CN108676954A - 一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，属冶金技术领域。该方法包括：第一炉冶炼：兑入半钢，吹入氧气，开吹时加入第一造渣材料，控制终点炉渣碱度为3‑4至吹炼结束，出钢后溅渣并保留全部钢渣。第二炉冶炼：将第一造渣材料用量减半；其余同第一炉冶炼。第三炉冶炼：采用双渣留渣方法，脱磷期不加料，调整炉渣碱度为1.5‑2.5，低温脱磷，倒掉部分富磷渣，加入第二造渣材料二次造渣，保留全部钢渣。第四炉冶炼：采用单渣法再次造渣冶炼，出钢后倒掉一半的炉渣，溅渣时加入无烟煤气化脱磷；其余同第二炉冶炼。第五炉至第二十炉冶炼同第四炉。此方法简单，成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证脱磷效果，实现钢渣循环利用。

Description

一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，且特别涉及一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法。
背景技术
攀钢采用钒钛磁铁矿进行冶炼，转炉炼钢主原料是采用经过专用转炉提钒后的半钢，含钒铁水经脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量为3.4％-4.0％，半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，半钢中硫质量百分含量控制在0.015％以内，半钢磷质量百分含量为0.060％-0.080％，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、并且热量不足等特点。因此，半钢炼钢条件下形成初期渣所需时间长，脱磷率低、且辅料消耗较大。同时，随着钢产量的增加，日益增加的转炉钢渣无法有效的循环利用，环保压力较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，此方法简单，成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证脱磷效果，同时能实现钢渣循环利用。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，包括以下步骤：
(1)第一炉冶炼：兑入半钢，于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向第一炉中加入第一造渣材料，控制终点炉渣碱度为3-4，直至吹炼结束，得到钢水，出钢后溅渣并保留全部钢渣。
第一造渣材料包括第一活性石灰、第一高镁石灰以及第一酸性复合造渣剂。
(2)第二炉冶炼：按照第一炉冶炼步骤，将第一造渣材料用量减半；其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
(3)第三炉冶炼：采用双渣留渣方法，脱磷期不加料，仅调整炉渣碱度为1.5-2.5，低温脱磷，倒掉部分富磷渣，然后加入第二造渣材料进行二次造渣，保留全部钢渣。
第二造渣材料包括第二活性石灰、第二高镁石灰以及第二酸性复合造渣剂。
(4)第四炉冶炼：采用单渣法按照第二炉冶炼步骤再次造渣冶炼，出钢后倒掉一半的炉渣，溅渣时加入无烟煤增碳剂进行气化脱磷；其余步骤均与第二炉冶炼的步骤相同。
(5)第五炉至第二十炉冶炼：均分别按照第四炉冶炼步骤冶炼。
第二十炉冶炼中溅渣过程中无气化脱磷，溅渣结束后倒掉所有的炉渣。
本发明较佳实施例提供的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法的有益效果包括：
本发明较佳实施例提供的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法采用多炉循环，并对钢渣进行气化脱磷处理，不仅成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证脱磷效果，而且还能在保证脱磷效果的同时显著降低辅料消耗，实现热态钢渣炉内的循环利用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法进行具体说明。
