CN109722499B - 转炉提钒氧氮混吹供气方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转炉提钒氧氮混吹供气方法，顶吹氧气，还包括下述步骤：a、取样：对铁水进行测温，取样化验，得到铁水温度和化学成分；b、修正：根据铁水成分对温度进行修正，得出铁水的计算温度；c、计算：根据铁水的计算温度计算顶部氧气中混入氮气的时间；d、转炉：转炉兑铁，降氧枪吹氧；e、混氮：根据计算出的混入氮气时间向顶部氧气中混入氮气；f、熔池温度达到终点温度，关氧气，关氮气。本方法顶吹氧枪采用纯氧吹炼，铁水中的钒可充分氧化，氧气中混入氮气，减少供氧强度，增加冷却强度，延缓铁水温度的上升速度，使得钒得到充分氧化，同时减少铁水中碳的氧化速度，达到“脱钒保碳”的目的。

Description

转炉提钒氧氮混吹供气方法

技术领域

本发明涉及一种转炉提钒氧氮混吹供气方法，属于冶金技术领域。

背景技术

中国是钒钛磁铁矿大国，主要通过高炉冶炼钒钛磁铁矿得到含钒铁水，国内外主要的含钒铁水提钒方法有中国攀钢早期采用的雾化提钒、俄罗斯丘索夫冶金工厂的空气底吹转炉提钒法、顶底复吹转炉提钒法、南非海威尔德钢钒公司采用的摇包提钒法、新西兰钢铁公司采用的铁水包吹氧提钒法，其中顶底复吹转炉提钒法最为常用。

转炉提钒过程是将含钒铁水兑入提钒转炉，转炉上方安装可向转炉供氧气的可上下移动的氧枪，转炉底部有透气砖，可从底部供氮气、氩气等惰性气体，开炉吹炼时，氧枪下降的过程中打开氧气，氧气与高温铁水接触，铁水点燃，将氧枪下降到离铁水液面1.3m～2.2m的位置，给熔池供氧气，铁水中的碳、硅、锰、铬、钒、钛等元素与氧气接触进行氧化，形成氧化物，上浮进入渣中，钒氧化形成钒的高价氧化物进入渣中形成钒渣。转炉提钒过程是一个选择氧化过程，存在碳钒转化温度，温度大约1360℃，当熔池温度低于1360℃时，钒优先于碳发生氧化反应，以钒的氧化为主，碳的氧化较慢，当熔池温度高于1360℃时，碳优先于钒氧化，碳的氧化速度大于钒的氧化速度。提钒过程中向熔池加入冷却剂，使溶池温度上升速度变慢，使铁水钒充分氧化。转炉提钒过程中由于铁水碳和硅在钒氧化的同时进行了氧化，导致提钒后半钢的碳低、硅低，半钢的化学热源下降，影响下步转炉炼钢操作。

在提钒过程中，顶吹氧气混入氮气，可使熔池的温度上升速度变慢，有利于钒的充分氧化。但对于碳低、硅低、温度低的铁水，本来铁水热源不足，在提钒过程中氧气混入氮气，由于氮气具有冷却作用，低碳低硅低温度的热值损失加大，需要氧化更多的碳来保证终点温度，导致半钢碳低，半钢质量差，影响下步转炉炼钢操作。

铁水的热源，主要由化学热源和物理热源组成。其中铁水温度为物理热源，铁水的碳、硅等成分为化学热源，在转炉提钒供气过程中，铁水的碳、硅氧化产生热，根据经验，铁水碳质量分数每0.01％氧化可产生1℃的温度，铁水硅质量分数每0.01％氧化可产生4℃的铁水温度。

中国专利、公布号为CN102127613A的名称为一种转炉复合喷吹提钒方法，属于冶金行业转炉提钒技术领域。利用氧气与氮气的混和气体替代纯氧对含钒铁水进行复合喷吹，同时配合转炉底吹氮气或其它惰性气体进行提钒，通过降低对熔池所提供气体介质中的氧气浓度，同时保证熔池搅拌所需要的供气压力，以确保吹炼过程熔池温度平稳上升，同时满足提钒动力学条件的需要。该专利方法可增加提钒冷却强度，降低提钒升温速度，有利于铁水钒的氧化，但对于碳低、硅低、温度低的铁水，会存在半钢碳低，半钢条件差的问题。

