分2～5次在2～3min内加完。吹氧200～500s提枪，可根据实际吹炼状况加入0～25kg/t钢的铁矿石或返矿或烧结矿调节倒炉温度，倒炉温度控制在1320～1390℃，倒炉脱磷率可达到50％～70％之间。优点在于，加料方法简单易操作且脱磷率稳定，全生料造渣成本低廉，降温效果好，同时采用矿料调温减少了矿石前期工序处理，具有良好的经济效益。

Description

一种转炉高强度复吹双渣工艺脱磷期全生料造渣方法
技术领域
本发明属于转炉冶炼技术领域，特别涉及一种转炉高强度复吹双渣工艺脱磷期全生料造渣方法，复吹转炉具备高强度底吹能力后采用双渣新工艺冶炼时，冶炼脱磷期全生料造渣的技术，具有节能降耗及降低污染物排放的效果。
背景技术
转炉炼钢流程是国内重要的冶金流程，复吹转炉是采用顶吹氧气/混合气和底吹搅拌气/反应气的铁水高效脱磷脱硅的反应容器。随着市场竞争压力和环保压力的双重加剧，转炉长流程的降耗减排成为一项重要任务。针对转炉的降耗减排与资源循环利用，主要工艺有留渣工艺、生造渣料代替熟造渣料工艺等，在不同的方面国内具有了一定的研究成果或生产应用。
对于转炉双渣新工艺，中国专利《在转炉留渣条件下降低溶剂消耗的方法》(申请号201410638769.6)提出了在转炉留渣条件下降低溶剂消耗的方法，具体为：转炉加入量按照钢种以及铁水条件进行确定，对于铝镇静钢，生白云石加入量≤12kg/吨钢，石灰石加入量≤10kg/吨钢；对于其他硅脱氧钢，生白云石加入量≤10kg/吨钢，石灰石加入量≤8kg/吨钢。但是该专利方法为单渣工艺，其造渣过程是与石灰一同加入造渣且没有给出石灰消耗量。中国专利《一种转炉留渣加石灰石进行炼钢的方法》(申请号201310406580.X)提出一种转炉留渣工艺加石灰石的方法，根据不同工艺条件石灰石加入量10～30kg/t钢，石灰加入量10～18kg/t钢及其他渣料，该方法给出了单渣工艺石灰石与石灰配合造渣工艺。
对于石灰石转炉炼钢工艺，中国专利《一种在氧气顶吹转炉中用石灰石代替石灰造渣炼钢的方法》(申请号200910082071.X)提出完全使用石灰石代替熟石灰造渣的技术方法，石灰石在国内转炉的实际使用中已经得到实践检验。中国专利《一种利用小粒度石灰石炼钢的新方法》(申请号201410104522.6)提出了通过减小石灰粒度(2～5mm)、石灰石加入时间提高石灰石的分解速度来强化冶炼。
对于生白云石转炉炼钢工艺，中国专利《生白云石炼钢法》(申请号201310310631.9)提出了一种生白云石炼钢方法，生白云石为13～15kg/t钢，石灰36～43kg/t钢，该方法虽然使用生白云石降低了消耗，但石灰消耗量过大。中国专利《一种转炉复吹中用生白云石配镁造渣的方法》(申请号201310508878.1)提出了一种生白云石配镁造渣的方法，生白云石加入量10～30kg/t钢，其弊端是单纯以配镁为目标造渣，会使得渣系产生波动进而影响脱磷效果。中国专利《在转炉半自动炼钢条件下完全使用生白云石造渣的方法》(申请号201410641175.0)提出按照氧化镁含量守恒的原理与替代的轻烧白云石含量进行换算，使用生白云石替代轻烧白云石，配合石灰同时造渣。文献(生白云石在转炉生产中的新工艺实践[J].科技风，2014：82-83和生白云石部分替代轻烧白云石转炉冶炼实践[J].武钢科技，2014，52(6)：4-6)也提出了用生白云石部分或完全替代部分轻烧白云石的方案并进行了工业应用试验。
针对以上相关专利与文献可发现，对生造渣料石灰石和生白云石的转炉炼钢应用方面，尤其是针对转炉前期低温区脱磷尚没有将两者协调利用完全替代现有熟料(轻烧白云石、石灰等)的方法。
目前国内复吹转炉普遍采用超音速氧枪具备足够供氧强度，但部分转炉的底吹供气强度仅0.03～0.08m3/min·t，由钢铁研究总院研发的高强度底吹枪可实现0.01～0.30m3/min·t供气搅拌(中国专利《炼钢多功能环缝式供气元件》申请号200910078438.0)，已经在国内众多转炉企业推广使用，冶金效果良好。
