CN108315525A

CN108315525A - 半钢脱磷方法

Info

Publication number: CN108315525A
Application number: CN201810392804.9A
Authority: CN
Inventors: 陈路; 曾建华; 梁新腾; 王建
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2018-07-24

Abstract

本发明涉及一种半钢脱磷方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明解决的技术问题是现有半钢脱磷成本高。本发明公开了一种半钢脱磷方法，该方法为：向转炉内兑入半钢后，加入活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣，同时以氧枪供氧对上述脱磷材料进行吹炼。本发明方法降低了转炉炼钢过程中钢铁的消耗，降低了生产成本，吨钢效益可达到8元/t钢。本发明方法具有良好的脱磷效果，可以使终点钢水的磷含量降至0.0075％，脱磷率可达90.3％。

Description

半钢脱磷方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种半钢脱磷方法。

背景技术

磷在钢中是有害元素，它促使钢材在低温下变脆，产生“冷脆”现象，降低钢的冲击韧性。在冶金生产过程中，通过脱磷降低钢中的磷含量，使钢的韧性得到提高，可以大幅度改善钢材的机械性能，现有技术半钢冶炼的过程中，经过脱磷得到的半钢中磷含量较高，通常为0.025-0.035％，存在脱磷效果差的问题。近年来随着用户对钢材性能要求越来越严格，对很多钢种的磷含量提出了更高要求，如大量优质钢要求成品磷含量低于0.015％；低温用钢管、特殊深冲钢、镀锡板要求磷含量低于0.010％；一些航空、耐腐蚀管线用钢要求成品磷含量低于0.005％。

近年来我国钢铁行业飞速发展，钢产量逐年增加，炼钢产生的转炉废弃渣的产量也大幅攀升，仅转炉废弃渣每年的产量达到数千万吨，转炉废弃渣资源的综合利用率低，累积堆存和新增的转炉废弃渣日益增多，不仅造成资源的严重浪费，还占用大片土地并且污染周边环境。随着国家对钢铁厂环保的重视，如何充分利用钢厂内资源实现钢厂资源的循环利用是目前钢厂亟待解决的问题。

专利CN101696462A公开了一种半钢冶炼低磷钢的生产方法，该方法采用活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂为造渣材料，虽然其脱磷率可达92％，但该方法中活性石灰的用量为40-50kg/t、高镁石灰的用量为20-30kg/t、复合造渣剂的用量为15-25kg，其辅料用量大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有半钢脱磷成本高的技术问题，提供了一种半钢脱磷方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种半钢脱磷方法，该方法为：向转炉内兑入半钢后，加入活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣，同时以氧枪供氧对上述脱磷材料进行吹炼；

其中，所述复合造渣剂由含硅材料、含锰材料、镁氧化物、钙氧化物、铝氧化物和全铁组成，其各成分的质量百分比为：SiO₂ 48％，MgO 10％，CaO 12％，TFe 16％，MnO 8％，Al₂O₃ 2％和不可避免的杂质。

其中，上述方法中，以每吨半钢钢水计，活性石灰的用量为10-14kg/t钢，高镁石灰的用量为10-14kg/t钢，复合造渣剂的用量为6-9kg/t钢，转炉废弃渣的用量为6-9kg/t钢。

其中，上述方法中，转炉废弃渣中各成分的质量百分比为：FeO 18-23％、Fe₂O₃ 8-12％、MFe 5-10％、CaO 35-43％、SiO₂ 10-15％、Al₂O₃ 1-3％、MnO 1-2％、MgO 10-15％、P0.8-1.3％、S 0.02-0.05％和小于1％的水分以及不可避免的杂质。

其中，上述方法中，以质量百分比计，活性石灰含有85％-90％的CaO。

其中，上述方法中，以质量百分比计，高镁石灰含有48-55％的CaO和30-40％的MgO。

其中，上述方法中，所述吹炼过程中，转炉废弃渣的碱度为3.0-4.0。

其中，上述方法中，对加入造渣辅料的钢水进行吹炼的过程中，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位为1.4-2m，吹炼枪位为1.4m-1.8m，开吹枪位为2m，拉碳枪位为1.4m。

其中，上述方法中，所述吹炼过程中，吹氧进度为0-40％，氧枪供氧强度为2.5-3.0m³/t·min。

其中，上述方法中，所述吹炼过程中，吹氧进度为40％至100％，氧枪供氧强度为3.5-4.5m³/t·min。

本发明的有益效果是：

本发明方法利用活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣进行吹炼脱磷，充分利用了转炉废弃渣中CaO、SiO₂、MgO、FeO等有益于炼钢的成分，降低了转炉炼钢过程中钢铁的消耗，总的辅料降低16kg/t钢，吨钢效益可达到8元/t钢，节约了半钢脱磷成本。本发明方法通过将活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣按照一定用量配比进行半钢脱磷，利用其大量的氧化钙和氧化铁提供一定的碱性条件和氧化性，能够有效降低半钢中磷的含量，可以使终点钢水的磷含量降至0.0075％，脱磷率可达90.3％。本发明方法将转炉废弃渣返回半钢炼钢转炉再资源化炼钢工艺，可以代替部分脱磷剂，减少大量造渣剂消耗，取得可观的经济效益，同时减少冶炼过程转炉废弃渣产出量，少占农田减轻污染，对于提高我国钢铁工业资源、能源利用率，最大限度降低产品的能源消耗量也具有重要战略意义。