中国专利、公布号为CN103773917B的名称为一种含钒铁水提钒炼钢的冶炼方法，其将含钒铁水经转炉炼钢工序、精炼工序和连铸工序进行冶炼，所述转炉炼钢工序为：(1)提钒：含钒铁水在转炉内采用氮氧复合喷吹进行吹炼，喷吹过程温度控制在1340℃～1400℃，直至铁水中钒含量≤0.05wt％时停止喷吹；(2)回收钒渣：倾斜转炉，通过捞渣或扒渣方式回收转炉内的钒渣；(3)炼钢：回收钒渣后的钢水在转炉内进行炼钢吹炼，吹炼采用氮氧复合喷吹；吹炼过程根据钢种要求加入造渣剂、控制吹炼终点。该专利提到“含钒铁水在转炉内采用氮氧复合喷吹进行吹炼”，但对碳低、硅低、温低的铁水，会导致半钢质量差的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是不同铁水条件的氧氮混提钒的半钢质量难控制和低碳低硅低温铁水转炉提钒半钢质量差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：转炉提钒氧氮混吹供气方法，采用转炉提钒，顶吹氧气，还包括下述步骤：

a、取样：对铁水进行测温，取样化验，得到铁水温度和化学成分；

b、修正：根据铁水成分对温度进行修正，得出铁水的计算温度；

c、计算：根据铁水的计算温度计算氧气中混入氮气的打开时间；

d、转炉：转炉兑铁，降氧枪吹氧；

e、混氮：根据计算出的混入氮气时间向顶部氧气中混入氮气；

f、铁水温度达到终点温度，先关氧气，再关混入氧气的氮气即可。

其中，上述方法中步骤c中的铁水成分对温度的修正具体为：铁水含碳质量分数以4.40％为基数，碳的质量分数每比4.40％低0.01％，铁水温度减少1℃；碳的质量分数每比4.40％高0.01％，铁水温度增加1℃；且硅质量分数以0.15％为基数，硅的质量分数每比0.15％低0.01％，铁水温度减少4℃，硅的质量分数每比0.15％高0.01％，铁水温度增加4℃。

其中，上述方法中步骤b中铁水温度每比1300℃低20℃，在打开氧气时间的基础上推迟1分钟后再打开氮气，且铁水温度≥1300℃，在氧枪下枪打开氧气同时打开氮气开关供氮气。

其中，上述方法中步骤d中的供氧强度1.5～3.5m³/min.t。

其中，上述方法中步骤e中向氧气中混入氮气时，使得氧气和氮气之和的供气强度为1.5～3.5m³/min.t。

进一步，上述方法中步骤e中混入氮气占氧气和混入氮气的总和之比为10％～50％。

其中，上述方法中步骤f中的最终温度为1360～1400℃。

其中，上述方法中顶部氧气和氮气的混和气体压力为0.7～1.0MPa。

本发明的有益效果是：本方法主要通过顶吹氧气混入氮气，可降低提钒熔池供氧强度，减缓熔池的温度上升速度，使铁水钒充分氧化，减少铁水碳的氧化。该方法可有效缓解铁水碳低硅低温度低的铁水条件下，半钢质量差的问题。同时对于铁水碳低、硅低、温度低的铁水，顶吹氧枪采用纯氧吹炼，此时铁水中的钒可得到充分氧化，氧气中混入一定比例的氮气，减少供氧强度，增加冷却强度，延缓熔池温度的上升速度，在铁水钒得到充分氧化的同时，减少铁水碳的氧化速度，从而达到“脱钒保碳”的目的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

