CN112342340A - 一种转炉氮气补吹脱磷工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转炉冶炼终点磷高采用氮气补吹脱磷工艺,所述脱磷工艺包括转炉留渣溅渣、加料、吹炼、倒炉出渣、氮气（氧气补吹）补吹及倒炉出钢等工序。所述氮气补吹脱磷工艺对转炉终点磷高处理方法进行整体优化，从研究脱磷条件入手，利用高压氮气可对钢水、渣充分搅拌，并可降低终点温度，同时对炉体无任何损害之优势，当转炉终点磷高，温度有富余的情况下，采用氮气进行补吹，大大提高了脱磷效果，有效解决了转炉终点磷高难以处理，在保护了炉衬和达到脱磷效果的同时降低了转炉成本8元/t以上，炉龄由23000炉提高至28000炉，推广应用价值高。

Description

一种转炉氮气补吹脱磷工艺

技术领域

本发明属于转炉冶炼终点控制技术领域，具体涉及一种转炉氮气补吹脱磷工艺。

背景技术

石横特钢集团有限公司采用廉价高磷矿炼铁，生产的高磷铁水磷含量高达0.12%～0.17%，平均达0.155%，随着铁水磷升高，转炉终点磷含量也呈上升趋势，尤其是近两年大幅度缩短冶炼周期，提产增效工作推广以后，如何快速脱磷以及终点磷出格快速处理成为炼钢厂工程技术人员的主要研究方向。本发明通过对转炉冶炼的终点控制及磷高处理方式进行研究，发现传统造渣工艺存在以下问题：

（1）由于传统处理方式为氧气点吹，容易造成钢水的剧烈氧化，对于钢水质量影响较大；

（2）为提高脱磷效果，往往需要加入大量石灰、矿石等造渣材料及冷却剂，影响转炉成本升高；

（3）通过点吹方式脱磷，造成终点温度高、氧化性强，影响溅渣效果较差，炉体侵蚀严重，影响补炉材料消耗升高，工人劳动强度增加；

（4）当出现终点磷超高炉次，原方案处理时间较长，需要多次点吹，同时需要多次倒渣并重新造渣，对炉体造成严重侵蚀，成本升高严重，且倒炉时存在较大隐患，渣子泡容易造成人员、设备安全事故，钢渣不容易分辨易造成下渣、出钢不净等问题。

发明内容

针对上述转炉冶炼终点磷高、渣料消耗高、造渣成本高、点吹造成的炉体安全等问题，本发明旨在通过分析，设计和改进转炉终点磷高处理各阶段的冶炼工艺操作制度，提出一种转炉冶炼终点磷高的低成本脱磷工艺，实现顺利脱磷并有效降低综合成本的目的。

本发明的目的在于提供一种转炉冶炼终点磷高的低成本脱磷工艺。

本发明的目的是这样实现的：所述转炉氮气补吹脱磷工艺，包括留渣溅渣、加料、吹炼、倒炉出渣、氮气（氧气）补吹及倒炉出钢工序，具体包括：

A、留渣溅渣：出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1630~1700℃；在0.78～0.95MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，用喷枪喷射18000~20000m3/h流量的氮气，吹溅1.63.0min，全部溅干留于炉内；

B、加料：溅渣完毕，将铁水和废钢加入转炉待炼，铁水温度＞1270℃；

C、吹炼：下枪吹炼入炉的冶炼原料及渣料，吹炼2～3min30s初渣开始熔化时，分2～3批次按6～10kg/t钢加入石灰，吹炼4min后一次性按5kg/t钢加入生白云石；开吹氧枪枪位按1000mm控制，吹炼5min过程枪位按1200~1400mm控制，吹炼7min后枪位按1200～1600mm控制，终点枪位按1000mm控制。氧气压力为0.70~0.80MPa，供氧强度4.0~4.50m3/t钢·min，一次吹炼时间共计10～12min；

D、倒炉出渣：吹炼停止后，倒炉倒渣测温取样，一次倒炉钢水温度为1630～1700℃；钢水磷一般要求≤0.040%，转炉终点磷含量平均0.040%，高于0.040%炉次约20%左右；

