CN110423856A

CN110423856A - 一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法

Info

Publication number: CN110423856A
Application number: CN201910594720.8A
Authority: CN
Inventors: 亓伟伟; 常立忠; 孙建卫; 王海军; 李松; 周俐; 魏义胜; 何飞; 刘洪银; 赵圣功; 郝帅
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2019-11-08
Anticipated expiration: 2039-07-03
Also published as: CN110423856B

Abstract

本发明公开了一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，属于炼钢技术领域。本发明先对铁水的成份进行检测，并根据铁水中[Si]的含量，向铁水中加入添加剂，所述的添加剂包括石灰和污泥球；添加剂的加入量为M，M基于铁水成分定量调整转炉脱磷过程石灰、污泥球加入量的方法，配合合适的氧枪操作制度，从而使脱磷渣早化渣、化好渣，提升转炉脱磷效率。

Description

一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地说，涉及一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法。

背景技术

随着时代的不断发展，人们对于高品质纯净钢的要求也在不断提升，怎样才能够高效、快速、稳定地生产出高质量钢是目前冶金工作者共同关心的问题。磷作为大部分钢种中的有害元素，对于钢的品质会产生很大的影响。转炉以铁水和废钢为原料，以石灰、轻烧白云石等原辅料为造渣剂，向炉内吹氧进行冶炼。转炉冶炼的主要目的是脱磷、脱碳、升温。转炉过程的脱磷反应可以用式(1)表示，该反应是放热反应，低温有利于脱磷反应的正向进行。利用转炉吹炼初期的低温环境营造一定碱度的氧化性炉渣高效脱磷，然后倒炉去除大部分的富磷炉渣，降低整体系统的磷含量，有利于提高后期炉渣的脱磷能力并降低回磷的几率。

2[P]+5(FeO)+4(CaO)＝(4CaO·P₂O₅)+[Fe]+Q(1)

纵观国内外现有的炼钢工艺，大部分的脱磷工作都是在转炉内进行的。众多的生产企业也对此开展了深入研究，专利申请号：201310108250.2提出了一种利用半钢炼钢用富集污泥球及半钢炼钢造渣方法，该方法认为通过调控污泥球，能尽快造好精炼能力强的渣，从而可以尽快造好精炼能力强的渣，来加快脱磷渣快速融化。该发明操作方便，成本低，脱磷效果好，此方法在一定程度上可以加速化渣，但没有考虑因铁水成分变化(尤其是[Si]含量变化) 而引起的转炉热量变化，仍然凭借转炉操作工经验加入造渣剂量的方式。

同时，小型转炉容量小、炉容比小；加之我国目前低磷铁矿少，进口矿石成本较高，采用高磷铁矿进行冶炼，则转炉冶炼过程铁水磷含量高，炉内磷负荷大，给脱磷带来难度；而入炉铁水温度低、硅含量低不能保证炉内充足的热量，对于转炉冶炼前期快速成渣造成一定的影响，进而影响脱磷效果。

因此，需要一种能够基于铁水成分定量调整转炉脱磷过程石灰、污泥球加入量的方法，配合合适的氧枪操作制度，从而使脱磷渣早化渣、化好渣，提升转炉脱磷效率。

经检索：发明创造的名称为：一种转炉低成本冶炼工艺(申请号：CN201310248732.8，申请日：2013-06-21)，该冶炼工艺将转炉吹氧过程分为两个阶段：第一阶段为高效脱磷阶段，吹氧量控制在13～18Nm³/t铁，吹炼结束倒出部分富磷渣，停吹提枪的同时加入了3～5kg/t铁污泥球团，确保顺利倒渣，倒渣率为40％～80％；第二阶段为少渣脱碳阶段，转炉吹炼终点采用留渣出钢。该冶炼工艺，转炉石灰消耗为10～20kg/t钢，轻烧白云石消耗5～12kg/t钢，可将终点钢水磷含量稳定控制在0.013％以下，转炉过程脱磷率在85％以上。该技术虽然降低了石灰和轻烧白云石的使用量，但是脱磷效率有待进一步的提高。

此外，发明创造的名称为：一种半钢转炉炼钢的方法(CN201310653566.X，申请日：2013-12-06)，该专利将半钢兑入炼钢转炉内，加入造渣材料和锰矿进行供氧吹炼，其中，在所述半钢兑入炼钢转炉内之前向所述半钢中加入脱磷剂进行脱磷，并在脱磷后进行扒渣，使得所述半钢在兑入炼钢转炉内之前的磷的含量≤0.05wt％。该发明虽然提高了钢中锰的含量，但是针对脱磷的效果却很有限。

