CN109280731B - 采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点p≤0.01％钢的方法 - Google Patents

采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点p≤0.01％钢的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于转炉炼钢工艺技术领域，具体涉及一种采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法。所述方法为：向转炉中装入未经三脱预处理的低硅高磷铁水和废钢，采用单渣法操作进行吹炼，在吹炼过程中分两次加入造渣料，并且在吹炼过程中采用高‑低‑高‑低的枪位控制模式，在吹炼过程中供氧供氮；吹炼结束后出钢，出钢后进行溅渣，溅渣后留渣用于下一炉的冶炼。本发明所述方法在控制石灰消耗≤30kg/t钢液，新渣料消耗≤50kg/t钢液的前提下，可将元素重量百分比为Si：0.14‑0.26％、P：0.15‑0.20％的铁水脱磷至P≤0.01％，脱磷率≥94％，解决了低硅高磷铁水少渣料单渣法冶炼低磷钢的难题。

Description

采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法
技术领域
本发明属于转炉炼钢工艺技术领域，具体涉及采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法。
背景技术
高炉降低铁水中硅的含量≤0.6％，一方面可以提高产量，另一方面还可以降低焦比，这为企业带来了巨大的经济效益。与此同时，随着高品质低磷矿的逐渐减少及其价格的大幅上涨，企业为降低生产成本，加大高磷矿的使用，造成高磷铁水比例增加，严重影响了转炉低磷钢水的生产，制约了优质低磷产品的生产。在降低生产成本、提高经济效益、加快生产节奏的前提下，实现高磷铁水的高效脱磷是转炉冶炼目前亟待解决的难题。
目前转炉脱磷的工艺主要有单渣法、双渣法和双联法，一般来讲，对于采用P≥0.15％的高磷铁水，冶炼低磷钢时需采用双渣和双联工艺脱磷才能满足要求，但是由于冶炼过程中需要进行倒炉倒渣，造成生产节奏较慢，甚至有时控制不好，还会造成金属收得率的降低。单渣法可以提高生产效率，但是对于硅含量低、磷含量高的铁水，由于硅含量低导致前期化渣慢，不能很好发挥前期低温脱磷的良好热力学条件，造成前期脱磷效果差，增加了脱磷难度。专利CN201510265004.7公布了一种高磷低硅铁水的转炉脱磷方法，加入含CaF23-10％的精炼白渣10-30kg/t钢，可将终点磷控制在0.015％，白渣的加入引入了大量的萤石，对环境及炉衬造成恶劣影响；专利CN201610000421.3公布了一种高磷铁水冶炼IF钢的方法，转炉一倒过程中加入高达3.5kg/t钢的硅铁提温，出钢过程加入石灰，且石灰消耗量高达55kg/t钢，可将终点磷控制在0.012％；专利CN201611212626.4公布一种高磷铁水冶炼低磷钢的转炉操作方法，采用双渣操作冶炼磷含量0.14-0.16％的铁水，同时加入萤石防止炉渣返干，减慢了生产节奏污染了环境。
因而，在满足低成本高效率生产的前提下，开发一种采用少渣料冶炼高磷铁水生产低磷钢的方法尤为必要。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种脱磷率高、生产时间短、新渣料消耗少的低硅高磷铁水转炉冶炼方法，通过对转炉冶炼过程的控制，实现磷含量为0.15-0.20％的铁水转炉终点磷稳定控制在P≤0.01％，脱磷率稳定控制在≥94％。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法，向转炉中装入未经三脱预处理的低硅高磷铁水和废钢，采用单渣法操作进行吹炼，在吹炼过程中分两次加入造渣料，并且在吹炼过程中采用高-低-高-低的枪位控制模式，在吹炼过程中供氧供氮；吹炼结束后出钢，出钢后进行溅渣，溅渣后留渣用于下一炉的冶炼。留渣为溅渣后留于炉内用于下一炉继续冶炼的炉渣。
进一步地，所述造渣料包括：返渣和新渣料，所述新渣料包括石灰、白云石和烧结矿；所述新渣料不包括加入的返渣和留在炉内的炉渣。返渣为经磁选除铁后的转炉渣。所述方法能够在控制石灰消耗≤30kg/t钢液、新渣料消耗≤50kg/t钢液的前提下，实现终点钢水的元素重量百分含量为C>0.06％、P≤0.01％，脱磷率≥94％。