E、氮气（氧气补吹）补吹：终点温度高、磷高炉次可通过氮吹方式将终点磷脱至钢种要求范围之内；对转炉低温、磷高炉次，因化渣不良，终渣不透，故需要采取短时间点吹将终渣化透，再采取氮吹方式处理，可将终点磷脱至钢种要求范围之内，同时满足转炉出钢温度要求；针对部分终点磷超高炉次，采取点吹+氮吹+氮吹方式，两次氮吹可大幅提高终点脱磷率，在满足终点温度情况下，也可将终点磷脱至钢种要求范围之内；

F、倒炉出钢：当转炉终点成分符合钢种出钢要求以后，倒炉出钢，控制出钢时间≥1.50min；出钢后再全留终渣溅渣，重复循环上述A~F工序。

本发明所述氮气补吹脱磷工艺与现有技术相比具有下列优点和效果：

（1）通过采用氮气补吹代替氧气点吹，减少钢水过氧化情况，有利于转炉炉龄的提高；

（2）通过采用氮气补吹降温，可有效降低造渣材料、冷却剂消耗，快速脱磷，有利于提产增效；

（3）通过改进补吹工艺，可有效减少吹损，减少成分超差，提高钢水纯净度，有利于提高产品质量；

（4）所述氮气补吹脱磷工艺能顺利将终点磷高炉次顺利脱至钢种要求的范围内（≤0.040%），达到降低吨钢综合成本8元/t以上及炉龄由23000炉提高至28000炉的效果；

（5）所述氮气补吹脱磷工艺的应用无需对现行的转炉冶炼装备进行改造，设备通用性好，便于生产上的推广应用。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述转炉氮气补吹工艺，包括留渣溅渣、加料、吹炼、倒炉出渣、氮气（氧气）补吹及倒炉出钢工序，具体包括：

所述留渣溅渣工序是指：出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1630~1700℃；在0.78～0.95MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，用喷枪喷射18000~20000m3/h流量的氮气，吹溅1.6～3.0min，全部溅干留于炉内。

所述加料工序是指：溅渣完毕，将铁水和废钢加入转炉待炼，铁水温度＞1270℃。

所述吹炼工序是指：下枪吹炼入炉的冶炼原料及渣料，吹炼2～3min30s初渣开始熔化时，分2～3批次按6～10kg/t钢加入石灰，吹炼4min后一次性按5kg/t钢加入生白云石；开吹氧枪枪位按1000mm控制，吹炼5min过程枪位按1200~1400mm控制，吹炼7min后枪位按1200～1600mm控制，终点枪位按1000mm控制。氧气压力为0.70~0.80MPa，供氧强度4.0~4.50m3/t钢·min，一次吹炼时间共计10～12min。

所述倒炉出渣工序是指：吹炼停止后，倒炉倒渣测温取样，一次倒炉钢水温度为1630～1700℃；钢水磷一般要求≤0.040%，转炉终点磷含量平均0.040%，高于0.040%炉次约20%左右。

所述氮气（氧气补吹）补吹工序是指：终点温度高、磷高炉次可通过氮吹方式将终点磷脱至钢种要求范围之内；对转炉低温、磷高炉次，因化渣不良，终渣不透，故需要采取短时间点吹将终渣化透，再采取氮吹方式处理，可将终点磷脱至钢种要求范围之内，同时满足转炉出钢温度要求；针对部分终点磷超高炉次，采取点吹+氮吹+氮吹方式，两次氮吹可大幅提高终点脱磷率，在满足终点温度情况下，也可将终点磷脱至钢种要求范围之内。

所述倒炉出钢工序是指：当转炉终点成分符合钢种出钢要求以后，倒炉出钢，控制出钢时间≥1.50min；出钢后再全留终渣溅渣，重复循环上述A~F工序。

所述终渣的成分及性质如下：CaO40～48%，MgO6～8%，SiO216～20%，TFe10.20～18.50%，P2O52.50～5.60%，碱度2.0～3.0。

所述生白云石的成分及性质如下：块度30～50mm，CaO28.0～38.67%，MgO16.00～20.00%，SiO20.78～2.2%，S0.010～0.030%，灼减30～50%。

所述石灰的成分及性质如下：CaO90%～94%，活性度280～350ml。

所述高磷铁水的成分及性质如下：C3.82~4.29%，Si0.33~0.66%，Mn0.24~0.34%，P0.120~0.170%，S0.020~0.050%。

