CN110527785A - 半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺 - Google Patents

半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,属于炼钢技术领域。本发明采用转炉双渣冶炼的方法,上炉留渣后进行溅渣操作,然后向炉内加入造渣材料控制初渣碱度在1.5‑1.8之间,兑铁后进行第一次造渣吹炼,控制炉内铁水温度在1350‑1500℃时倒炉放渣,然后加入造渣材料进行第二次造渣吹炼,第二次造渣吹炼过程分批次加入锰矿进行合金化,控制终渣碱度在2.5‑3.5之间,控制终点钢水温度1610‑1660℃之间出钢。本发明锰矿直接合金化工艺在保证转炉脱磷效果的同时,提高终点钢水锰含量,且具有较高的锰收率。

Description

半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺
技术领域
本发明属于炼钢技术领域,具体涉及半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺。
背景技术
在炼钢生产中,锰是必须的合金化元素,对提高钢材质量和改善钢材性能具有重要作用。目前多数钢铁企业均通过在出钢过程或者精炼时加入锰铁合金对钢水进行锰的合金化操作。而锰系合金的制造过程主要使用富锰矿,且是个高耗能、高污染的过程,不仅制造成本高,对环境污染也大。因此,锰系合金价格往往较高,炼钢锰合金化成本较高。锰矿直接合金化是指直接用锰合金元素氧化物(锰矿)作为合金化添加剂,加入炼钢转炉内,在一定的工艺条件下,通过钢中元素或配加还原剂还原,使锰矿中的锰在吹炼终点时尽可能进入钢液,从而达到合金化的目的。与传统的使用铁合金方法相比,锰矿直接合金化可省去专门炼制铁合金的设备和能源消耗,降低钢的合金化成本。
在现有的专利技术中已有采用锰矿直接合金化技术报道,如专利文献CN105838843A公开了一种锰矿直接合金化应用于转炉炼钢工艺,转炉炼钢工艺采用一次拉碳法,终渣FeO含量13%~15%,平均冶炼周期12.3min,在转炉炼钢冶炼开始后的4min~10min内分批次将锰合金矿加入炉内,每炉锰合金矿的加入量:10~14公斤/吨钢,终点碳含量:C≥0.08%;终点温度1650℃~1680℃,终点余锰含量增加0.16%~0.20%,其中所述的锰合金矿中锰元素含量重量百分比至少为44.2%。该发明对锰矿中TMn要求较高,且未说明转炉渣量、钢水磷含量控制情况,锰矿中锰的收得率较低。专利文献CN104878158A公开了一种提高锰矿直接合金化钢水锰收得率的方法,该方法把锰矿、石灰或轻烧白云石、无烟煤或焦炭经过烘干、破碎、磨细后,按照重量百分比:锰矿50~90%,石灰或轻烧白云石0~20%,无烟煤或焦炭10~30%制成的混合料作为外层粉剂,把按照上述混合料1/3~1/4的铝粉或硅粉作为内部粉剂制成包芯线,并将包芯线在精炼工序钢包进站时进行喂线。该发明虽然能获得较高的锰收得率,但是生产成本较高,且存在温降大、可能喷溅等问题。专利文献CN108411065A公开了一种应用锰矿进行锰合金化的方法及装置,具体为一种熔融电解方法还原锰矿中锰的方法,通过此项技术向熔渣加入锰矿3~10Kg/吨钢,利用电解熔融还原,可以向钢液增加0.1%~0.2%(重量百分比)的锰含量。该方法对锰矿要求较高,且工业生产成本较高。
炼钢转炉承担脱磷任务,为保证脱磷效果要求有较大渣量和较高氧化性,而锰矿转炉直接合金化工艺要求较小渣量和较低的炉渣氧化性,两者存在一定的矛盾关系。国内某钢铁企业采用半钢冶炼,含钒铁水经提钒后得到的半钢中硅、锰等发热成渣元素含量为痕迹,且半钢的碳、温度偏低脱磷效果较差,因此采用半钢冶炼转炉锰矿直接合金化工艺更有难度,且未见采用半钢冶炼进行转炉锰矿直接合金化的文献报道。
发明内容
本发明为解决上述存在的技术问题,提供半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,步骤包括:采用转炉双渣冶炼的方法,上炉留渣后进行溅渣操作,然后向炉内加入造渣材料控制初渣碱度在1.5-1.8之间,兑铁后进行第一次造渣吹炼,控制炉内铁水温度在1350-1500℃时倒炉放渣,然后加入造渣材料进行第二次造渣吹炼,第二次造渣吹炼过程分批次加入锰矿进行合金化,控制终渣碱度在2.5-3.5之间,控制终点钢水温度1610-1660℃之间出钢。
其中,所述锰矿的成分含量按照重量百分比计为TMn:26%-40%、TFe:6%-9%、SiO2:12%-19%、CaO:11%-15%、P≤0.050%、S≤0.30%,其余为杂质。
其中,二次造渣吹炼1-2min后加入第一批锰矿,锰矿加入量为8-10kg/t钢,二次造渣吹炼4-5min后加入第二批锰矿,加入量为4-6kg/t钢。
其中,二次造渣开始吹炼时加入造渣材料为10-15kg/t钢高镁石灰和10-15kg/t钢活性石灰。
其中,吹炼过程顶吹氧枪供气强度为3-4m3/t·min。
其中,开始吹炼到倒炉放渣底吹供气强度为0.1-0.2m3/t·min,倒炉放渣及出钢过程底吹供气强度降低为0.03-0.05m3/t·min。
其中,二次造渣后底吹供气强度为0.08-0.15m3/t·min。
其中,第一次造渣吹炼后放渣量为炉内渣量的60%以上。
其中,本发明半钢的成分以质量分数包括C为3.4%~4.0%,硅、锰含量均为痕迹,S为≤0.015%,P为0.060%~0.080%。
其中,所述转炉终点炉渣的成分按照重量百分比计包括CaO:40%-45%、SiO2:12%-15%、MgO:10%-14%、TFe:16%-22%、P:0.50%-0.90%、S:0.010%-0.080%。
本发明的有益效果:
本发明锰矿直接合金化工艺通过双渣法冶炼,在前期造渣脱磷后,二次造渣时少渣冶炼加入锰矿进行还原,在保证转炉脱磷效果的同时,提高终点钢水锰含量,且具有较高的锰收率。
具体实施方式
本发明转炉炼钢主原料是钒钛磁铁矿经过专用转炉脱硫提钒后的半钢,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,导致半钢炼钢条件下形成初期渣所需时间长,脱磷率低。
本发明提供半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,具体步骤包括:
采用转炉双渣冶炼的方法,上炉留渣后进行溅渣操作,然后向炉内加入造渣材料控制初渣碱度在1.5-1.8之间,兑铁后进行第一次造渣吹炼,控制炉内铁水温度在1350-1500℃时倒炉放渣,然后加入造渣材料进行第二次造渣吹炼,第二次造渣吹炼过程分批次加入锰矿进行合金化,控制终渣碱度在2.5-3.5之间,控制终点钢水温度1610-1660℃之间出钢。
本发明控制初渣碱度在1.5-1.8之间,有利于前期脱磷和控制炉渣流动性,进而更多放出富磷炉渣,控制终渣碱度在2.5-3.5之间,是为了促进二次造渣后期脱磷以及后续溅渣护炉的需要。
本发明吹炼过程采用顶底复吹工艺,顶吹氧枪供气强度为3-4m3/t·min,第一次开始吹炼到倒炉放渣底吹供气强度为0.1-0.2m3/t·min,倒炉放渣及出钢过程底吹供气强度降低为0.03-0.05m3/t·min,二次造渣后底吹供气强度为0.08-0.15m3/t·min。
上述吹氧工艺的总体原则是:一次造渣加强炉内搅拌,促进渣-钢间界面反应,进而促进脱磷;二次造渣采用该底吹强度是为了加强炉内搅拌,促进渣-钢间界面反应,实现提高锰回收率和促进脱磷;倒炉放渣及出钢过程降低底吹供气强度是为了减少钢液翻腾,减少温降和安全考虑。
以下通过实施例对本发明作进一步的说明。其中,实施例中用到的活性石灰、高镁石灰、酸性复合造渣剂均为半钢炼钢常用辅料,可通过常规渠道购买。
实施例1
某厂120t转炉采用半钢炼钢,入炉半钢磷含量为0.080%。
采用本发明进行冶炼,上一炉留渣5t,留渣后溅渣,溅渣结束后向炉内加入酸性复合造渣剂控制初渣碱度为1.5,然后兑铁,兑铁后下枪吹炼,吹炼过程顶吹氧枪供气强度为3m3/t·min,底吹供气强度为0.1m3/t·min,并在炉内铁水温度在1350℃时倒炉放渣,倒炉放渣底吹供气强度降低为0.03m3/t·min,放渣后进行二次造渣吹炼,吹炼过程顶吹氧枪供气强度为3m3/t·min,底吹供气强度为0.15m3/t·min,开始吹炼时加入高镁石灰10kg/t钢和活性石灰15kg/t钢,吹炼1min后加入第一批锰矿(TMn:26%、TFe:9%、SiO2:19%、CaO:15%、P:0.030%、S:0.10%,其余为杂质。),锰矿加入量为8kg/t钢,二次造渣吹炼4min后加入第二批锰矿(组分与第一批相同),加入量为6kg/t钢,终渣碱度控制在2.5,在终点钢水温度为1610℃时停止吹炼并出钢。
按照该工艺得到终点钢水锰含量为0.30%,锰矿中锰收得率为70%,终点钢水磷含量为0.010%,且吨钢辅料消耗(活性石灰+高镁石灰+复合渣)仅为29kg。
实施例2
某厂120t转炉采用半钢炼钢,入炉半钢磷含量为0.090%。
采用本发明进行冶炼,上一炉留渣5t,留渣后溅渣,溅渣结束后向炉内加入酸性复合造渣剂控制初渣碱度为1.8,然后兑铁,兑铁后下枪吹炼,吹炼过程顶吹氧枪供气强度为4m3/t·min,底吹供气强度为0.2m3/t·min,并在炉内铁水温度在1500℃时倒炉放渣,倒炉放渣底吹供气强度降低为0.03-0.05m3/t·min,放渣后进行二次造渣吹炼,吹炼过程顶吹氧枪供气强度为4m3/t·min,底吹供气强度为0.15m3/t·min,开始吹炼时加入高镁石灰15kg/t钢和活性石灰10kg/t钢,吹炼2min后加入第一批锰矿(TMn:40%、TFe:6%、SiO2:12%、CaO:11%、P:0.040%、S:0.20%,其余为杂质。),锰矿加入量为9kg/t钢,二次造渣吹炼5min后加入第二批锰矿(组分与第一批相同),加入量为4kg/t钢,终渣碱度控制在3.5,在终点钢水温度为1660℃时停止吹炼并出钢。出钢结束后留渣并加入高镁石灰,控制炉渣中MgO含量为14%,再溅渣,溅渣结束后全留渣并加入造渣剂,兑铁进行下一炉冶炼,如此循环。
按照该工艺得到终点钢水锰含量为0.36%,锰矿中锰收得率为60%,终点钢水磷含量为0.011%,且吨钢辅料消耗(活性石灰+高镁石灰+复合渣)仅为28kg。
实施例3
某厂120t转炉采用半钢炼钢,入炉半钢磷含量为0.085%。
采用本发明进行冶炼,上一炉留渣5t,留渣后溅渣,溅渣结束后向炉内加入酸性复合造渣剂控制初渣碱度为1.6,然后兑铁,兑铁后下枪吹炼,吹炼过程顶吹氧枪供气强度为3.5m3/t·min,底吹供气强度为0.15m3/t·min,并在炉内铁水温度在1450℃时倒炉放渣,倒炉放渣过程底吹供气强度降低为0.04m3/t·min,放渣后进行二次造渣吹炼,吹炼过程顶吹氧枪供气强度为3.5m3/t·min,底吹供气强度为0.12m3/t·min,开始吹炼时加入高镁石灰13kg/t钢和活性石灰10kg/t钢,吹炼1.5min后加入第一批锰矿(TMn:30%、TFe:8%、SiO2:18%、CaO:14%、P:0.050%、S:0.30%,其余为杂质。),锰矿加入量为10kg/t钢,二次造渣吹炼4.5min后加入第二批锰矿(组分与第一批相同),加入量为5kg/t钢,终渣碱度控制在2.5,在终点钢水温度为1640℃时停止吹炼并出钢。
按照该工艺得到终点钢水锰含量为0.37%,锰矿中锰收得率为75%,终点钢水磷含量为0.010%,且吨钢辅料消耗(活性石灰+高镁石灰+复合渣)仅为27kg。