能够将磷含量降低至P≤0.01％，原因为：本发明所提供的操作工艺技术提高了脱磷所需的热力学和动力学条件，一般来讲转炉前期脱磷率决定整体脱磷率，而前期脱磷需要快速化渣(提高渣碱度)、低温和高的FeO含量，通过留渣和加入返渣可以大幅提高化渣速率，快速提高碱度，且前期脱碳尚未开始，铁水温度低，通过控制枪位提高FeO含量，满足了脱磷所必需的各项条件，因而前期脱磷效果较好；此外控制留渣中的P2O5含量，避免P2O5的大量富集从而避免磷由渣中回到钢液中；再者，通过合理控制中后期枪位，也起到了一定的脱磷效果。
进一步地，所述低硅高磷铁水中各元素的重量百分含量为：Si为0.14-0.26％、P为0.15-0.20％；控制向转炉中装入的所述低硅高磷铁水的温度在1230℃以上。控制向转炉中装入的所述低硅高磷铁水的温度在1230℃以上，保证低硅条件下快速化渣和熔化废钢。其中，之所以控制温度在1230℃以上，是因为温度太低会导致热源少，化渣慢，脱磷慢，同时加入的废钢也难以快速熔化。
进一步地，所述在吹炼过程中分两次加入造渣料具体为：吹炼过程开吹4min内，向转炉中加入由石灰、白云石、返渣混合而成的一次渣料，一次渣料的加入量为：石灰8-20kg/t钢液，白云石4-16kg/t钢液，返渣0-6kg/t钢液；吹氧约4min之后，根据化渣情况，选择性地向转炉中补加石灰4-9kg/t钢液，白云石0-4kg/t钢液和球团矿0-3kg/t钢液。其中，将转炉炼钢渣料分次加入，能够保证渣料快速熔化，倘若一次加入太多会使炉内温度大幅降低，对操作不利。
进一步地，在吹炼过程中采用高-低-高-低的枪位控制模式具体为：吹炼过程开吹3min内枪位控制为1.9-1.95m，然后枪位控制为1.6-1.65m，吹炼结束前2-3min提高枪位至1.85-1.9m，吹炼结束前30-60s控制枪位为0.8-1.1m进行压枪操作。如此操作，在促进脱磷脱碳降渣中FeO的同时避免了返干和溢渣现象的发生。
进一步地，吹炼过程中供氧供氮，具体为：吹炼过程中供氧13-15min，氧枪氧气流量为23800-24000m3/h；
开吹3min内控制底吹N2流量为380m3/h，中期控制底吹N2流量为230m3/h，吹炼结束前2min控制底吹N2流量为380m3/h。
在整个吹炼过程中不使用副枪测温和测成分，采用单渣法，冶炼过程不起枪，一枪吹炼到终点的冶炼工艺。
进一步地，出钢后进行溅渣，留下渣量的50％-100％用于下一炉的冶炼。
进一步地，当终点渣中P2O5含量小于3.5％(质量百分数)时，采用连续留渣操作；当终点渣P2O5含量大于3.5％时，将炉渣完全倒掉重造新渣，以免发生脱磷效率太低和回磷现象。其中，若P2O5含量大于3.5％，渣中磷趋于饱和，脱磷效率大幅降低，同时P2O5可能被还原重新进入钢液中，因此，需要控制终点渣中P2O5含量小于3.5％。
进一步地，所述方法具体包括以下步骤：
向所采用的公称吨位为120t的转炉中装入未经三脱预处理的低硅高磷铁水110-120t，废钢16-30t；
吹炼过程开吹4min内，向转炉中加入由石灰、白云石、返渣混合而成的一次渣料，一次渣料的加入量为：石灰8-20kg/t钢液，白云石4-16kg/t钢液，返渣0-6kg/t钢液；吹氧约4min之后，根据化渣情况，向转炉中补加石灰4-9kg/t钢液，白云石0-4kg/t和球团矿0-3kg/t钢液；
开吹3min内枪位控制为1.9-1.95m，其后枪位控制为1.6-1.65m，吹炼结束前2-3min提高枪位至1.85-1.9m，吹炼结束前30-60s控制枪位为0.8-1.1m进行压枪操作；
在吹炼过程中，供氧13-15min，氧枪氧气流量为23800-24000m3/h；并且开吹3min内控制底吹N2流量为380m3/h，中期控制底吹N2流量为230m3/h，吹炼结束前2min控制底吹N2流量为380m3/h；
在整个吹炼过程中不使用副枪测温和测成分，采用单渣法，冶炼过程不起枪，一枪吹炼到终点的冶炼工艺；
吹炼结束后，根据钢种要求确定钢水温度、成分后出钢；
出钢后进行溅渣操作，并留下渣量的50-100％用于下一炉的冶炼。
本发明的有益技术效果：