所述倒炉钢水温度为1630～1700℃。

所述倒炉出渣钢水P≤0.060%。

所述倒炉出钢的钢水成分如下：C0.06~0.15%、P≤0.040%，S≤0.045%。

所述枪位是指氧枪距离钢水液面的距离。

实施例1

（1）冶炼及造渣原料：

终渣的成分及性质如下：CaO44.90%，MgO6.20%，SiO217.50%，TFe17.20%，P2O53.24%，碱度2.56。

生白云石的成分及性质如下：块度40mm，CaO34.67%，MgO18.22%，SiO20.82%，S0.020%。

石灰的成分及性质如下：CaO91.52%，MgO3.24%，活性度330（按4mol/L盐酸计）。

轻烧白云石的成分及性质如下：块度35mm，CaO34.67%，MgO28.22%，SiO21.10%，灼减2.5%。

铁水的成分及性质如下：C4.12%，Si0.45%，Mn0.32%，P0.150%，S0.035%。

废钢的成分及性质如下：C0.18%，Si0.20%，Mn1.15%，S0.028%，P0.032%,最大长度500mm，最大高度300mm，最大宽度250mm，单块最大重量600kg。

（2）造渣脱磷工艺：

A、留渣溅渣：出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1643℃；在0.83MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，用喷枪喷射18000m3/h流量的氮气，吹溅1.8min，全部溅干留于炉内；

B、加料：溅渣完毕，将50t铁水和12t废钢加入转炉待炼，铁水温度1290℃；

C、吹炼：下枪吹炼入炉的冶炼原料及渣料，吹炼2min30s初渣开始熔化时，分3批次按10kg/t钢加入石灰，吹炼4min后一次性按5kg/t钢加入生白云石；开吹氧枪枪位按1000mm控制，吹炼5min过程枪位按1200~1400mm控制，吹炼7min后枪位按1200～1600mm控制，终点枪位按1000mm控制。氧气压力为0.72MPa，供氧强度4.43m3/t·min，一次吹炼时间共计11.5min；

D、倒炉出渣：吹炼停止后，倒炉倒渣测温取样，一次倒炉钢水温度为1663℃；转炉终点磷含量为0.048%；

E、氮气（氧气补吹）补吹：枪位使用700mm，氮气流量按18000m3/h进行补吹20秒，提枪，再次倒炉测温取样，温度为1635℃，钢水磷含量为0.030%，符合出钢要求；

F、倒炉出钢：当转炉终点成分符合钢种出钢要求以后，倒炉出钢，出钢时间1.80min；出钢后再全留终渣溅渣，重复循环上述A~F工序。

实施例2

（1）冶炼及造渣原料：

终渣的成分及性质如下：CaO44.2%、MgO5.80%、SiO218.60%，TFe13.20%，P2O53.74%，碱度2.38。

生白云石的成分及性质如下：块度40mm，CaO35.32%，MgO19.43%，SiO21.20%，S0.025%。

石灰的成分及性质如下：CaO93.22%，MgO4.12%，活性度330ml（按4mol/L盐酸计）。

轻烧白云石的成分及性质如下：块度35mm，CaO32.54%，MgO29.13%，SiO210%，灼减2.5%。

铁水的成分及性质如下：C4.26%，Si0.48%，Mn0.42%，P0.156%，S0.045%。

废钢的成分及性质如下：C0.21%，Si0.18%，Mn1.25%，S0.025%，P0.028%,最大长度小于500mm，最大高度350mm，最大宽度250mm，单块最大重量550kg。

（2）造渣脱磷工艺：

A、留渣溅渣：出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1630℃；在0.85MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，用喷枪喷射19000m3/h流量的氮气，吹溅1.6～3.0min，全部溅干留于炉内；

B、加料：溅渣完毕，将50t铁水和12t废钢加入转炉待炼，铁水温度1316℃，

C、吹炼：下枪吹炼入炉的冶炼原料及渣料，吹炼2min19s初渣开始熔化时，分3批次按9.2kg/t钢加入石灰，吹炼4min后一次性按5kg/t钢加入生白云石；开吹氧枪枪位按1100mm控制，吹炼5min过程枪位按1400mm控制，吹炼7min后枪位按1500mm控制，氧气压力为0.75MPa，供氧强度4.35m3/t·min，吹炼时间共计12min11s；