本发明的一种转炉提钒氧氮混吹供气方法，采用转炉提钒，顶吹氧气，还包括下述步骤：

a、取样：对铁水进行测温，取样化验，得到铁水温度和化学成分；

b、修正：根据铁水成分对温度进行修正，得出铁水的计算温度；

c、计算：根据铁水的计算温度计算氧气中混入氮气的打开时间；

d、转炉：转炉兑铁，降氧枪吹氧；

e、混氮：根据计算出的混入氮气时间向顶部氧气中混入氮气；

f、铁水温度达到终点温度，先关氧气，再关混入氧气的氮气即可。本领域技术人员应该理解的是，本方法是结合现有技术顶吹氧，底吹氮的冶炼方式，同时进一步将顶部氧气管上连接有一氮气管，通过切断阀实现顶部氮气与氧气的混合。同时本方法通过在顶吹氧气混入氮气，可降低提钒熔池供氧强度，减缓熔池的温度上升速度，使铁水钒充分氧化，减少铁水碳的氧化。同时对于铁水碳低、硅低、温度低的铁水，顶吹氧枪采用纯氧吹炼，此时铁水中的钒可得到充分氧化，氧气中混入一定比例的氮气，减少供氧强度，增加冷却强度，延缓熔池温度的上升速度，在铁水钒得到充分氧化的同时，减少铁水碳的氧化速度，从而达到“脱钒保碳”的目的。

优选的，上述方法中步骤c中的铁水成分对温度的修正具体为：铁水含碳质量分数以4.40％为基数，碳的质量分数每比4.40％低0.01％，铁水温度减少1℃；碳的质量分数每比4.40％高0.01％，铁水温度增加1℃；且硅质量分数以0.15％为基数，硅的质量分数每比0.15％低0.01％，铁水温度减少4℃，硅的质量分数每比0.15％高0.01％，铁水温度增加4℃。本领域技术人员应该理解的是，本方法通过步骤a已测出现有铁水的温度，由于碳和硅在氧化时，均可达到升温的目的。发明人根据经验得出在铁水中的碳和硅的含量影响铁水温度的具体情况，便于准确计算顶部氧气混入氮气的时间，也即是铁水换算后的准确温度。通过步骤a测出铁水的实际温度，在根据铁水中碳和硅的含量计算出铁水的计算温度，具体计算为铁水含碳质量分数以4.40％为基数，碳的质量分数每比4.40％低0.01％，铁水温度减少1℃；碳的质量分数每比4.40％高0.01％，铁水温度增加1℃；且硅质量分数以0.15％为基数，硅的质量分数每比0.15％低0.01％，铁水温度减少4℃，硅的质量分数每比0.15％高0.01％，铁水温度增加4℃。

优选的，上述方法中步骤b中铁水温度每比1300℃低20℃，在打开氧气时间的基础上推迟1分钟后再打开氮气，且铁水温度≥1300℃，在氧枪下枪打开氧气同时打开氮气开关供氮气。本领域技术人员应该理解的是，通过铁水中的碳和硅的含量计算出的铁水计算温度再与标准1300℃对对比，当铁水的计算温度每比1300℃低20℃，在打开氧气时间的基础上推迟1分钟后再打开氮气，也即是铁水温度比1300℃低20℃，在打开氧气时间的基础上推迟1分钟后再打开氮气，而铁水的计算温度比1300℃低40℃，在打开氧气时间的基础上推迟4分钟后再打开氮气，依次类推计算即可。铁水的计算温度≥1300℃，在氧枪下枪打开氧气同时打开氮气开关供氮气。

优选的，上述方法中步骤d中的供氧强度1.5～3.5m³/min.t。

优选的，上述方法中步骤e中向氧气中混入氮气时，使得氧气和氮气之和的供气强度为1.5～3.5m³/min.t。

优选的，上述方法中步骤e中混入氮气占氧气和混入氮气的总和为10％～50％。本领域技术人员应该理解的是，上述占比10％～50％应为混入氮气占氧气和混入氮气的总和体积分数。