(1)相对于现有技术中铁水“三脱”预处理(即，脱硫、脱硅、脱磷)及转炉双渣或双联工艺脱磷的方法，本发明冶炼过程不倒炉，一枪到底，生产节奏快，操作简单；根据低硅高磷入炉铁水条件，采用单渣操作，可将转炉石灰消耗控制≤30kg/t，总渣料消耗控制≤50kg/t。
(2)本发明辅料中选择性地加入了返渣，即转炉渣经过磁选之后的渣料，实现了废渣的综合利用，提高了化渣速率，促进了前期脱磷，降低了新渣料消耗。
(3)基于转炉前期脱磷决定了转炉整体脱磷率，本发明所述方法通过留渣和加入返渣以及合适的枪位相配合，将前期渣快速熔化，在前期低温的条件下充分利用这一阶段的时间提高脱磷所需的动力学和热力学条件，促进了脱磷；同时控制渣中P2O5含量，避免回磷；能将P含量0.16-0.20％的高磷铁水脱磷至P≤0.01％，脱磷率≥94％，且新渣料消耗低，可以有效降低吨钢成本，提高产品质量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
针对现有技术中，由于硅含量低导致前期化渣慢，单渣法不能很好发挥前期低温脱磷的良好热力学条件，造成前期脱磷效果差，增加了脱磷难度的技术问题，本发明提供用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法，具体实施方式如下：
实施例1
向所采用的公称吨位为120t的转炉中装入未经三脱预处理的低硅高磷铁水109.8t，废钢16t；其中，铁水中元素重量百分含量为P：0.190％，Si：0.148％，C：4.296％，铁水温度为1260℃，留渣量为100％全留渣。
吹炼过程开吹4min内，向转炉中加入由石灰、白云石、返渣混合而成的一次渣料，一次渣料的加入量为：石灰8.5kg/t钢液，白云石8.5kg/t钢液；吹氧约4min之后，根据化渣情况，向转炉中补加石灰4.2kg/t钢液，球团矿2.5kg/t钢液；共计加入新渣料23.7kg/t钢液；
在吹炼过程中采用高-低-高-低的枪位控制模式具体为：开吹3min内先将枪位降至1.9m进行吹炼，快速化渣，其后脱碳期间使用1.6m左右枪位，保持该枪位7min，此后保持1.9m枪位2.5min，最后压枪40s控制枪位为1.0m，根据钢种要求，提枪，测温，出钢；
在吹炼过程中，供氧13.2min，氧枪氧气流量为23800-24000m3/h；并且开吹3min内控制底吹N2流量为380m3/h，中期控制底吹N2流量为230m3/h，吹炼结束前2min控制底吹N2流量为380m3/h；
在整个吹炼过程中不使用副枪测温和测成分，采用单渣法，冶炼过程不起枪，一枪吹炼到终点的冶炼工艺；
吹炼结束后，根据钢种要求确定钢水温度、成分后出钢，终点出钢P含量0.0064％，C含量0.066％；
出钢后进行溅渣操作，并留下渣量的50-100％用于下一炉的冶炼。
实施例2
向所采用的公称吨位为120t的转炉中装入未经三脱预处理的低硅高磷铁水115.4t，废钢21t；其中，铁水中元素重量百分含量为P：0.147％，Si：0.198％，C：4.289％，铁水温度为1270℃，留渣量为50％半留渣。
吹炼过程开吹4min内，向转炉中加入由石灰、白云石、返渣混合而成的一次渣料，一次渣料的加入量为：石灰11.9kg/t钢液，白云石5.1kg/t钢液，返渣4.5kg/t钢液；吹氧约4min之后，根据化渣情况，向转炉中补加石灰8.6kg/t钢液；共计加入新渣料25.6kg/t钢液；
在吹炼过程中采用高-低-高-低的枪位控制模式具体为：开吹3min内先将枪位降至1.95m进行吹炼，快速化渣，其后脱碳期间使用1.65m左右枪位，保持该枪位6.5min，此后保持1.9m枪位3min，最后压枪50s控制枪位为1.0m，根据钢种要求，提枪，测温，出钢；
在吹炼过程中，供氧13.4min，氧枪氧气流量为23800-24000m3/h；并且开吹3min内控制底吹N2流量为380m3/h，中期控制底吹N2流量为230m3/h，吹炼结束前2min控制底吹N2流量为380m3/h；
在整个吹炼过程中不使用副枪测温和测成分，采用单渣法，冶炼过程不起枪，一枪吹炼到终点的冶炼工艺；
吹炼结束后，根据钢种要求确定钢水温度、成分后出钢，终点出钢P含量0.0088％，C含量0.062％；
出钢后进行溅渣操作，并留下渣量的50-100％用于下一炉的冶炼。
实施例3
