CN112646944B - 转炉少渣冶炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及转炉少渣冶炼方法，在高铁耗或低铁耗，以及铁水硅变化复杂的情况下统一采用少渣‑单渣模式，工艺流程为：出钢结束‑留渣‑调渣‑溅渣‑进废钢‑兑铁水‑计算‑吹炼‑终点控制‑出钢；冶炼过程参考CO数值对枪位和供氧强度进行控制，通过以通过热平衡精准计算有效控制终点氧化性，过程低枪位控制降低钢水氧化性有效降低合金化成本，同时终渣氧化性降低促进溅渣护炉效果，有效降低炉况维护成本。

Description

转炉少渣冶炼方法

技术领域

本发明属于炼钢的技术领域，尤其涉及转炉少渣冶炼方法。

背景技术

近年来，随着淘汰中频炉生产“地条钢”等落后产能的推进，原本流向中频炉企业的废钢资源，逐渐被电弧炉、转炉消化，加之电弧炉生产所需的大量电能、电极成本居高不下，与转炉比较没有成本优势，因此转炉多吃废钢成为钢铁企业提产、降本增效最重要的技术措施之一。

随着废钢比例的不断提升，铁水比例下降，铁水带入转炉的物理、化学热量降低，打破了原有的热量平衡，给生产、质量、安全带来一系列的问题，为了解决这些问题，人们开发了废钢预热、二次燃烧氧枪、转炉提温剂、甚至转炉拉后吹氧化铁料提温等技术，但是这些技术都有很大的弊端。

现在一些企业为了弥补废钢增加带来的热量不足，投用了在转炉外或转炉内对废钢提前预热的设备，因为烘烤温度比较低、或较长时间在低温段，达不到850℃以上二噁英分解的温度，产生大量的致癌物质，与新时代新发展理念格格不入。

二次燃烧氧枪可以提高CO的二次燃烧率，进一步释放铁水的化学热，但是因为反应是在熔池上方的烟气中进行的，大量的热量被烟气带走，传给熔池的热效率很低，同时也降低了转炉煤气的发热值，甚至使得转炉煤气没有回收价值。

钢铁企业使用的转炉提温剂目前以碳质、硅质为主，碳质提温剂的热效率降到，同时延长了吹炼时间；硅质提温剂氧化后生产SiO₂，降低了炉渣的碱度，需要增加额外的石灰消耗平衡炉渣碱度，也增加了钢铁料消耗和成本。

理论上，氧化1kg铁产生的热量能够熔化约3kg废钢达到出钢温度，一些转炉炼钢企业为了多吃废钢，以牺牲终点拉碳指标，氧化铁料进行提温，造成成本大量增加，得不偿失，甚至因长期渣中FeO过高导致转炉漏炉事故。

同时在铁水大于钢的企业或废钢和铁水价格倒挂的时候，此时就需要使用大量低价含铁原料去平衡富余温度，由于铁耗的升高，热量严重富余，在此情况下利用廉价含铁料代替废钢不仅可以有效降低渣料同时钢铁料消耗也可以大大降低。

发明内容

本发明是为了通过降低转炉造渣料消耗和总渣量的方式降低成渣热量消耗，同时利用低温状态进行高效脱磷，最重要目的通过减少渣料加入量形成最低转炉成渣量，从而减少渣中含铁料损失，提高钢铁料回收率降低钢铁料消耗成本。

为达到上述目的，本发明是通过以通过热平衡精准计算有效控制终点氧化性，过程低枪位控制降低钢水氧化性有效降低合金化成本，同时终渣氧化性降低促进溅渣护炉效果，有效降低炉况维护成本，具体技术方案如下：

转炉少渣冶炼方法，在高铁耗或低铁耗，以及铁水硅变化复杂的情况下统一采用少渣-单渣模式，工艺流程为：出钢结束-留渣-调渣-溅渣-进废钢-兑铁水-计算-吹炼-终点控制-出钢；

(1)留渣：将上一炉出钢结束后炉内的渣料进行保留，留渣量为50-80kg/t；

(2)调渣、溅渣：将氮气打开，将枪位调至基本枪位，保持25-30s，然后将枪位提高到2m以上，根据渣料的溅起情况逐步压枪，溅到3min时，计划加入轻烧白云石与石灰至炉底，加入量占总量的2/3，将炉摇至水平；

