CN108998619A - 一种降低转炉冶炼周期的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低转炉冶炼周期的方法，属于转炉炼钢技术领域。该方法包括如下步骤：将铁水、半钢和废钢同时混合于转炉中，吹炼并加入第一造渣材料，出钢前加入添加剂，脱氧合金化，出钢后溅渣。铁水、废钢和半钢的重量比为10‑15：1‑3：80‑90。第一造渣包括重量比为4‑5：0.8‑1.2：0.2‑0.4：1‑1.5的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。添加剂包括碳化硅。该方法简单，易操作，能有效降低转炉炼钢周期，提高生产效益。

Description

一种降低转炉冶炼周期的方法
技术领域
本发明涉及转炉炼钢技术领域，且特别涉及一种降低转炉冶炼周期的方法。
背景技术
由于半钢中碳的质量分数比普通铁水中碳的质量分数低，并且半钢中硅、锰等发热成渣元素为痕量(即，含量极低)，所以半钢转炉炼钢具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、初期渣形成时间晚以及热量不足等特点，这使得半钢转炉炼钢比铁水转炉炼钢更加困难。
现有技术的半钢转炉炼钢的过程中，由于氧枪枪位控制不当会引起转炉喷溅和返干，从而导致氧枪粘钢，降低了氧枪的使用寿命。此外，炼钢辅料加入制度不当同样会引起转炉喷溅和返干从而导致氧枪粘钢，并且向钢液中加入过多的炼钢辅料也会提高炼钢的生产成本，降低钢液收得率。另外，在半钢转炉吹炼过程中，由于氧压过高以及氧枪枪位过低引起炉渣中(TFe)含量降低，导致炉渣中2CaO·SiO2、MgO等高熔点的物质析出，炉渣变稠引起炉渣返干，严重影响转炉熔池中的反应和成渣，降低钢液质量。
因此，需对现有的转炉炼钢方法进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低转炉冶炼周期的方法，该方法简单，易操作，能有效降低转炉炼钢周期，提高生产效益。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种降低转炉冶炼周期的方法，包括如下步骤：将铁水、半钢和废钢同时混合于转炉中，吹炼并加入第一造渣材料，出钢前加入添加剂，脱氧合金化，出钢后溅渣。
铁水、废钢和半钢的重量比为10-15：1-3：80-90。
第一造渣包括重量比为4-5：0.8-1.2：0.2-0.4：1-1.5的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。
添加剂包括碳化硅。
本发明较佳实施例提供的降低转炉冶炼周期的方法的有益效果包括：
本发明较佳实施例提供的降低转炉冶炼周期的方法简单，易操作，能有效降低转炉炼钢周期，提高生产效益。
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降低转炉冶炼周期的方法进行具体说明。
本发明实施例所提供的降低转炉冶炼周期的方法，主要包括如下步骤：将铁水、半钢和废钢同时混合于转炉中，吹炼并加入第一造渣材料，出钢前加入添加剂，脱氧合金化，出钢后溅渣。
转炉炼钢主要是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。
铁水为转炉炼钢的主要原料，其物理热和化学热是转炉炼钢的基本热源。铁水的带渣量较高，过多的高炉渣进入转炉内会导致转炉钢渣量大，石灰消耗增加，容易造成喷溅，降低炉衬的寿命。较佳地，本申请方案中铁水的带渣量不超过0.3wt％。
废钢一方面可起到冷却作用，使转炉在吹炼过程中达到热平衡，达到合格的终点温度，另一方面有利于降低炼钢成本。
本申请方案中，铁水、废钢和半钢的重量比例如可以为10-15：1-3：80-90，该配比下能够改善半钢发热元素含量低的问题。
本申请方案中，转炉中铁水的装入量为130-150t/炉，铁水的入炉温度为1270-1300℃。
