CN111363889B - 一种复吹转炉高效除磷的方法 - Google Patents

一种复吹转炉高效除磷的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复吹转炉高效除磷的方法，采用转炉顶底复合吹炼，上一炉部分或全部终渣留在炉内，用于本炉次冶炼，加入原料前加入本炉次石灰总加入质量的25～35％的石灰，再将130～145t原料加入炉内准备冶炼；终点渣料碱度2.3～2.8，FeO含量5～10％，MgO含量6～9％。在冶炼时，通过加料的调整，供氧流量及枪位的优化，底吹过程分期控制的实施，强化了冶炼前期的快速成渣及终点低氧化性较低碱度炉渣组分的控制，实现转炉脱磷及固磷的高效控制，显著降低了转炉冶炼低磷钢种的渣料消耗及废渣废气的排放，并放宽了复吹转炉冶炼低磷钢对于转炉终点温度控制的要求，可以做到转炉冶炼低磷钢种高温出钢。

Description

一种复吹转炉高效除磷的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种复吹转炉高效除磷的方法。
背景技术
转炉脱磷传统工艺在实现有效脱磷时，通常要求高的炉渣碱度、高的氧化性、大渣料及低温，即所谓的三高一低。而转炉冶炼高碱度炉渣条件下，化渣不易控制，石灰消耗量大，中期返干导致的喷溅几率明显增加；大渣量下易出现高钢铁料消耗、热量损失大，同时为防止喷溅需加控泡沫渣高度的控制，进而对于供氧强度往往得加以限制，影响冶炼效率；低温控制，一方面对于终点供氧控制提出了更高的要求，进而影响总体冶炼时间，另一方面增加了精炼的升温负担以及对于较大合金加入钢种炉后的加入量，易出现钢包内由于出钢温度过低导致的钢包底吹失控问题；冶炼过程及终点炉渣强的氧化性对于炉衬不利，影响转炉的总体使用寿命，同时铁耗增加。
发明内容
为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供一种复吹转炉高效除磷的方法，相比于传统工艺只注重脱磷，本发明除磷过程则包括脱磷和固磷两个方面(脱磷主要是冶炼中前期，固磷为冶炼后期)，不仅提高过程的脱磷效率，终点在有效抑制因温度及氧化性变化所致回磷的基础上，还有效实现了炉渣脱除磷的固化。
为了实现上述目的，本发明所采用技术方案为：一种复吹转炉高效除磷的方法，采用转炉顶底复合吹炼，原料组成的重量百分比为：铁水70～95％，其余为废钢及生铁，包括步骤如下：
(1)上一炉的炉渣经过溅渣处理后，将50～100％的终渣留在炉内用于本炉次冶炼，并在加入原料前加入本炉次石灰总加入质量的25～35％的石灰，再将130～145t原料加入炉内准备冶炼；终点渣料碱度2.3～2.8，FeO含量5～10％，MgO含量6～9％。
(2)在冶炼时，设置转炉底吹，开吹阶段：氧枪枪位控制在1550～1650mm，氧枪流量调整为35000～38000m3/h，下枪点着火后，投入返矿12～20kg/t(即每吨出钢量加入返矿12-20kg)，开吹35s～1min10s后开始加石灰和轻烧白云石，石灰加入量为12～15kg/t(即每吨出钢量加入石灰12-15kg)，轻烧白云石加入量为8～11.5kg/t(即每吨出钢量加入轻烧白云石8～11.5kg)，全部加完后将枪位逐渐上吊100～250mm，氧枪流量也逐步调整至28000～32000m3/h，并根据炉内化渣情况及炉温情况加入少量矿石，以便于前期的化渣及控温，矿石加入量不超过1800kg，冶炼前期的底吹强度为0.12Nm3/(min·t)(即转炉内每吨钢水每分钟底吹0.12Nm3气体，下同)加强冶炼前期的快速成渣。