(3)进废钢、兑铁水：然后先加入洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，装完废钢后立即兑入铁水；

(4)计算：根据铁水硅含量和物理热，目标出钢碳含量、出钢温度以及装入量，计算出炉内冷却剂配入量，保持合理热平衡；

(5)吹炼：吹炼枪位采取低-高-低的枪位控制模式，吹炼过程中供氧强度对应按照按大-小-大进行供氧，要求废钢冷却剂在吹炼4min加完(硅高按3min 加完，硅低按2min开始加4min加完)；

吹炼前期：前期比基本枪位高150-200mm，保持大氧压大流量，同时将剩余轻烧白云石与石灰总量的1/3加入至炉内；

吹炼中期：三分半后将枪位控制比基本枪位高200-300mm；

吹炼末期：将枪位控制回基本枪位，保持大氧压大流量，进行压枪操作对炉渣中氧化亚铁进行还原，控制渣中氧化性。

(6)终点控制：由前期计算应用，确认炉内冶炼情况，具体为钢中碳含量是否达到所炼钢种要求的控制范围、钢种S、P含量是否低于规定下限要求的范围、出钢温度是否能够顺利进行精炼与浇铸以及是否达到钢种要求控制的氧含量；

(7)出钢：当达到终点控制的的参数要求时，将炉子倾侧，使钢水流进铸勺，然后翻转炉子，进行炉内渣料的清理。

进一步地，冶炼过程参考CO数值对枪位和供氧强度进行控制；

1)CO大于15％且小于等于35％时表示碳氧反应开始，适当降低氧压提高枪位；

2)CO大于35％且小于等于50％时反应出温度升高过快炉渣接近返干状态，需调整枪位或补充含氧化铁材料杜绝反干。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.以降低转炉造渣料消耗和总渣量的方式降低成渣热量消耗，降低的热量消耗用来熔化废钢，废提高转钢比炉；

2.同时通过总渣量的降低减少渣中含铁量降低转炉钢铁料消耗；

3.通过冶炼前热平衡计算对冷却剂精准控制降低钢水含氧量，降低冶炼合金化成本；

4.少渣冶炼降低溶剂消耗，针对不同企业可以将渣料控制在30kg以内；

5.少渣冶炼减少渣料加入量，减少高枪位化渣时间，有效实现渣料全程化透，促进溅渣护炉效果，利用降低出钢温度和降低终渣氧化性达到护炉效果；

6.少渣冶炼减少渣料加入量，减少高枪位化渣时间，低枪位的快速脱碳相当于提高供养强度有效减少供氧时间达到节约氧气目的，降低动力成本；

7.通过此操作可以达到高效去磷目的，终点控制不考虑磷因素，实现不到炉出钢；

8.通过此操作转炉实现简单高效，对于有精炼LF炉企业可以最大化提高产能。

具体实施方式

下面对本申请的技术方案作进一步地描述说明。

转炉少渣冶炼方法，在高铁耗或低铁耗，以及铁水硅变化复杂的情况下统一采用少渣-单渣模式，工艺流程为：出钢结束-留渣-调渣-溅渣-进废钢-兑铁水-计算-吹炼-终点控制-出钢；

(1)留渣：将上一炉出钢结束后炉内的渣料进行保留，留渣量为50-80kg/t；

(2)调渣、溅渣：将氮气打开，将枪位调至基本枪位，保持25-30s，然后将枪位提高到2m以上，根据渣料的溅起情况逐步压枪，溅到3min时，计划加入轻烧白云石与石灰至炉底，加入量占总量的2/3，将炉摇至水平；通过先溅渣后倒渣和先倒渣后溅渣两种方式交替进行溅渣操作，在溅渣的同时进行终渣粘度和氧化性的调整，保证溅渣护炉效果，确保炉底与炉缸之间维护的要求；