D.倒炉出渣：吹炼停止后，倒出前期高磷炉渣，倒炉钢水温度为1682℃。钢水w（P）0.072%；

E、氮气（氧气补吹）补吹：枪位使用800mm，加入石灰200kg，氮气流量按18000m3/h进行补吹20秒，提枪，再次降枪，使用枪位700mm，氮气流量按18000m3/h进行补吹10秒，提枪倒炉测温取样，温度为1641℃，钢水磷含量为0.036%，符合出钢要求；

F、倒炉出钢：当转炉终点成分符合钢种出钢要求以后，倒炉出钢，出钢时间1.80min；出钢后再全留终渣溅渣，重复循环上述A~F工序。

实施例3

（1）冶炼及造渣原料：

终渣的成分及性质如下：CaO42.50%，MgO5.80%，SiO217.60%，

TFe13.52%，P2O53.69%，碱度2.41。

生白云石的成分及性质如下：块度30～50mm，CaO34.28%，MgO18.88%，SiO21.35%，S0.021%，灼减45.50%。

石灰的成分及性质如下：CaO91.63%，MgO2.32%，活性度310（按4mol/L盐酸计）。

轻烧白云石的成分及性质如下：块度42mm，CaO38.67%，MgO27.82%，SiO22.11%，灼减23%。

铁水的成分及性质如下：C4.19%，Si0.33%，Mn0.47%，P0.16%，S0.045%。

废钢的成分及性质如下：C0.20%，Si0.20%，Mn0.95%，S0.028%，P0.028%,最大长度小于400mm，最大高度250mm，最大宽度260mm，单块最大重量450kg。

（2）造渣脱磷工艺：

A、留渣溅渣：出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1710℃；在0.88MPa的压力和控制1400mm的枪位条件下，用喷枪喷18500m3/h流量的氮气，吹溅1.8min，全部溅干留于炉内；

B、加料：溅渣完毕，将铁水50t和废钢12t加入转炉待炼，铁水温度1326℃；

C、吹炼：下枪吹炼入炉的冶炼原料及渣料，吹炼2min28s初渣开始熔化时，分3批次按10kg/t钢加入石灰，吹炼4min后一次性按5kg/t钢加入生白云石；开吹氧枪枪位按1100mm控制，吹炼5min过程枪位按1400mm控制，吹炼7min后枪位按1500mm控制，氧气压力为0.79MPa，供氧强度4.0~4.50m3/t钢·min，吹炼时间共计12min16s；

D、倒炉出渣：吹炼停止后，倒出前期高磷炉渣，一次倒炉钢水温度为1622℃。钢水w（P）0.065%；

E、氮气（氧气补吹）补吹：枪位使用700mm，氧气流量按16000m3/h进行补吹20秒，提枪，枪位使用700mm，氧气流量按18000m3/h进行补吹10秒，再次倒炉测温取样，温度为1637℃，钢水磷含量为0.026%，符合出钢要求；

F、倒炉出钢：当转炉终点成分符合钢种出钢要求以后，倒炉出钢，出钢时间1.80min；出钢后再全留终渣溅渣，重复循环上述A~F工序。

本发明的工作原理：

本发明所述氮气补吹脱磷工艺主要是利用高速氮气射流的搅拌及降温作用，可创造良好的脱磷条件，在此基础上对冶炼工艺进行整体优化，达到快速处理转炉终点磷高问题、保护炉衬和降低综合造渣成本的目的。具体体现在：针对钢水终点温度高，终点磷高，采取点吹措施，同时补加石灰、生白云石方式处理，炉体侵蚀严重、造渣成本高的问题，从提供合适的物质条件、热力学条件和动力学条件出发，从以下五个方面进行工艺优化：

（1）补吹气源优化：将气源由氧气改为氮气，可有效减少钢水过氧化，对于提高钢水收得率、合金收得率都有利；同时减少了对炉体耐材侵蚀。

（2）渣料结构优化：采用氮气补吹可有效降低钢水温度，不再依赖造渣材料、冷却剂降温就可完成脱磷任务，可有效降低造渣材料消耗。

（3）温度控制优化：倒炉钢水温度控制要求由1650～1700℃降低至1630～1660℃，有利于前期化渣和高效脱磷。

（4）枪位控制优化：吹炼开吹枪位由距液面1200mm降低至距液面1100mm控制，吹炼2～3min过程枪位由距液面1400mm降低至距液1300mm控制；过程枪位按1400~1600mm控制；终点枪位按900mm控制。