(3)冶炼中后期(即炉内开始剧烈的碳氧反应，一般在吹氧时间的1/3左右)，开始分批加入石灰和矿石，每批石灰加入量为1.2～2.5kg/t(即每吨出钢量加入石灰1.2-1.5kg)，每批矿石加入量为1.5～2kg/t(即每吨出钢量加入矿石1.5～2kg)，进行调温和化渣，以保持渣中FeO质量含量为12～22％，单炉次矿石总加入量不超过3.5t，冶炼中期底吹强度调整为0.05Nm3/(min·t)；加料完成后，将氧枪枪位提高到2100～2300mm，在氧枪吹氧进行至9min～12min30s时，压低枪位至1500～1700mm，氧气流量增大至35000～38000m3/h，压枪时间≥90s(即在该枪位持续吹氧90s以上)，同时底吹强度调整为0.15Nm3/(min·t)；在氧枪吹氧进行至10min30s～14min提枪(即将氧枪从转炉内抬起至非转炉内的原位)，随后倒炉，倒出0～50％炉渣(即倒出部分炉渣或不倒渣)的同时进行测温取样，确认钢水满足要求(即终点钢水成分：P≤0.008％，C≥0.06％))后倒炉出钢，终点钢水温度在1590～1665℃，终点钢水成分：C≥0.06％、P≤0.008％，出钢采用滑板挡渣防止出钢下渣。
(4)枪位控制在1300～1400mm进行溅渣，溅渣后将炉中50～100％的炉渣留在炉内用于下一炉次的冶炼；终点渣料碱度2.3～2.8，FeO含量5～10％，MgO含量6～9％。
作为优选，在冶炼时，转炉底吹流量设置为0.12m3/min.t，先以氮气底吹，待底吹氮气进行至7min～10min期间根据当炉吹炼情况(即过程炉气的变化情况，也就是炉内反应进程进度情况，通常在产生最大炉气量之前)进行氮气与氩气的切换，在转炉冶炼结束前进行90s的底吹氩气大流量末搅，流量设置为0.15m3/(min.t)。前期底吹流量较大，可以增加炉内熔池的搅动，为脱磷提供好的动力学条件，进行氮氩切换是为了防止过程增氮，终点底吹大流量搅拌是为了促进反应更接近平衡态，降低渣中FeO，同时有利于炉内钢水温度及成分均匀。
为了维持过程渣适当的碱度和CaO含量，便于过程脱磷，作为优选，步骤(3)将氧枪枪位提高到2100～2300mm后还包括如下步骤：再加入石灰1.6～4kg/t(即每吨出钢量加入石灰1.6～4kg)。
为了更好的实现溅渣护炉并防止炉衬的炉衬的严重侵蚀，同时也有利于抑制下一轮装入铁水及废钢时不发生喷溅现象，作为优选，步骤(4)中溅渣时间为1min30s～3min，炉渣偏稀(即溅渣时不易实现挂渣)时加入轻烧白云石进行终点调渣固渣控制。
作为优选，终点根据渣量及渣况(渣量一般不宜大于5吨，渣况不宜过稀，即溅渣时能实现炉壁挂渣，炉渣过稀留渣量过多下炉进铁水时会有喷溅的安全隐患)，将炉中部分或全部炉渣留在炉内用于下一炉次的冶炼。
相比于现有技术，本发明取得了如下技术效果：
1)本发明通过复吹转炉冶炼低磷钢时加料的调整，供氧流量及枪位的优化，底吹过程分期控制的实施，强化了冶炼前期的快速成渣及终点低氧化性较低碱度炉渣组分的控制，实现了转炉脱磷及固磷的高效控制，显著降低了转炉冶炼低磷钢种的渣料消耗及废渣废气的排放，大大提高了金属收得率，并放宽了复吹转炉冶炼低磷钢对于转炉终点温度控制的要求，可以做到转炉冶炼低磷钢种高温出钢，实现了复吹转炉冶炼低磷钢降耗提效的积极作用。
2)本案的炉渣终点碱度控制较低2.3～2.8，氧化铁含量更低5～10％，同时含有适量的MgO，正是基于此才能实现对于终点出钢温度的要求更宽，即相对较高温度出钢并且出钢磷含量低；同时本案更注重前期化渣脱磷的前提下实现终点的固磷，对于前期早化渣化好渣以及温度控制，从开吹枪位供氧流量、不同渣料的加入时机加入量、终点留渣等方面采取了多重措施；而且本案对于底吹也进行了分阶段的控制，进而实现总的高效除磷。
3)针对于传统转炉脱磷工艺的一些不利影响，本发明复吹转炉冶炼工艺可实现对于终点温度控制要求的放宽，终点炉渣氧化性降低并且大幅降低渣料及金属消耗。