优选的，上述方法中步骤f中的最终温度为1360～1400℃。

优选的，上述方法中顶部氧气和氮气的混和气体压力为0.7～1.0MPa，便于钒的转换，进而降低铁水中钒含量。

实施例1

提钒转炉提钒，铁水装入量220吨，铁水碳4.50％，硅0.21％，温度1220℃，顶吹氧气，底吹氮气，顶吹氧气供氧强度2.80m³/h·t，压力0.80MPa，底吹氮气供气强度0.050m³/h·t，加入冷却剂7.2吨。供氧2.3分钟后氧气中混入氮气，氧气和氮气之和的供气强度2.95m³/h·t，氮气供气强度占氧气和氮气之和的比例为35％，氧气中混入氮气后的压力为0.85Mpa。吹炼6分钟45秒后结束吹炼，提氧枪过程中关氧气，再关氮气。制得的半钢温度1385℃，半钢中碳3.82％，半钢中钒0.025％。

实施例2

提钒转炉提钒，铁水装入量141吨，铁水碳4.15％，硅0.18％，温度1250℃，顶吹氧气，底吹氮气，顶吹氧气供氧强度2.14m³/h·t，压力0.75MPa，底吹氮气供气强度0.045m³/h·t，加入冷却剂4.5吨。供氧3.15分钟后氧气中混入氮气，氧气和氮气之和的供气强度2.20m³/h·t，氮气供气强度占氧气和氮气之和的比例为20％，氧气中混入氮气后的压力为0.80MPa。吹炼6分钟15秒后结束吹炼，提氧枪过程中关氧气，再关氮气。制得的半钢温度1380℃，半钢中碳3.72％，半钢中钒0.022％。

实施例3

提钒转炉提钒，铁水装入量300吨，铁水碳4.45％，硅0.20％，温度1330℃，顶吹氧气，底吹氮气，底吹氮气供气强度0.055m³/h·t，加入冷却剂12.3吨。先打开氮气开关，氧枪下枪时过程中打开氧气开关，氧气和氮气之和的供气强度3.00m³/h·t，氮气供气强度占氧气和氮气之和的比例为50％。吹炼5分钟50秒后结束吹炼，提氧枪过程中关氧气，再关氮气。制得的半钢温度1390℃，半钢中碳3.75％，半钢中钒0.028％。

Claims (6)

1.转炉提钒氧氮混吹供气方法，采用转炉提钒，顶吹氧气，其特征在于还包括下述步骤：

a、取样：对铁水进行测温，取样化验，得到铁水温度和化学成分；

b、修正：根据铁水成分对温度进行修正，得出铁水的计算温度；

c、计算：根据铁水的计算温度计算顶部氧气中混入氮气的时间；

d、转炉：转炉兑铁，降氧枪吹氧；

e、混氮：根据计算出的混入氮气时间向顶部氧气中混入氮气；

f、铁水温度达到终点温度，先关氧气，再关混入氧气的氮气即可；

且步骤b中的铁水成分对温度的修正具体为：铁水含碳质量分数以4.40％为基数，碳的质量分数每比4.40％低0.01％，铁水温度减少1℃；碳的质量分数每比4.40％高0.01％，铁水温度增加1℃；且铁水含硅质量分数以0.15％为基数，硅的质量分数每比0.15％低0.01％，铁水温度减少4℃，硅的质量分数每比0.15％高0.01％，铁水温度增加4℃；

步骤c中铁水温度每比1300℃低20℃，在打开氧气时间的基础上推迟1分钟后再打开氮气，且铁水温度≥1300℃，在氧枪下枪打开氧气同时打开氮气开关供氮气。

2.根据权利要求1所述的转炉提钒氧氮混吹供气方法，其特征在于：步骤d中的供氧强度1.5～3.5m³/min.t。

3.根据权利要求1所述的转炉提钒氧氮混吹供气方法，其特征在于：步骤e中向氧气中混入氮气时，使得氧气和氮气之和的供气强度为1.5～3.5m³/min.t。

4.根据权利要求3所述的转炉提钒氧氮混吹供气方法，其特征在于：步骤e中混入氮气占氧气和混入氮气的总和之比为10％～50％。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的转炉提钒氧氮混吹供气方法，其特征在于：步骤f中的最终温度为1360～1400℃。

6.根据权利要求1所述的转炉提钒氧氮混吹供气方法，其特征在于：顶部氧气和氮气的混和气体压力为0.7～1.0MPa。