本发明实施例所提供的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法以二十炉为一循环，每个循环可包括以下步骤：
(1)第一炉冶炼：兑入半钢，于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向第一炉中加入第一造渣材料，控制终点炉渣碱度为3-4，直至吹炼结束，得到钢水，出钢后溅渣并保留全部钢渣。
第一造渣材料包括第一活性石灰、第一高镁石灰以及第一酸性复合造渣剂。
可参考的，第一炉冶炼过程中，上述第一活性石灰的添加量可以为15-20kg/t钢，第一高镁石灰的添加量可以为10-15kg/t钢。上述配方的活性石灰有利于控制炉渣在适宜碱度和快速熔化成渣。高镁石灰有利于保障渣中氧化镁的饱和含量，以起到较佳的溅渣护渣效果。
较佳地，本发明实施例中酸性复合造渣剂包括SiO2，以调节钢渣碱度以满足转炉炼钢造渣需要。
可参考地，吹炼过程中氧枪供氧强度可以为3-3.5m3/t·min，该范围的供氧强度下，有利于提高熔渣中(FeO)的含量，炉渣的氧势增加，进而促进钢中磷的氧化；其次，上述范围的供氧强度能使到达熔池液面的总冲击力较大，有利于氧在熔池各相之间传递。此外，该范围的供氧强度还能缩短吹炼时间。
炉渣碱度为炉渣中的(CaO)含量与(SiO2)的比值。本发明实施例在第一炉冶炼过程中通过加入活性石灰来造碱度为3-4的炉渣，使炉渣中的(CaO)与钢液中的[P]反应生成(4CaO·P2O5)，从而达到去磷的目的。在碱度为3-4的范围内，随着(CaO)浓度的增大，熔渣的碱度提高，使脱磷反应向有利脱磷的方向进行，并生成稳定的脱磷产物。但当炉渣碱度超过4后，熔渣中的(CaO)含量增大，未溶的(CaO)含量增加，熔渣流动性变差，会导致磷的分配系数降低，脱磷效果降低。
第一炉冶炼过程中所得的钢水中含磷量小于等于0.012wt％。
留渣主要是利用余渣中较高的(FeO)含量和碱度以利于脱磷。具体地，其可促进冶炼前期的化渣，使熔渣中保持较高的(FeO)含量，提高前期渣中(FeO)和(CaO)的活度，加速脱磷反应的进行。
(2)第二炉冶炼：按照第一炉冶炼步骤，将第一造渣材料用量减半；其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
(3)第三炉冶炼：采用双渣留渣方法，脱磷期不加料，仅调整炉渣碱度为1.5-2.5，低温脱磷，倒掉部分富磷渣，然后加入第二造渣材料进行二次造渣，保留全部钢渣。
上述双渣操作是将部分炉渣倒出，重新向熔池中加入造渣料以强化脱磷的冶炼模式。该操作能在重新造渣的过程中快速形成高碱度的熔渣，增大过程渣量，降低炉渣中脱磷产物的活度，从而起到高效脱磷的效果。
低温脱磷例如可以是于1450-1550℃的条件下进行。该温度范围虽温度较低，但在该温度范围内磷的分配系数较高，更利于作为放热反应的脱磷反应。此外，冶炼中后期随着熔池温度的升高，熔渣中的脱磷产物不稳定，较高的温度为脱磷产物的还原创造了条件，极易使脱磷产物分解而回到钢液中，从而抑制脱磷反应的进行，产生回磷现象。
较佳地，本发明实施例中第三炉冶炼过程中，磷渣于脱磷开始后的4-6min倒渣。在刚开始脱磷阶段倒掉初期渣，一方面能够除去磷含量较多的物质，另一方面还能避免回磷情况。可参考的，上述磷渣的倒渣量例如可以为磷渣的总含量的60-70wt％。
第二造渣材料包括第二活性石灰、第二高镁石灰以及第二酸性复合造渣剂。
作为可选地，第二活性石灰的添加量可以为10-15kg/t钢，第二高镁石灰的添加量可以为6-10kg/t钢，参照第一活性石灰与第一高镁石灰的作用，添加第二活性石灰与第二高镁石灰可利于维持第三炉及其以后炉次的较佳脱磷效果。
(4)第四炉冶炼：采用单渣法按照第二炉冶炼步骤再次造渣冶炼，出钢后倒掉一半的炉渣，溅渣时加入无烟煤增碳剂进行气化脱磷；其余步骤均与第二炉冶炼的步骤相同。
本发明实施例中通过在溅渣时加入无烟煤气化脱磷能有效降低炉渣中TFe的含量以及提高气化脱磷效果。
较佳地，第四炉冶炼过程中，气化脱磷的脱磷率控制在大于等于30％。
(5)第五炉至第二十炉冶炼：均分别按照第四炉冶炼步骤冶炼。