（5）吹炼终点工艺控制优化：为进一步降低终渣TFe含量，要求终点按深吹枪位900mm深吹30s控制；为稠化过稀的炉渣，适当减少下渣回磷量，避免带走更多铁，在转炉吹炼至终点时加入石灰适当稠渣，加入石灰后不得再下枪吹炼。

本发明的特点：

本发明所述氮气补吹脱磷工艺针对传统转炉冶炼终点磷高处理时间长、成本高、对炉体侵蚀严重的问题，对转炉冶炼各阶段的冶炼工艺进行整体优化，合理采用氮气代替氧气补吹，制定了合理的冷却剂加入数量和加入时机，并制定相应的工艺制度。充分利用高速氮气射流的搅拌及降温作用，在达到脱磷的同时减少了高价造渣材料的加入量，在保证顺利脱磷的同时平衡了富余的热量，炉渣氧化性有所降低、（P2O5）及终渣粘度有所提高，在保护了炉衬和达到脱磷效果的同时提高了溅渣护炉效果，降低了综合造渣成本。

Claims (8)

1.一种转炉氮气补吹脱磷工艺，其特征在于，包括留渣溅渣、加料、吹炼、倒炉出渣、氮气补吹及倒炉出钢工序，具体包括：

A、留渣溅渣：出钢完毕后，将终渣全部留于炉内，炉内温度1630~1700℃；在0.78～0.95MPa的压力和控制800mm～1400mm的枪位条件下，用喷枪喷射18000~20000m3/h流量的氮气，吹溅1.6～3.0min，全部溅干留于炉内；

B、加料：溅渣完毕，向炉内按12~16kg/t钢加入石灰，按6～8kg/t钢加入轻烧白云石，将高磷铁水和废钢加入转炉待炼，铁水温度＞1270℃；

C、吹炼：下枪吹炼入炉的冶炼原料及渣料，吹炼2～3min.30s初渣开始熔化时，分2～3批次按6～10kg/t钢加入石灰，吹炼4min后一次性按5kg/t钢加入生白云石；开吹氧枪枪位按1000mm控制，吹炼5min过程枪位按1200~1400mm控制，吹炼7min后枪位按1200～1600mm控制，终点枪位按1000 mm控制，氧气压力为0.70~0.80MPa ，供氧强度4.0~4.50m3/t钢·min，一次吹炼时间共计10～ 12min；

D、倒炉出渣：吹炼停止后，倒炉倒渣测温取样，一次倒炉钢水温度为1630～1700℃；钢水磷一般要求≤0.040%，转炉终点磷含量平均0.040%，高于0.040%炉次20%；

E、氮气补吹：终点温度高、磷高炉次通过氮吹方式将终点磷脱至钢种要求范围之内；

F、倒炉出钢：当转炉终点成分符合钢种出钢要求以后，倒炉出钢，控制出钢时间 ≥1.50min；出钢后再全留终渣溅渣，重复循环上述A~F工序。

2.根据权利要求1所述的氮气补吹脱磷工艺，其特征在于，所述终渣的成分及性质如下：CaO40～48%，MgO 6～8%，SiO2 16～20%，TFe10.20～18.50%，P2O5 2.50～5.60%，碱度2.0～3.0。

3.根据权利要求1所述的氮气补吹脱磷工艺，其特征在于，所述生白云石的成分及性质如下：块度30～50mm ，CaO 28.0～38.67%，MgO 16.00～20.00%，SiO2 0.78～2.2%，S 0.010～0.030%，灼减30～50%。

4.根据权利要求1所述的氮气补吹脱磷工艺，其特征在于，所述石灰的成分及性质如下：CaO90%～94%，活性度280～350ml。

5.根据权利要求1所述的氮气补吹脱磷工艺，其特征在于，所述轻烧白云石的成分及性质如下：块度30～50mm，MgO 25 %～32%，CaO 20%～40.0%，SiO2 ≤ 4.0%，灼减 ≤ 3%。

6.根据权利要求1所述的氮气补吹脱磷工艺，其特征在于，所述一次倒炉钢水温度为1630～1700℃。

7.根据权利要求1所述的造渣脱磷工艺，其特征在于，所述一次倒炉钢水P≥0.040%。

8.根据权利要求1所述的造渣脱磷工艺，其特征在于，所述倒炉出钢的钢水成分如下：C0.06~0 .10%、P ≤ 0.040%、S ≤ 0.045%。