在一些实施方式中，转炉中铁水的装入量为135-145t/炉，铁水的入炉温度为1280-1290℃。
在一些实施方式中，转炉中铁水的装入量为140t/炉，铁水的入炉温度为1285℃。
上述铁水的装入量与入炉温度相配合，能够为炼钢过程提供较为充足的热源，利于稳定操作和转炉的自动控制。铁水的温度过低会造成钢水后吹严重后果，吹损大，钢铁料消耗高，成本高，钢水质量无保障，护龄下降。铁水的温度过高容易造成喷溅，对去磷不利。
本申请方案中，铁水、半钢以及废钢的进料时间低于4.5min，将进料时间缩短，一方面可减少热量的消耗，另一方面有利于缩短整个冶炼周期。
本申请方案中，第一造渣包括重量比为4-5：0.8-1.2：0.2-0.4：1-1.5的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。
石灰主要是用于保证脱磷效果的需要。轻烧镁球有利于保障渣中(MgO)的饱和含量，以起到较佳的溅渣护渣效果。
萤石主要用于使C2S的形态发生改变，形成分散的聚集体状态直至解体，从而加速石灰的溶解。此外，萤石还可在保证渣子的碱性的同时，起到调稀渣子的作用，增强渣的流动性，使渣粘度降低。在还原期，萤石里面的F离子还可以起到脱硫的作用。
复合渣具有较高的FeO含量，具有较合适的粒度和较大的比重，能够在加入炉内后快速进入渣层，同炉渣发生冶金反应达到快速熔化的目的，此外，其还能够降低冶炼吹损。
通过加入上述造渣物质，可有效解决由于吹炼初期在液体炉渣和石灰的截面上生成的高熔点的2CaO·SiO2中SiO2含量超过25wt％时导致石灰溶解下降的问题。
在一些实施方式中，萤石例如可以包括14-15wt％的SiO2、70-75wt％的CaF2以及0.02-0.03wt％的S。
在一些实施方式中，石灰例如可以包括72-76wt％的CaO、0.4-0.5wt％的SiO2、0.6-0.8wt％的Al2O3、3-4wt％的MgO以及0.05-0.06wt％的S。
在一些实施方式中，复合渣中例如可以含有40-45wt％的SiO2。
本申请方案中，吹炼采用恒氧压变枪位的方式，顶吹氧气，底吹氩气。顶吹供氧强度例如可以为4-4.5Nm3/min·t，底吹供氩强度例如可以0.03-0.05Nm3/min·t。
对于一定吨位的转炉，供氧强度越大，氧枪的氧气流量越大，转炉吹炼时间越短，吹炼强度越大。但其根据不同的炼钢条件需要确定合适的范围，供氧强度小，冶炼时间延长，对化渣不利；供氧强度大，转炉熔池内金属的氧化反应不能吸收大量吹入的氧气，会造成严重喷溅。
在冶炼后期，碳氧反应减弱，脱碳速度降低，脱氮量减少，出现脱氮量小于吸氮量，钢液氮含量增加。底吹氩气，可降低进入钢水中的氮气含量，终点钢水的含氮量也更低。
在本申请方案中，吹氧开始时，以1.3-1.5m的低枪位吹炼2-3min，然后调至1.6-2m的高枪位吹炼3-4min，以增加渣中(FeO)的含量，促进成渣。然后再调至1.3-1.5m的低枪位吹炼以防止喷溅，直至吹炼结束。吹炼总时长不超过12min。
在吹炼初期，由于硅、锰和铁元素的剧烈氧化，以及石灰的熔化受温度和扩散条件的限制，渣中的石灰大部分没有熔化，除含SiO2、MnO2、Fe2O3以及FeO等氧化物外，CaO的含量相对较低，渣的碱度低，以1.3-1.5m的枪位操作，可增加(FeO)的含量，尽快形成具有一定碱度的炉渣，增强前期渣的脱磷能力，减轻前期酸性炉渣侵蚀炉衬。
随后的阶段，[C]-[O]反应剧烈，[C]氧化速度加剧，渣中(FeO)有所下降，炉温逐渐上升，提高枪位，以避免强烈脱碳后造成炉渣中(FeO)含量过低而使炉渣变粘，析出大量固相，发生炉渣返干和金属喷溅的现象。
再随后的阶段，再次降低枪位，以利于进一步加强熔池搅拌，使熔池温度和成分更加均匀，降低终渣中(FeO)的含量。
按照上述吹炼方式，能够使终渣一次性到位，缩短冶炼周期。
出钢前加入的添加剂包括碳化硅。