第二十炉冶炼中溅渣过程中无气化脱磷，溅渣结束后倒掉所有的炉渣。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
某厂120t转炉采用半钢炼钢，第一炉冶炼时全留渣，即兑入半钢后，于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向炉内加入第一活性石灰15kg/t钢，第一高镁石灰15kg/t及第一酸性复合造渣剂，控制终点炉渣碱度为3，氧枪供氧强度为3.0m3/t·min，直至吹炼终点，得到钢水，出钢后溅渣并全留渣循环利用于下一炉冶炼。
第二炉脱按照第一炉的方式造渣冶炼，造渣材料加入量在第一炉的基础上减半，溅渣结束后全留渣，其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
第三炉采用双渣留渣法冶炼，在第二炉全留渣的基础上，第三炉脱磷期不加料，仅调整炉渣碱度为1.5。于1450℃的条件下低温脱磷，并在脱磷开始后的4min时倒掉富磷初期渣，倒渣量为磷渣的总含量的60wt％。倒渣后加入第二活性石灰10kg/t钢，第二高镁石灰10kg及第二酸性复合造渣剂进行二次造渣，控制终点炉渣碱度为3。
第四炉采用单渣法按照第二炉的造渣方式再次造渣冶炼，并在出钢后倒掉一半的炉渣，在溅渣时加入无烟煤增碳剂进行气化脱磷，经实测脱磷率达到31％。溅渣结束后的炉渣全留在炉内进行下一炉冶炼。其余步骤均与第二炉冶炼的步骤相同。
第五炉至第二十炉均按照第四炉的方法循环。并在二十炉溅渣时不再气化脱磷，溅渣后倒掉全部炉渣。重新按照第一炉至第二十炉的方式循环。
按照该方法生产，在保证脱磷效果的同时，吨钢辅料消耗可减少20kg以上，大大降低了冶炼成本，同时可显著减少钢渣排放量。
实施例2
某厂120t转炉采用半钢炼钢，第一炉冶炼时全留渣，即兑入半钢后，于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向炉内加入第一活性石灰20kg/t钢，第一高镁石灰10kg及第一酸性复合造渣剂，控制终点炉渣碱度为4，氧枪供氧强度为3.5m3/t·min，直至吹炼终点，得到钢水，出钢后溅渣并全留渣循环利用于下一炉冶炼。
第二炉脱按照第一炉的方式造渣冶炼，造渣材料加入量在第一炉的基础上减半，溅渣结束后全留渣，其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
第三炉采用双渣留渣法冶炼，在第二炉全留渣的基础上，第三炉脱磷期不加料，仅调整炉渣碱度为2.5。于1550℃的条件下低温脱磷，并在脱磷开始后的6min时倒掉富磷初期渣，倒渣量为磷渣的总含量的70wt％，倒渣后加入第二活性石灰15kg/t钢，第二高镁石灰6kg及第二酸性复合造渣剂进行二次造渣，控制终点炉渣碱度为4。
第四炉采用单渣法按照第二炉的造渣方式再次造渣冶炼，并在出钢后倒掉一半的炉渣，在溅渣时加入无烟煤增碳剂进行气化脱磷，经实测脱磷率达到33％。溅渣结束后的炉渣全留在炉内进行下一炉冶炼。其余步骤均与第二炉冶炼的步骤相同。
第五炉至第二十炉均按照第四炉的方法循环。并在二十炉溅渣时不再气化脱磷，溅渣后倒掉全部炉渣。重新按照第一炉至第二十炉的方式循环。
按照该方法生产，在保证脱磷效果的同时，吨钢辅料消耗可减少20kg以上，大大降低了冶炼成本，同时可显著减少钢渣排放量。
实施例3
某厂120t转炉采用半钢炼钢，第一炉冶炼时全留渣，即兑入半钢后，于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向炉内加入第一活性石灰18kg/t钢，第一高镁石灰12kg及第一酸性复合造渣剂，控制终点炉渣碱度3.5，氧枪供氧强度为3.2m3/t·min，直至吹炼终点，得到钢水，出钢后溅渣并全留渣循环利用于下一炉冶炼。
第二炉脱按照第一炉的方式造渣冶炼，造渣材料加入量在第一炉的基础上减半，溅渣结束后全留渣，其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同。