4)入炉铁水除铁外主要成分为C：4.13-5.18wt％，Si 0.19-0.87wt％，P：0.87-0.142％，铁水温度为1372-1469℃，对于铁水的适用范围宽，适用范围更广。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1：
(发明工艺：前期早化渣化好渣、分期控制底吹流量、终点高供氧强度、终点炉渣组分控制，钢铁料及渣料消耗低、脱磷高效、终点温度控制要求降低、炉型炉衬稳定)
步骤1，采用120t转炉顶底复合吹炼，原料组成的重量百分比为，铁水85％(铁水除铁之外的主要成分为C：4.57％、Si：0.45％、P：0.115％、S：0.022％，铁水温度：1412℃)，余量为8％的废钢及7％的生铁。上炉出钢后不倒渣(留渣量4.7t)，同时上炉溅渣完成后即加入600kg石灰。
步骤2，在冶炼时，转炉初期5分钟底吹流量设置为0.12m3/min.t，开吹5分钟后底吹流量调整至0.05Nm3/(min·t)，底吹气体在吹氧9min10s时进行氮气与氩气的切换，并在吹氧结束前90s将底吹流量调至0.15Nm3/(min·t)。
下枪开吹阶段采用低枪位、大流量的吹炼工艺，氧枪枪位较常规工艺吹炼前期枪位低～100mm，枪位控制在1550mm开吹，氧枪流量调整为37000m3/h。
下枪点着火后，开始加2500kg/炉的返矿。开吹1min02s后，开始加石灰和轻烧白云石，石灰加入量在1600kg/炉，轻烧白云石加1200kg/炉。2min15s，一批料全部加完。然后，枪位逐渐上吊150mm，氧枪流量也逐步调整至30000m3/h，并根据炉内化渣情况及炉温情况加入500kg矿石，加强冶炼前期的快速成渣。
冶炼中期烟气中氧含量下降开始按150kg石灰/批分批进行加入，并按200kg/批分批加入矿石，进行调温和化渣，以保持渣中FeO的质量含量为12～22％，避免脱碳期炉渣严重返干，冶炼中期底吹强度调整为0.05Nm3/(min·t)；加料完成后，将氧枪枪位提高到2100mm，在9min～12min30s时，压低枪位至1600mm，氧气流量增大至37000m3/h，压枪时间95s，同时底吹强度调整为0.15Nm3/(min·t)；在12min50s提枪，随后倒炉，进行测温取样，确认钢水满足要求后倒炉出钢，终点钢水温度在1642℃，终点钢水成分：C 0.11％、P0.006％，出钢采用滑板挡渣防止出钢下渣。
出钢完成后采用低枪位1350mm进行溅渣，溅渣时间为2min08s；终点渣料碱度2.7，FeO含量8％，MgO含量8％，炉中全部炉渣(3.7t)留在炉内用于下一炉次的冶炼。该炉消耗情况为：石灰19.2kg/吨钢(即每吨出钢量加入石灰19.2kg，下同)，渣料总消耗为26.2kg/吨钢，钢铁料消耗1.108t/吨钢，冶炼周期27.3min，整体炉型炉况保持稳定。
实施例2：
(常规工艺：前期化渣时间长，脱磷效果差，渣耗明显增加，钢铁料消耗高，周期偏长，炉衬侵蚀严重)
采用120t转炉顶底复合吹炼，原料组成的重量百分比为，铁水85％(铁水除铁之外的主要成分为C：4.82％、Si：0.23％、P：0.111％、S：0.031％，铁水温度：1454℃)，余量为废钢及生铁。
在冶炼时，转炉全程底吹流量设置为0.05m3/min.t，底吹气体在吹氧10min20s时进行氮气与氩气的切换。
在使用该工艺进行冶炼时，下枪开吹阶段采用正常枪位及流量的吹炼工艺，枪位控制在1700mm开吹，氧枪流量调整为29000m3/h。
下枪点着火后，开始加石灰和轻烧白云石，石灰加入量在4500kg/炉，轻烧白云石加1500kg/炉，1min30s，开始加返矿1500kg/炉，3min20s，一批料全部加完。
待冶炼烟气氧含量开始下降后按250kg～350kg石灰/批分批加入渣料，并按300～400kg/批分批加入矿石，以保持渣中一定的FeO含量，该炉次矿石总加入量为7.9t，同时根据炉内温度按200～350kg/批加入生白或石灰石进行调温；