碳化硅的加入量按以下级别确定：当铁水中Si含量小于0.1wt％时，碳化硅的加入量为450-550kg/炉；当铁水中Si含量为0.1-0.2wt％时，碳化硅的加入量为300-400kg/炉；当铁水中Si含量大于0.2wt％时，碳化硅的加入量为180-220kg/炉。
加入碳化硅主要用于调整钢中硅、锰和碳等的成分，其可代替全部增碳剂和部分硅铁，提高最终钢液的纯净度。碳化硅中仅含有微量的率，基本不会额外增加钢中三氧化二铝的含量，从而可有效地解决水口结瘤的问题。此外，用碳化硅进行脱氧合金化，还可降低钢中脆性夹杂物的粒度和数量。
按照铁水中Si的含量不同加入不同含量的碳化硅能够在起到较佳的作用的同时还能避免添加量过多反而延长冶炼周期。
进一步地，脱氧合金化还包括于添加剂之后向钢水中加入铝循环4-6min，使铝与氧发生反应，生成不溶于钢水的脱氧产物，并从钢水中上浮进入渣中，以起到脱氧的作用。然后加入合金再循环4-6min，调整钢中合金元素含量以达到产品标准。
通过铝循环和合金循环结合，可提高脱氧和元素含量调整效率，缩短冶炼周期。
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
将铁水、半钢和废钢按重量比为10：1：80同时混合于转炉中，转炉中铁水的装入量为130t/炉，铁水的入炉温度为1270℃，铁水、半钢以及废钢的进料时间为4min。
吹炼并加入第一造渣材料。
吹炼采用恒氧压变枪位的方式，顶吹氧气，底吹氩气。顶吹供氧强度为4Nm3/min·t，底吹供氩强度为0.03Nm3/min·t。吹氧开始时，以1.3m的低枪位吹炼2min，然后调至1.6m的高枪位吹炼3min，然后再调至1.3m的低枪位吹炼直至吹炼结束。吹炼总时长为11min。
第一造渣含有重量比为5：1.2：0.4：1.5的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。萤石包括15wt％的SiO2、75wt％的CaF2以及0.03wt％的S。石灰例如可以包括76wt％的CaO、0.5wt％的SiO2、0.8wt％的Al2O3、4wt％的MgO以及0.06wt％的S。复合渣中含有45wt％的SiO2。
出钢前按以下级别加入碳化硅：当铁水中Si含量小于0.1wt％时，碳化硅的加入量为550kg/炉；当铁水中Si含量为0.1-0.2wt％时，碳化硅的加入量为400kg/炉；当铁水中Si含量大于0.2wt％时，碳化硅的加入量为220kg/炉。
于添加剂之后向钢水中加入铝循环6min，然后加入合金再循环6min，出钢后溅渣。转炉内的整个冶炼周期为32.5min，较普通冶炼缩短7.5min左右。
实施例2
将铁水、半钢和废钢按重量比为15：3：90同时混合于转炉中，转炉中铁水的装入量为150t/炉，铁水的入炉温度为1300℃，铁水、半钢以及废钢的进料时间为4.2min。
吹炼并加入第一造渣材料。
吹炼采用恒氧压变枪位的方式，顶吹氧气，底吹氩气。顶吹供氧强度为4.5Nm3/min·t，底吹供氩强度为0.05Nm3/min·t。吹氧开始时，以1.5m的低枪位吹炼3min，然后调至2m的高枪位吹炼4min，然后再调至1.5m的低枪位吹炼直至吹炼结束。吹炼总时长为8min。
第一造渣含有重量比为4：0.8：0.2：1的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。萤石包括14wt％的SiO2、70wt％的CaF2以及0.02wt％的S。石灰例如可以包括72wt％的CaO、0.4wt％的SiO2、0.6wt％的Al2O3、3wt％的MgO以及0.05wt％的S。复合渣中含有40wt％的SiO2。
出钢前按以下级别加入碳化硅：当铁水中Si含量小于0.1wt％时，碳化硅的加入量为450kg/炉；当铁水中Si含量为0.1-0.2wt％时，碳化硅的加入量为300kg/炉；当铁水中Si含量大于0.2wt％时，碳化硅的加入量为180kg/炉。
于添加剂之后向钢水中加入铝循环4min，然后加入合金再循环4min，出钢后溅渣。转炉内的整个冶炼周期为30min，较普通冶炼缩短10min左右。