Claims (9)

1.半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:采用转炉双渣冶炼的方法,上炉留渣后进行溅渣操作,然后向炉内加入造渣材料控制初渣碱度在1.5-1.8之间,兑铁后进行第一次造渣吹炼,控制炉内铁水温度在1350-1500℃时倒炉放渣,然后加入造渣材料进行第二次造渣吹炼,第二次造渣吹炼过程分批次加入锰矿进行合金化,控制终渣碱度在2.5-3.5之间,控制终点钢水温度1610-1660℃之间出钢。
2.根据权利要求1所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:所述锰矿的成分含量按照重量百分比计为TMn:26%-40%、TFe:6%-9%、SiO2:12%-19%、CaO:11%-15%、P≤0.050%、S≤0.30%,其余为杂质。
3.根据权利要求1或2所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:二次造渣吹炼1-2min后加入第一批锰矿,锰矿加入量为8-10kg/t钢,二次造渣吹炼4-5min后加入第二批锰矿,加入量为4-6kg/t钢。
4.根据权利要求1~3任一项所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:二次造渣开始吹炼时加入造渣材料为10-15kg/t钢高镁石灰和10-15kg/t钢活性石灰。
5.根据权利要求1所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:吹炼过程采用顶底复吹工艺,顶吹氧枪供气强度为3-4m3/t·min,开始吹炼到倒炉放渣底吹供气强度为0.1-0.2m3/t·min,倒炉放渣及出钢过程底吹供气强度降低为0.03-0.05m3/t·min,二次造渣后底吹供气强度为0.08-0.15m3/t·min。
6.根据权利要求1所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:第一次造渣吹炼后放渣量为炉内渣量的60%以上。
7.根据权利要求1所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:所述半钢中以质量分数计C为3.4%~4.0%,硅、锰含量均为痕迹,S为≤0.015%,P为0.060%~0.080%。
8.根据权利要求1所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:转炉终点炉渣的成分按照重量百分比计包括CaO:40%-45%、SiO2:12%-15%、MgO:10%-14%、TFe:16%-22%、P:0.50%-0.90%、S:0.010%-0.080%。
9.根据权利要求1所述的半钢少渣冶炼转炉锰矿直接合金化工艺,其特征在于:第一次造渣吹炼加入的造渣材料为酸性复合造渣剂。
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