向所采用的公称吨位为120t的转炉中装入未经三脱预处理的低硅高磷铁水120.0t，废钢20t；其中，铁水中元素重量百分含量为P：0.168％，Si：0.258％，C：4.432％，铁水温度为1230℃，留渣量为100％全留渣。
吹炼过程开吹4min内，向转炉中加入由石灰、白云石、返渣混合而成的一次渣料，一次渣料的加入量为：石灰19.4kg/t钢液，白云石16.5kg/t钢液，返渣4.7kg/t钢液；吹氧约4min之后，根据化渣情况，向转炉中补加石灰9.1kg/t钢液，白云石1.7kg/t钢液，球团矿1.5kg/t钢液；共计加入新渣料48.2kg/t钢液；
在吹炼过程中采用高-低-高-低的枪位控制模式具体为：开吹3min内先将枪位降至1.95m进行吹炼，快速化渣，其后脱碳期间使用1.6m左右枪位，保持该枪位7min，此后保持1.85m枪位3min，最后压枪50s控制枪位为0.9m，根据钢种要求，提枪，测温，出钢；
在吹炼过程中，供氧14min，氧枪氧气流量为23800-24000m3/h；并且开吹3min内控制底吹N2流量为380m3/h，中期控制底吹N2流量为230m3/h，吹炼结束前2min控制底吹N2流量为380m3/h；
在整个吹炼过程中不使用副枪测温和测成分，采用单渣法，冶炼过程不起枪，一枪吹炼到终点的冶炼工艺；
吹炼结束后，根据钢种要求确定钢水温度、成分后出钢，终点出钢P含量0.0099％，C含量0.062％；
出钢后进行溅渣操作，并留下渣量的50-100％用于下一炉的冶炼。
为了更充分地说明本发明的效果，现在以实际测试数据进行相关说明，120t顶底复吹转炉单渣留渣法冶炼P≤0.01％的钢，不同炉次转炉渣料消耗及终点磷含量和脱磷率如表1所示，脱磷率≥94％。
表1转炉渣料消耗及终点磷含量和脱磷率
Figure BDA0001839965060000101

Claims (3)

1.一种采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法，其特征在于，向转炉中装入未经三脱预处理的低硅高磷铁水和废钢，采用单渣法操作进行吹炼，在吹炼过程中分两次加入造渣料，并且在吹炼过程中采用高-低-高-低的枪位控制模式，在吹炼过程中供氧供氮；吹炼结束后出钢，出钢后进行溅渣，溅渣后留渣用于下一炉的冶炼；
所述造渣料包括：返渣和新渣料，所述新渣料包括石灰、白云石和烧结矿；所述方法能够在控制石灰消耗≤30kg/t钢液、新渣料消耗≤50kg/t钢液的前提下，实现终点钢水的元素重量百分含量为C>0.06％、P≤0.01％，脱磷率≥94％；
所述低硅高磷铁水中各元素的重量百分含量为：Si为0.14-0.26％、P为0.15-0.20％；控制向转炉中装入的所述低硅高磷铁水的温度在1230℃以上；
所述在吹炼过程中分两次加入造渣料具体为：吹炼过程开吹4min内，向转炉中加入由石灰、白云石、返渣混合而成的一次渣料，一次渣料的加入量为：石灰8-20kg/t钢液，白云石4-16kg/t钢液，返渣0-6kg/t钢液；吹氧4min之后，根据化渣情况，选择性地向转炉中补加石灰4-9kg/t钢液，白云石0-4kg/t钢液和球团矿0-3kg/t钢液；
在吹炼过程中采用高-低-高-低的枪位控制模式具体为：吹炼过程开吹3min内枪位控制为1.9-1.95m，然后枪位控制为1.6-1.65m，吹炼结束前2-3min提高枪位至1.85-1.9m，吹炼结束前30-60s控制枪位为0.8-1.1m进行压枪操作；
吹炼过程中供氧供氮，具体为：吹炼过程中供氧13-15min，氧枪氧气流量为23800-24000m3/h；
开吹3min内控制底吹N2流量为380m3/h，中期控制底吹N2流量为230m3/h，吹炼结束前2min控制底吹N2流量为380m3/h；
在整个吹炼过程中不使用副枪测温和测成分，采用单渣法，冶炼过程不起枪，一枪吹炼到终点的冶炼工艺。
2.根据权利要求1所述一种采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法，其特征在于，出钢后进行溅渣，留下渣量的50％-100％用于下一炉的冶炼。
3.根据权利要求1所述一种采用少渣料冶炼高磷铁水生产转炉终点P≤0.01％钢的方法，其特征在于，当终点渣中P2O5含量小于3.5％时，采用连续留渣操作；当终点渣P2O5含量大于3.5％时，将炉渣完全倒掉重造新渣。
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