具体实施方式

为了实现资源再利用，本发明提供了一种转炉终点废弃渣返回半钢炼钢转炉再资源化炼钢工艺，充分利用了转炉废弃渣中有益于炼钢的成分，又助于降低转炉炼钢过程中的钢铁消耗，在实际使用过程中显著降低脱磷成本。

炼钢脱磷的理论过程：

炼钢脱磷反应可由(1)式表示：

2[P]+5[O]＝(P₂O₅) (1)

ΔG^o＝-151200+123.74T (2)

根据等温方程式，

欲使式(2)能够进行，则ΔG必须是负值，也即。J＜K

式(2)的

当T＝1873时，K＝4.4×10^-10

所以，能使式(2)能够进行的条件是：

以攀钢为例，终点转炉废弃渣的成分：CaO：40％、SiO₂：12％、MgO：12％、FeO：20％、MnO：6％，计算得钢水终点[P]＝0.012％、[O]＝0.06％，则计算得转炉废弃渣中极限P₂O₅克分子浓度为0.0118，约相当于2.36％P₂O₅。终点转炉废弃渣P₂O₅一般为1.0％左右，远小于极限目标，说明现行操作工艺参数远没有达到最佳值，因此转炉全部或部分使用转炉终点转炉废弃渣用于炼钢具备可行性。

本发明公开了一种半钢脱磷方法，该方法为：向转炉内兑入半钢后，加入活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣，同时以氧枪供氧对上述脱磷材料进行吹炼；

其中，上述TFe是全铁。

其中，上述方法中，加入活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣的顺序没有特别的限定，使转炉内的碱度控制在3.0-4.0即可。

其中，上述方法中，上述由活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣组成的脱磷材料化学成分均匀、稳定，能够起到提前化渣，缩短冶炼时间，减少吹炼初期对炉衬的侵蚀。

其中，上述方法中，以每吨半钢钢水计，加入活性石灰的用量为10-14kg/t钢，高镁石灰的用量为10-14kg/t钢，复合造渣剂的用量为6-9kg/t钢，转炉废弃渣的用量为6-9kg/t钢。

其中，转炉废弃渣种含有的FeO、CaO、SiO₂、MgO有益于炼钢，可以降低转炉炼钢过程中钢铁料的消耗，降低成本，上述活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣的用量配比目的使总的辅料降低16kg/t钢，节约了成本；在该用量配比下，使上述脱磷材料具有一定碱性条件和较高的氧化性，能够有效降低半钢中磷的含量。

其中，上述方法中，转炉废弃渣经破碎、筛选后，其各成分的质量百分比为：FeO18-23％、Fe₂O₃ 8-12％、MFe 5-10％、CaO 35-43％、SiO₂ 10-15％、Al₂O₃ 1-3％、MnO 1-2％、MgO 10-15％、P 0.8-1.3％、S 0.02-0.05％和小于1％的水分以及不可避免的杂质。

其中，上述MFe是磁性铁。

其中，转炉废弃渣种含有的FeO、CaO、SiO₂、MgO有益于炼钢和脱磷。

其中，上述方法中，复合造渣剂含有各成分的质量百分比为：SiO₂：48％，MgO：10％，CaO：12％，TFe：16％，MnO：8％，Al₂O₃：2％，以及不可避免的杂质。

其中，上述加入活性石灰、高镁石灰和复合造渣剂的目的易于化渣脱磷，加入复合造渣剂控制转炉废弃渣碱度。

其中，上述方法中，由于脱磷率随着转炉废弃渣碱度增加而升高，碱度过高，炉渣变粘，石灰熔化不充分，为了保证冶炼过程的脱磷效果和化渣效果，控制终点转炉废弃渣的碱度为3.0-4.0。

其中，上述方法中，所述吹炼过程中，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位为1.4-2m，吹炼枪位为1.4m-1.8m，开吹枪位为2m，拉碳枪位为1.4m。为了防止烧枪，保证熔渣具有良好的流动性，以早化渣、提高脱磷效果并保护衬层。

其中，上述方法中，所述吹炼过程中，为保证渣态活跃及良好的脱磷效果，吹氧进度为0-40％，氧枪的供氧强度为2.5-3.0m³/t·min，吹氧进度为40％至100％，供氧强度为3.5-4.5m³/t·min，吹炼至终点，即吹炼过程结束。根据测量钢水的碳含量和氧活度来判断终点。