在14min30s时完成加料，将氧枪枪位提高到2250mm，将供氧量降低至22000m3/h；在17min30s时，压低枪位至1750mm，压枪时间20s；在17min50s提枪，随后倒炉，进行测温取样并倒出部分炉渣，此时钢水温度1606℃，钢水C：0.05％、P：0.012％，确认温度和钢水成分后立即倒炉出钢，出钢采用挡渣锥。
出钢结束后采用低枪位1400mm进行溅渣，溅渣时间为4min15s；该炉溅渣后将炉内渣全部倒入渣包。终点渣料碱度4.2，FeO含量17％，MgO含量11％。该炉消耗情况为：石灰45.2kg/吨钢，渣料总消耗为62.8kg/吨钢，钢铁料消耗1.159t/吨钢，冶炼周期36.7min，熔池渣线部位侵蚀明显。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种复吹转炉高效除磷的方法，其特征在于：采用转炉顶底复合吹炼，原料组成的重量百分比为：铁水70～95％，其余为废钢及生铁，包括步骤如下：
(1)上一炉的炉渣经过溅渣处理后，将50～100％的终渣留在炉内用于本炉次冶炼，并在加入原料前加入本炉次石灰总加入质量的25～35％的石灰，再将130～145t原料加入炉内准备冶炼；终点渣料碱度2.3～2.8，FeO含量5～10％，MgO含量6～9％；
(2)在冶炼时，设置转炉底吹，开吹阶段：氧枪枪位控制在1550～1650mm，氧枪流量调整为35000～38000m3/h，下枪点着火后，投入返矿12～20kg/t，开吹35s～1min10s后开始加石灰和轻烧白云石，石灰加入量为12～15kg/t，轻烧白云石加入量为8～11.5kg/t，全部加完后将枪位逐渐上吊100～250mm，氧枪流量也逐步调整至28000～32000m3/h，并加入量矿石进行前期的化渣及控温，矿石加入量不超过1800kg，冶炼前期的底吹强度为0.12Nm3/(min·t)；
(3)冶炼中后期，开始分批加入石灰和矿石，每批石灰加入量为1.2～2.5kg/t，每批矿石加入量为1.5～2kg/t，保持渣中FeO质量含量为12～22％，单炉次矿石总加入量不超过3.5t，冶炼中期底吹强度调整为0.05Nm3/(min·t)；加料完成后，将氧枪枪位提高到2100～2300mm，在氧枪吹氧进行至9min～12min30s时，压低枪位至1500～1700mm，氧气流量增大至35000～38000m3/h，压枪时间≥90s，同时底吹强度调整为0.15Nm3/(min·t)；在氧枪吹氧进行至10min30s～14min提枪，随后倒炉，倒出0～50％炉渣的同时进行测温取样，确认钢水成分：P≤0.008％、C≥0.06％后倒炉出钢，终点钢水温度在1590～1665℃，出钢采用滑板挡渣防止出钢下渣；
(4)枪位控制在1300～1400mm进行溅渣，溅渣后将炉中50～100％的炉渣留在炉内用于下一炉次的冶炼；终点渣料碱度2.3～2.8，FeO含量5～10％，MgO含量6～9％。
2.根据权利要求1所述的复吹转炉高效除磷的方法，其特征在于：在冶炼时，转炉底吹流量设置为0.12m3/min.t，先以氮气底吹，待底吹氮气进行至7min～10min期间根据当炉吹炼情况，进行氮气与氩气的切换，在转炉冶炼结束前进行90s的底吹氩气大流量末搅，流量设置为0.15m3/(min.t)。
3.根据权利要求1所述的复吹转炉高效除磷的方法，其特征在于：步骤(3)将氧枪枪位提高到2100～2300mm后还包括如下步骤：再加入石灰1.6～4kg/t。
4.根据权利要求1所述的复吹转炉高效除磷的方法，其特征在于：步骤(4)中溅渣时间为1min30s～3min，炉渣偏稀时加入轻烧白云石进行终点调渣固渣控制。
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