(3)进废钢、兑铁水：然后先加入洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，装完废钢后立即兑入铁水；进废钢要保证炉渣溅干，因此在进废钢之前将白灰以及含镁溶剂提前交叉加入炉底，既保证炉底锅底形形状，保持合理炉型，同时利用炉温提前加热转炉溶剂促进前渣早化；

(4)计算：根据铁水硅含量和物理热，目标出钢碳含量、出钢温度以及装入量，计算出炉内冷却剂配入量，保持合理热平衡；

(5)吹炼：吹炼枪位采取低-高-低的枪位控制模式，吹炼过程中供氧强度对应按照按大-小-大进行供氧，要求废钢冷却剂在吹炼4min加完(硅高按3min 加完，硅低按2min开始加4min加完)；

吹炼前期：前期比基本枪位高150-200mm，保持大氧压大流量，同时将剩余轻烧白云石与石灰总量的1/3加入至炉内；

吹炼中期：三分半后将枪位控制比基本枪位高200-300mm；

吹炼末期：将枪位控制回基本枪位，保持大氧压大流量，进行压枪操作对炉渣中氧化亚铁进行还原，控制渣中氧化性。

通过前期热平衡的控制，利用前期低温期快速去磷，渣料早加目的是延长前期低温时间，去磷70％，同时前期迅速融化镁质料减少前期炉衬冲刷，中期在三分半到四分钟碳氧反应开始大量消耗氧化铁容易中后期出现反干，因此三到四分钟开始适当降低氧压提高枪位一个减缓碳氧反应速度其次补充氧化铁达到过程炉渣全程化透的目的。

(6)终点控制：由前期计算应用，确认炉内冶炼情况，具体为钢中碳含量是否达到所炼钢种要求的控制范围、钢种S、P含量是否低于规定下限要求的范围、出钢温度是否能够顺利进行精炼与浇铸以及是否达到钢种要求控制的氧含量；后期终渣做粘要求大氧压，合理拉碳枪位和时间对渣中氧化最大化还原。从而降低终渣氧化性；可以较好的控制钢铁料回收率，以及做到较低的合金化成本。同时低氧化性的炉渣可以有效的进行溅渣护炉操作，保证炉况；由前期计算应用，终点目标碳和温度会相应准确控制；此操作在实践验证可以将脱磷率做到92-95％，成功率100％。适合低磷钢种冶炼要求。

(7)出钢：当达到终点控制的的参数要求时，将炉子倾侧，使钢水流进铸勺，然后翻转炉子，进行炉内渣料的清理。

上述步骤通过热平衡计算以及CO曲线数值可以有效反射炉内冶炼状况，把转炉操作简单化以及高效化，通过转炉物料热平衡精简公式计算有效控制保证转炉终点碳和温度合格率。

冶炼过程参考CO数值对枪位和供氧强度进行控制；(1)前期四分钟内CO 数值升高过快反映出前期加料滞后，温度升高过快，(2)CO大于15％表示碳氧反应开始。此时要适当降低氧压提高枪位，(3)CO大于35％反应出温度升高过快炉渣接近返干状态此时需调整枪位或含FEO材料补充氧化铁杜绝反干，(4) CO数值上升速度反应炉内温度上升速度和碳氧反应速度，以及炉渣融化程度，前中后合理的氧化亚铁控制量前期25-30％，中期30-35％，后期终点＜13％。

本发明利用的主要技术措施如下：

1.转炉低铁耗冶炼快速点火技术：转炉低铁耗，容易出现废钢阻断氧气射流，造成点火困难，甚至烧枪事故，本专利通过兑铁水后不加造渣料或冷却剂，前后摇炉，开吹调大氧气流量，上下窜枪等方式，在低铁耗条件下快速点火；

2.转炉冶炼快速成渣技术：低铁耗条件下，因前期温度低，废钢未熔化，熔池搅拌效果差等原因，造成成渣慢，甚至全程不起渣，本专利通过留渣、点火后压低枪位、大氧气流量技术，快速提高熔池温度、快速成渣；

3.转炉冶炼高效脱磷技术：利用硅锰氧化期结束前，快速形成的低碱度(R:1.3～2.高氧化性、熔化良好的前期渣及低温的有利条件，高效脱磷，前期脱磷率达到75％以上，终点控制脱磷率96％以上；