发明内容

1.要解决的问题

本发明的目的在于针对现有技术中低温、低硅铁水的冶炼难度大的问题，提供了一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，基于低温铁水成分定量调整转炉脱磷过程石灰、污泥球加入量的方法，配合合适的氧枪操作制度，从而针对低温铁水进行有效冶炼，并冶炼出温度合格、成份达标的钢水。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，先对铁水的成份进行检测，并根据铁水中[Si]的含量，向铁水中加入添加剂，所述的添加剂包括石灰和污泥球；添加剂加入量为 M如下：

本发明根据铁水成分定量调整转炉脱磷过程石灰、污泥球加入量，针对低温铁水进行有效冶炼，使脱磷渣早化渣、化好渣，提升转炉脱磷效率，并冶炼出温度合格、成份达标的钢水。

优选地，吹炼过程中吹炼的氧气压力逐渐减小。

优选地，石灰的加入量M₁如下：

优选地，污泥球的加入量M₂如下：

优选地，石灰的加入制度为：石灰分两次加入至铁水中，其中第一次的加入量为2/3M₁，等待2min中，将剩余1/3M₁的石灰在5min内均匀加入。

优选地，污泥球采用多批次加入，其中污泥球每批加入量为2.5～3.0kg/t钢。

优选地，氧枪吹炼初期的吹炼压力为P_初，且吹炼末期的吹炼压力为P_末，P_末＝0.55～0.66P 初。

优选地，污泥球成份的质量百分比为Fe₂O₃：87.35％，CaO：4.13％，SiO₂：3.18％，ZnO： 1.13％，MgO：0.925％，MnO：0.835％，Al₂O₃：0.707％，Na₂O：0.448％，K₂O：0.316％，其余为不可避免的杂质。

优选地，冶炼过程中的总氧量为56.25～63.75m³/t钢。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，基于铁水成分定量调整转炉脱磷过程石灰、污泥球加入量，针对低温铁水进行有效冶炼，针对低温低硅铁水，冶炼出温度合格、成份达标的钢水；从而解决低温、低硅铁水脱磷保碳保温的矛盾问题。

(2)本发明的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，添加剂中包括石灰、污泥球，并通过控制合理的配比，并且针对低温、低硅铁水进行有效地冶炼，从而冶炼得到高碳、低磷并且终点温度合格的钢水。

(3)本发明的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，通过设定合理的氧气吹炼制度，以及氧枪的吹炼位置，使脱磷渣早化渣、化好渣，提升转炉脱磷效率，并冶炼出温度合格、成份达标的钢水。

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，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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；而且，各个实施例之间不是相对独立的，根据需要可以相互组合，从而达到更优的效果。因此，以下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。

本发明的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，高炉出铁后对铁水的成份进行检测，并通过检测的铁水成份计算出炼钢添加剂的量。本发明的一种转炉脱磷的方法，先对铁水的成份进行检测，并根据铁水中[Si]的含量，向铁水中加入添加剂，所述的添加剂包括石灰和污泥球；添加剂的加入量M如下：

值得说明的是：污泥球成份的质量百分比为Fe₂O₃：87.35％，CaO：4.13％，SiO₂：3.18％， ZnO：1.13％，MgO：0.925％，MnO：0.835％，Al₂O₃：0.707％，Na₂O：0.448％，K₂O：0.316％，其余为不可避免的杂质。

添加剂M＝M₁+M₂，具体说明如下：石灰的加入量M₁如下：

而，污泥球的加入量M₂如下：

M：石灰(CaO)和污泥球(Sludge Ball)的加入量，Kg。

根据铁水成分和冶炼钢种需求，不需要进行铁水预处理的，直接根据铁水成分计算出石灰和污泥球加入量，需要铁水预处理的，根据预处理后的铁水成分，计算石灰、污泥球的加入量。进而进行转炉脱磷。

以生产65Mn钢为例，检测本炉铁水温度1284℃，铁水成分：4.264％C、0.38％Si、0.243％Mn、 0.142％P、0.024％S，铁水量39.2t，加入废钢0.8t，计算得到石灰的加入量为(M₁)为1520kg、污泥球的加入量为(M₂)为1368kg；此外，在冶炼过程中还需要加入粒钢和镁球，其中粒钢的加入量为476kg、镁球的加入量为368kg。其中，粒钢成份的质量份如下：C：1～3份，Fe：80～90份，Fe₂O₃：10～15份。

冶炼过程中，并且污泥球采用分多批的方式加入，其中污泥球的粒度为3～5cm，每批加入量为2.5～3.0kg/t钢；冶炼具体步骤为：上炉钢水出钢、倒渣后，检查炉衬转炉机械、电气设备是否正常，摇炉加0.8t废钢、兑39.2t铁水，随后将转炉炉身摇正，降氧枪开吹，24s氧枪枪位逐步降低至1377mm，枪压1.0MPa，即氧枪吹炼初期的吹炼压力为P_初＝1.0MPa，加入第一批造渣料(石灰、镁球、白云石、污泥球)，其中石灰加入1014kg、镁球310kg，粒钢一次全部加入，污泥球暂时不加。