实施例3
将铁水、半钢和废钢按重量比为12.5：2：85同时混合于转炉中，转炉中铁水的装入量为140t/炉，铁水的入炉温度为1285℃，铁水、半钢以及废钢的进料时间为3.8min。
吹炼并加入第一造渣材料。
吹炼采用恒氧压变枪位的方式，顶吹氧气，底吹氩气。顶吹供氧强度为4.25Nm3/min·t，底吹供氩强度为0.04Nm3/min·t。吹氧开始时，以1.4m的低枪位吹炼2.5min，然后调至1.8m的高枪位吹炼3.5min，然后再调至1.4m的低枪位吹炼直至吹炼结束。吹炼总时长为10min。
第一造渣含有重量比为4.5：1：0.3：1.25的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。萤石包括14.5wt％的SiO2、72.5wt％的CaF2以及0.025wt％的S。石灰例如可以包括74wt％的CaO、0.45wt％的SiO2、0.7wt％的Al2O3、3.5wt％的MgO以及0.055wt％的S。复合渣中含有42.5wt％的SiO2。
出钢前按以下级别加入碳化硅：当铁水中Si含量小于0.1wt％时，碳化硅的加入量为500kg/炉；当铁水中Si含量为0.1-0.2wt％时，碳化硅的加入量为350kg/炉；当铁水中Si含量大于0.2wt％时，碳化硅的加入量为200kg/炉。
于添加剂之后向钢水中加入铝循环5min，然后加入合金再循环5min，出钢后溅渣。转炉内的整个冶炼周期为31.5min，较普通冶炼缩短8.5min左右。
实施例4
将铁水、半钢和废钢按重量比为12：1.5：82.5同时混合于转炉中，转炉中铁水的装入量为135t/炉，铁水的入炉温度为1280℃，铁水、半钢以及废钢的进料时间为4.4min。
吹炼并加入第一造渣材料。
吹炼采用恒氧压变枪位的方式，顶吹氧气，底吹氩气。顶吹供氧强度为4.2Nm3/min·t，底吹供氩强度为0.035Nm3/min·t。吹氧开始时，以1.35m的低枪位吹炼2.4min，然后调至1.7m的高枪位吹炼3.2min，然后再调至1.45m的低枪位吹炼直至吹炼结束。吹炼总时长为12min。
第一造渣含有重量比为4.2：1.1：0.25：1.2的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。萤石包括14.2wt％的SiO2、72wt％的CaF2以及0.022wt％的S。石灰例如可以包括73wt％的CaO、0.48wt％的SiO2、0.65wt％的Al2O3、3.8wt％的MgO以及0.052wt％的S。复合渣中含有42wt％的SiO2。
出钢前按以下级别加入碳化硅：当铁水中Si含量小于0.1wt％时，碳化硅的加入量为475kg/炉；当铁水中Si含量为0.1-0.2wt％时，碳化硅的加入量为325kg/炉；当铁水中Si含量大于0.2wt％时，碳化硅的加入量为190kg/炉。
于添加剂之后向钢水中加入铝循环4.5min，然后加入合金再循环5.5min，出钢后溅渣。转炉内的整个冶炼周期为32min，较普通冶炼缩短8min左右。
实施例5
将铁水、半钢和废钢按重量比为14：2.5：87.5同时混合于转炉中，转炉中铁水的装入量为145t/炉，铁水的入炉温度为1290℃，铁水、半钢以及废钢的进料时间为4.3min。
吹炼并加入第一造渣材料。
吹炼采用恒氧压变枪位的方式，顶吹氧气，底吹氩气。顶吹供氧强度为4.4Nm3/min·t，底吹供氩强度为0.045Nm3/min·t。吹氧开始时，以1.45m的低枪位吹炼2.8min，然后调至1.9m的高枪位吹炼3.8min，然后再调至1.35m的低枪位吹炼直至吹炼结束。吹炼总时长为12min。
第一造渣含有重量比为4.8：0.9：0.35：1.4的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣。萤石包括14.8wt％的SiO2、74wt％的CaF2以及0.028wt％的S。石灰例如可以包括75wt％的CaO、0.42wt％的SiO2、0.75wt％的Al2O3、3.2wt％的MgO以及0.058wt％的S。复合渣中含有43wt％的SiO2。