发明内容
本发明目的在于提供一种转炉高强度复吹双渣工艺脱磷期全生料造渣方法，在转炉具备高强度顶底吹炼设备系统条件下，将石灰石与生白云石在高温下的缓慢裂解特点与低强度顶吹供氧、高强度底吹熔池高效搅拌相匹配，在整个低温期(1320～1390℃)实现高效脱硅脱磷，完成双渣新工艺脱磷期高效脱磷的目的。通过对转炉双渣脱磷期熔池的高效供氧和强底吹搅拌提高脱磷效率，结合石灰石和生白云石缓慢裂解特点开发全生料造渣方法，提高脱磷期脱磷效率，降低转炉冶炼渣料消耗和节能减排，为冶炼中高碳低磷钢提供技术支持。
本发明的的技术前提为转炉具备超音速顶吹氧枪和高强度底吹枪，采用双渣新工艺进行冶炼时，双渣脱磷期只加生料石灰石和生白云石造渣。
双渣新工艺要求转炉顶吹供氧强度具有方便快捷的调节氧压功能，脱磷期时调低供氧强度，目的在于减缓脱碳速率，降低温度升高速率；脱碳期时调高供氧强度，加大脱碳速率，减少冶炼时间，保证总体转炉冶炼周期。
双渣新工艺要求转炉底吹氮气/氩气具有随转炉吹炼周期自动调节流量与切换氮气/氩气功能，在脱磷期内可实现底吹强度0.15～0.30m3/min·t调节，脱碳期内可实现0.01～0.25m3/min·t调节，底吹强度具备临时手动调节功能。
本发明钢铁料中废钢比在8％～10％之间，以轻薄料为主，严禁加入重废。铁水温度波动在1280～1340℃为宜，铁水含硅量在0.35％～0.55％最佳。
双渣新工艺脱磷期全生料造渣方法，脱磷期造渣只加入石灰石和生白云石造渣，石灰石按公式m石灰石＝16.75*wSi/wCaO加入，生白云石按公式m生白云石＝5.75*wSi/wMgO加入，石灰石和生白云石各分2～5次在2～3min内加完。其中m石灰石为石灰石加入量，kg/t钢；wSi为铁水中Si含量，％；wCaO为石灰石中的CaO质量百分含量，％；m生白云石为生白云石加入量，kg/t钢；wMgO为生白云石中MgO质量百分含量，％。
氧枪供氧强度3.0～4.5m3/min·t，底吹(氮气/氩气)强度0.15～0.30m3/min·t，脱磷期降枪点火成功后吹氧200～500s提枪，可根据实际吹炼状况加入0～25kg/t钢的铁矿石或返矿或烧结矿调节倒炉温度。倒炉温度控制在1320～1390℃，倒炉脱磷率可达到50％～70％之间。
本发明中双渣新工艺的留渣冶炼，有两种工艺方案：
1)前一炉是常规单渣工艺冶炼完毕后，留渣量为20～50kg/t钢，多余渣倒掉，按新工艺进行本炉冶炼；
2)前一炉是双渣新工艺冶炼完毕后，全部留渣(仅当炉内渣量大于80kg/t钢时允许倒渣，留渣量为20～50kg/t钢)，按双渣新工艺进行本炉冶炼。当双渣新工艺连续进行5炉冶炼后，倒掉全部渣，下一炉按双渣新工艺脱磷期生料计算加入量的120％～150％加料后开始新一轮双渣新工艺冶炼。
本双渣新工艺可广泛适用于中高碳钢冶炼，适用于低磷钢冶炼，转炉脱磷期倒炉时P含量可控制在0.035％～0.060％，倒炉时C含量可控制在3.0％～3.3％；转炉出钢P含量不高于0.012％，C含量0.05％～0.50％，出钢温度根据出钢C含量波动，可基本控制在1640℃～1570℃。
本发明的优点优点在于，加料方法简单易操作且脱磷率稳定，全生料造渣成本低廉，降温效果好，同时采用矿料调温减少了矿石前期工序处理，具有良好的经济效益。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
在120t顶底复吹转炉(炉容比2.0)上采用双渣新冶炼，铁水主要成分为：C：4.2％，Si：0.47％、P：0.14％，铁水波动温度1280～1350℃，废钢比约9％。前一炉单渣法留渣量约35kg/t钢或双渣法全留渣时，脱磷期造渣辅料分4次在3min内加完：石灰石15.7kg/吨钢，白云石13.5kg/吨钢，控温冷料加入量为铁矿石或返矿或烧结矿12kg/吨钢，在吹氧过程中随炉况多批次加入。底吹氮气供气强度0.2m3/min·t，氧枪为4孔氧枪，喉口直径39.3mm，喉口夹角12°，马赫数2.02，使用氧压0.55～0.6MPa，脱磷期枪位1700～1800mm。吹氧320～340s提枪，一倒脱磷率55～77％，平均值67.3％。