冶炼1min35s时开始降低氧枪枪压，冶炼2min10s时氧枪枪压降低至0.65MPa，此过程枪位保持不变。冶炼2min20s时加入110kg污泥球，调整炉渣流动性，3min20s加入108kg污泥球，同时提升氧压，15s后氧压提升至0.74MPa，3～5min后加入第二批造渣料；3min40s加入105kg污泥球，4min2s加入105kg污泥球，4min22s加入100kg污泥球，随后每隔20s 加入120kg污泥球，直至1368kg全部加入。吹炼至4min50s时，枪位提升至1420mm，且氧枪枪压保持不变。冶炼至5min30s时，氧枪枪压逐步降低，当冶炼至6min25s时枪压降低至 0.56MPa，此过程保持枪位不变，冶炼至7min时，氧枪枪位提升，20s后升至1524mm，氧枪枪压保持不变。冶炼至9min时，将余下的石灰、镁球全部加入，并降低枪位至1440mm，冶炼至9min50s提升氧枪，10s后氧枪枪位至1610mm，过程枪压保持不变。冶炼至10min50s 降氧枪，冶炼至11min38s氧位降低至1116mm，枪压不变，冶炼至12min10s增大枪压并抬枪， 4s内将枪压增大至1.10MPa，随后关闭氧枪提升至最高位。P_末是指6min25s～12min10s的冶炼末期的氧枪压力，控制P_末＝0.55～0.66P_初，本实施例为P_末＝0.56P_初。

本40t转炉全程吹炼时间12min14s。倒炉，测温、取样，并确定是否补吹或出钢；出钢、脱氧合金化，然后进行溅渣护炉。

出钢温度1653℃，并控制冶炼后的一次拉碳成分为：0.214％C、0.007％Si、0.101％Mn、 0.015％P、0.015％S。从而实现了在极端条件下的低温和低硅的铁水，通过合理的转炉冶炼得到高碳、低磷并且终点温度合格的钢水。

枪位、氧压，在不喷溅的基础上，适当降低氧压，提高枪位；末期注意压枪时间不能过早。本发明的一种转炉脱磷的方法，通过对铁水的成份进行检测，基于铁水成分定量调整转炉脱磷过程石灰、污泥球加入量的方法，配合合适的氧枪操作制度，从而使脱磷渣早化渣、化好渣，进而控制FeO含量为15～25％，碱度R＝5～6；当碱度过低时，CaO的浓度成为限制性因素；当碱度较高时，发现脱磷率随着FeO含量变化很明显，说明此时影响脱磷率的主要因素是FeO含量。当FeO含量较低时，碱度较高，会使整个熔渣熔点高，在低温下不易熔化，流动性差，钢水中的磷在界面反应收到限制，这时[O]和[P]的扩散成为反应的限制性因素。当w(FeO)＝20％，R＝5～6脱磷率最大，且熔渣流动性较好；可以提升转炉脱磷效率。本发明针对极端条件下的低温和低硅的铁水，通过合理的转炉冶炼得到高碳、低磷并且终点温度合格的钢水。

Claims

1.一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：先对铁水的成份进行检测，并根据铁水中[Si]的含量，向铁水中加入添加剂，所述的添加剂包括石灰和污泥球；添加剂的加入量M如下：

2.根据权利要求1所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：吹炼过程中吹炼的氧气压力逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：石灰的加入量M₁如下：

4.根据权利要求1所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：污泥球的加入量M₂如下：

5.根据权利要求1所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：石灰的加入制度为：石灰分两次加入至铁水中，其中第一次的加入量为2/3M₁，等待2min中，将剩余1/3M₁的石灰在5min内均匀加入。

6.根据权利要求1所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：污泥球采用多批次加入，其中污泥球每批加入量为2.5～3.0kg/t钢。

7.根据权利要求2所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：氧枪吹炼初期的吹炼压力为P_初，且吹炼末期的吹炼压力为P_末，P_末＝0.55～0.66P_初。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：污泥球成份的质量百分比为Fe₂O₃：87.35％，CaO：4.13％，SiO₂：3.18％，ZnO：1.13％，MgO：0.925％，MnO：0.835％，Al₂O₃：0.707％，Na₂O：0.448％，K₂O：0.316％，其余为不可避免的杂质。

9.根据权利要求1～7任意一项所述的一种低温、低硅铁水脱磷拉碳的冶炼方法，其特征在于：冶炼过程中的总氧量为56.25～63.75m³/t钢。