出钢前按以下级别加入碳化硅：当铁水中Si含量小于0.1wt％时，碳化硅的加入量为525kg/炉；当铁水中Si含量为0.1-0.2wt％时，碳化硅的加入量为375kg/炉；当铁水中Si含量大于0.2wt％时，碳化硅的加入量为210kg/炉。
于添加剂之后向钢水中加入铝循环5.5min，然后加入合金再循环4.5min，出钢后溅渣。转炉内的整个冶炼周期为32min，较普通冶炼缩短8min左右。
综上所述，本发明实施例提供的降低转炉冶炼周期的方法简单，易操作，能有效降低转炉炼钢周期，提高生产效益。
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)

1.一种降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将铁水、半钢和废钢同时混合于转炉中，吹炼并加入第一造渣材料，出钢前加入添加剂，脱氧合金化，出钢后溅渣；
所述铁水、所述废钢和所述半钢的重量比为10-15：1-3：80-90；
所述第一造渣包括重量比为4-5：0.8-1.2：0.2-0.4：1-1.5的石灰、轻烧镁球、萤石以及复合渣；
所述添加剂包括碳化硅。
2.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，所述转炉中所述铁水的装入量为130-150t/炉，所述铁水的入炉温度为1270-1300℃。
3.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，所述铁水、所述半钢以及所述废钢的进料时间低于4.5min。
4.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，所述萤石中包括14-15wt％的SiO2、70-75wt％的CaF2以及0.02-0.03wt％的S。
5.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，所述石灰中包括72-76wt％的CaO、0.4-0.5wt％的SiO2、0.6-0.8wt％的Al2O3、3-4wt％的MgO以及0.05-0.06wt％的S。
6.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，所述复合渣中含有40-45wt％的SiO2。
7.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，吹炼包括顶吹氧气，底吹氩气；
顶吹供氧强度为4-4.5Nm3/min·t，底吹供氩强度为0.03-0.05Nm3/min·t。
8.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，吹氧开始时，以1.3-1.5m的低枪位吹炼2-3min，然后调至1.6-2m的高枪位吹炼3-4min，然后再调至1.3-1.5m的低枪位吹炼直至吹炼结束；吹炼总时长不超过12min。
9.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，所述碳化硅的加入量按以下级别确定：当所述铁水中Si含量小于0.1wt％时，所述碳化硅的加入量为450-550kg/炉；当所述铁水中Si含量为0.1-0.2wt％时，所述碳化硅的加入量为300-400kg/炉；当所述铁水中Si含量大于0.2wt％时，所述碳化硅的加入量为180-220kg/炉。
10.根据权利要求1所述的降低转炉冶炼周期的方法，其特征在于，脱氧合金化包括于所述添加剂之后向钢水中加入铝循环4-6min，然后加入合金再循环4-6min。
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