实施例2：
在110t顶底复吹转炉(炉容比1.9)上采用双渣新冶炼，铁水主要成分为：C：4.30％，Si：0.55％、P：0.11％，铁水波动温度1300～1340℃，废钢比约8.7％。前一炉单渣法留渣量约33kg/t钢或双渣法全留渣时，脱磷期造渣辅料分4次在3min内加完：石灰石18.4kg/吨钢，白云石15.8kg/吨钢，控温冷料加入量为铁矿石或返矿或烧结矿15kg/吨钢，在吹氧过程中随炉况多批次加入。底吹氮气供气强度0.2m3/min·t，氧枪为4孔氧枪，喉口直径38.1mm，喉口夹角12°，马赫数2.0，使用氧压0.6～0.65MPa，脱磷期枪位1500～1600mm。吹氧310～330s提枪，一倒脱磷率53～67％，平均值55.2％。
实施例3：
在50t顶底复吹转炉(炉容比1.72)上采用双渣新冶炼，铁水主成分为：C：4.20％，Si：0.60％、P：0.10％，混铁炉铁水波动温度1300～1320℃，废钢比约8.5％。前一炉单渣法留渣量约30kg/t钢或双渣法全留渣时，脱磷期造渣辅料分3次在3min内加完：石灰石20kg/吨钢，白云石17.25kg/吨钢，控温冷料一般加入量为铁矿石或返矿或烧结矿21kg/吨钢，在吹氧过程中随炉况多批次加入。底吹氮气供气强度0.2m3/min·t，氧枪为4孔氧枪，喉口直径25.3mm，喉口夹角11°，马赫数1.97，使用氧压0.65～0.7MPa，脱磷期枪位1000～1100mm。吹氧300～320s提枪，一倒脱磷率50～62％，平均值52.1％。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.一种转炉高强度复吹双渣工艺脱磷期全生料造渣方法，适用于转炉具备超音速顶吹氧枪和高强度底吹枪，采用双渣工艺进行冶炼时，双渣脱磷期只加生料石灰石和生白云石造渣；其特征在于，双渣脱磷期采用全生料造渣，即只加石灰石和生白云石，以铁矿石或返矿或烧结矿作为冷却剂配合冶炼，双渣工艺以5炉留渣冶炼为一个循环；工艺中控制的技术参数如下：
石灰石按公式m石灰石＝16.75*wSi/wCaO加入，生白云石按公式m生白云石＝5.75*wSi/wMgO加入，石灰石和生白云石各分2～5次在2～3min内加完；其中m石灰石为石灰石加入量，kg/t钢；wSi为铁水中Si含量，％；wCaO为石灰石中的CaO质量百分含量，％；m生白云石为生白云石加入量，kg/t钢；wMgO为生白云石中MgO质量百分含量，％；
氧枪供氧强度3.0～4.5m3/min·t，底吹氮气/氩气强度0.15～0.30m3/min·t，脱磷期降枪点火成功后吹氧200～500s提枪，根据实际吹炼状况加入0～25kg/t钢的铁矿石或返矿或烧结矿调节倒炉温度；倒炉温度控制在1320～1390℃。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，双渣工艺的留渣冶炼，有两种工况的工艺方案：
前一炉是单渣工艺冶炼完毕后，留渣量为20～50kg/t钢，多余渣倒掉，按双渣工艺进行下一炉的冶炼；
前一炉是双渣工艺冶炼完毕后，全部留渣，按双渣工艺进行下一炉冶炼；当双渣工艺连续进行5炉冶炼后，倒掉全部炉渣，下一炉按脱磷期石灰石和生白云石计算加入量的120％～150％加料后开始新一轮双渣新工艺5炉留渣冶炼。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，钢铁料中废钢比在8％～10％之间，铁水温度波动在1280～1340℃，铁水含硅量在0.35％～0.55％。
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