第三炉采用双渣留渣法冶炼，在第二炉全留渣的基础上，第三炉脱磷期不加料，仅调整炉渣碱度为2，于1500℃的条件下低温脱磷，并在脱磷开始后的5min时倒掉富磷初期渣，倒渣量为磷渣的总含量的65wt％，倒渣后加入第二活性石灰12kg/t钢，第二高镁石灰8kg及第二酸性复合造渣剂进行二次造渣，控制终点炉渣碱度为3.5。
第四炉采用单渣法按照第二炉的造渣方式再次造渣冶炼，并在出钢后倒掉一半的炉渣，在溅渣时加入无烟煤增碳剂进行气化脱磷，经实测脱磷率达到35％。溅渣结束后的炉渣全留在炉内进行下一炉冶炼。其余步骤均与第二炉冶炼的步骤相同。
第五炉至第二十炉均按照第四炉的方法循环。并在二十炉溅渣时不再气化脱磷，溅渣后倒掉全部炉渣。重新按照第一炉至第二十炉的方式循环。
按照该方法生产，在保证脱磷效果的同时，吨钢辅料消耗可减少20kg以上，大大降低了冶炼成本，同时可显著减少钢渣排放量。
综上所述，本发明实施例提供的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法针对半钢炼钢成渣慢以及钢渣再利用困难的问题，采用多炉循环脱磷炼钢方法，操作简单，成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证脱磷效果，同时能实现钢渣循环利用。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)第一炉冶炼：兑入半钢，于第一炉中吹入氧气，开吹的同时向所述第一炉中加入第一造渣材料，控制终点炉渣碱度为3-4，直至吹炼结束，得到钢水，出钢后溅渣并保留全部钢渣；
所述第一造渣材料包括第一活性石灰、第一高镁石灰以及第一酸性复合造渣剂；
(2)第二炉冶炼：按照第一炉冶炼步骤，将第一造渣材料用量减半；其余步骤均与第一炉冶炼的步骤相同；
(3)第三炉冶炼：采用双渣留渣方法，脱磷期不加料，仅调整炉渣碱度为1.5-2.5，低温脱磷，倒掉部分富磷渣，然后加入第二造渣材料进行二次造渣，保留全部钢渣；
所述第二造渣材料包括第二活性石灰、第二高镁石灰以及第二酸性复合造渣剂；
(4)第四炉冶炼：采用单渣法按照第二炉冶炼步骤再次造渣冶炼，出钢后倒掉一半的炉渣，溅渣时加入无烟煤增碳剂进行气化脱磷；其余步骤均与第二炉冶炼的步骤相同；
(5)第五炉至第二十炉冶炼：均分别按照第四炉冶炼步骤冶炼；
第二十炉冶炼中溅渣过程中无气化脱磷，溅渣结束后倒掉所有的炉渣。
2.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，第一炉冶炼过程中，所述第一活性石灰的添加量为15-20kg/t钢，所述第一高镁石灰的添加量为10-15kg/t钢。
3.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，所述酸性复合造渣剂包括SiO2。
4.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，吹炼过程中氧枪供氧强度为3-3.5m3/t·min。
5.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，所述钢水的含磷量小于等于0.012wt％。
6.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，第三炉冶炼过程中低温脱磷是于1450-1550℃的条件下进行。
7.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，第三炉冶炼过程中所述磷渣于脱磷开始后的4-6min倒渣。
8.根据权利要求7所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，倒渣量为所述磷渣的总含量的60-70wt％。
9.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，第三炉冶炼过程中，所述第二活性石灰的添加量为10-15kg/t钢，所述第二高镁石灰的添加量为6-10kg/t钢。
10.根据权利要求1所述的转炉钢渣炉内循环的脱磷炼钢方法，其特征在于，第四炉冶炼过程中，气化脱磷的脱磷率大于等于30％。
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