下面结合具体的实施例，对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

120t转炉采用半钢炼钢，转炉兑入半钢后，钢水为120t，钢水初始磷含量为0.075％，开吹的同时向炉内加入活性石灰12kg/t钢，高镁石灰12kg/t钢，复合造渣剂6kg/t钢，加入转炉废弃渣6kg/t钢，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位1.4-2m，吹炼枪位1.4m-1.8m，开吹枪位2m，拉碳枪位1.4m，控制终点炉渣碱度3.0-4.0之间，吹氧进度为0-40％时，氧枪供氧强度为2.5-3.0m³/t·min，吹氧进度为40％至100％时，供氧强度为3.5-4.5m³/t·min之间，直至吹炼结束，得到终点钢水磷为0.0075％的合格钢水，脱磷率为90.0％。

实施例2

120t转炉采用半钢炼钢，转炉兑入半钢后，钢水为121t，钢水初始磷含量为0.078％，开吹的同时向炉内加入活性石灰13kg/t钢，高镁石灰13kg及复合造渣剂7kg/t钢，加入转炉废弃渣7kg/t钢，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位1.4-2m，吹炼枪位1.4m-1.8m，开吹枪位2m，拉碳枪位1.4m，控制终点炉渣碱度3.0-4.0之间，吹氧进度为0-40％时，氧枪供氧强度为2.5-3.0m³/t·min，吹氧进度为40％至100％时，供氧强度为3.5-4.5m³/t·min之间，直至吹炼结束，得到终点钢水磷为0.0076％的合格钢水，脱磷率为90.3％。

对比例

某厂120t转炉采用半钢炼钢，转炉兑入半钢后，钢水为122t，钢水初始磷含量为0.078％，开吹的同时向炉内加入活性石灰21kg/t钢，高镁石灰21kg及复合造渣剂15kg/t钢，氧枪喷头距熔池金属液面基本枪位1.4-2m，吹炼枪位1.4m-1.8m，开吹枪位2m，拉碳枪位1.4m，控制终点炉渣碱度3.0-4.0之间，吹氧进度为0-40％时，氧枪供氧强度为2.5-3.0m³/t·min之间，吹氧进度为40％至100％时，供氧强度为3.5-4.5m³/t·min之间，直至吹炼结束，得到终点钢水磷为0.012％的合格钢水，脱磷率为84.6％。

上述氧枪的枪位是指氧枪喷头的喷头末端至熔池液面的距离。

通过实施例1-2及对比例可知，采用活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣进行半钢脱磷，使终点钢水磷含量可降至0.0075％，脱磷率可达90.3％，可以达到冶炼要求，使总辅料降低16kg/t钢，吨钢效益可实现8元/t钢，同时为都市型钢铁企业、环境友好企业提供了一种可行的途径，实现铁质资源的高效回收及废弃尾渣的综合利用，实现炼钢固体废弃物资源化的绿色循环。

本发明方法可以带来一定的经济效益，以年产量为500万吨的钢铁厂为例，年总辅料减少的用量＝0.016吨/吨钢×500万吨＝8万吨，年经济效益＝年产量×吨钢效益＝500万吨×8元/吨＝4000万元，可以带来4000万的经济效益。

Claims

1.半钢脱磷方法，其特征在于：向转炉内兑入半钢后，加入活性石灰、高镁石灰、复合造渣剂和转炉废弃渣，同时以氧枪供氧对上述材料进行吹炼；

其中，所述复合造渣剂由含硅材料、含锰材料、镁氧化物、钙氧化物、铝氧化物和全铁组成，其各成分的质量百分比为：SiO₂ 48％，MgO 10％，CaO 12％，TFe 16％，MnO 8％，Al₂O₃2％和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的半钢脱磷方法，其特征在于：以每吨半钢钢水计，活性石灰的用量为10-14kg/t钢，高镁石灰的用量为10-14kg/t钢，复合造渣剂的用量为6-9kg/t钢，转炉废弃渣的用量为6-9kg/t钢。

3.根据权利要求1或2所述的半钢脱磷方法，其特征在于：以质量百分比计，所述转炉废弃渣包括：FeO 18-23％、CaO 35-43％、SiO₂ 10-15％、MgO 10-15％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的半钢脱磷方法，其特征在于：以质量百分比计，所述活性石灰含有85％-90％的CaO。

5.根据权利要求1-4任一项所述的半钢脱磷方法，其特征在于：以质量百分比计，所述高镁石灰含有48-55％的CaO和30-40％的MgO。

6.根据权利要求1-5任一项所述的半钢脱磷方法，其特征在于：所述吹炼过程中，转炉废弃渣的碱度为3.0-4.0。

7.根据权利要求1-6任一项所述的半钢脱磷方法，其特征在于：所述吹炼过程中，氧枪的枪位控制为：基本枪位为1.4-2m，吹炼枪位为1.4m-1.8m，开吹枪位为2m，拉碳枪位为1.4m。

8.根据权利要求1-7任一项所述的半钢脱磷方法，其特征在于：所述吹炼过程中，吹氧进度为0-40％，氧枪供氧强度为2.5-3.0m³/t·min，吹氧进度为40％-100％，氧枪供氧强度为3.5-4.5m³/t·min。