4.转炉冶炼低氧化性终渣控制技术：通过枪位低-高-低，氧气流量大-小-大，控制终点温度等技术，控制终渣内FeO含量为8～14％；

5.转炉低铁耗冶炼留渣技术：通过前期热平衡的计算，通过控制留渣量有效控制并延长利用好前期低温期快速去磷，留渣量控制在上一炉总量的50％-70％。

无论单渣和双渣操作在计算热平衡时把废钢和含铁原料(烧结返矿，除尘灰压球、粒子钢等)作为冷却剂可以相互代替，此操作为经营者在钢铁料成本选择上创立优势。

通过在钢厂实际使用案例，对比使用前后铁水单耗、造渣料消耗、钢铁料消耗等带来的经济效益；

案例一：新金钢铁，钢种SPHC，出钢温度高，终渣在推少渣冶炼之前指标和推行少渣冶炼之后指标对比：

实行少渣冶炼之前：钢铁料指标为1075-1080kg/t,渣料消耗为75-80kg/t,铁耗1050kg/t；

推行少渣冶炼之后：钢铁料指标为1050-1055kg/t，渣料消耗为45-50kg/t，铁耗830kg/t；

通过少渣冶炼推行渣料吨钢降低30kg/t，钢铁料降低20kg/t，降本效果显著。

直接经济效益：渣料30*0.3＝9元/t，钢铁料20*2.5＝50元/t，合计降低成本 59元/t，同时铁耗由原来的1050kg/t降低到850kg/t，产量每月提升10万吨，新金每月产量30万吨，直接降低渣料和钢铁料经济效益30万吨*59元＝1770万元。

案例二：汉冶特钢，主要生产中厚板，对硫磷要求比较低(P≤0.015，S≤ 0.012)；汉冶铁水条件P：130-140，S：0.040％；少渣冶炼前渣料消耗50kg/t, 钢铁料1064kg/t；推行少渣冶炼后综合成本降低117元/t。

案例三：重庆钢铁，3台210吨转炉，3台80吨转炉，主要生产船板和中厚板及工业建材；

少渣冶炼前综合渣料使用量50kg/t,钢铁料1080kg/t，推行少渣冶炼后渣料使用量30kg/t，钢铁料降低23kg/t。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.转炉少渣冶炼方法，其特征在于，在高铁耗或低铁耗，以及铁水硅变化复杂的情况下统一采用少渣-单渣模式，工艺流程为：出钢结束-留渣-调渣-溅渣-进废钢-兑铁水-计算-吹炼-终点控制-出钢；

(1)留渣：将上一炉出钢结束后炉内的渣料进行保留，留渣量控制在上一炉总量的50%-70%，留渣量为50-80kg/t；

(2)调渣、溅渣：将氮气打开，将枪位调至基本枪位，保持25-30s，然后将枪位提高到2m以上，根据渣料的溅起情况逐步压枪，溅到3min时，计划加入轻烧白云石与石灰至炉底，加入量占总量的2/3，将炉摇至水平；

(3)进废钢、兑铁水：然后先加入洁净的轻废钢，再加入中型和重型废钢，装完废钢后立即兑入铁水，兑铁水后不加造渣料或冷却剂，前后摇炉，开吹调大氧气流量，上下窜枪，在低铁耗条件下快速点火；

(4)计算：根据铁水硅含量和物理热，目标出钢碳含量、出钢温度以及装入量，计算出炉内冷却剂配入量，保持合理热平衡；

(5)吹炼：吹炼枪位采取低-高-低的枪位控制模式，吹炼过程中供氧强度对应按照按大-小-大进行供氧，要求废钢冷却剂在吹炼4min加完，其中硅高按3min加完，硅低按2min开始加4min加完；

吹炼前期：前期比基本枪位高150-200mm，保持大氧压大流量，同时将剩余轻烧白云石与石灰总量的1/3加入至炉内；

吹炼中期：三分半后将枪位控制比基本枪位高200-300mm；

吹炼末期：将枪位控制回基本枪位，保持大氧压大流量，进行压枪操作对炉渣中氧化亚铁进行还原，控制渣中氧化性；

(6)终点控制：由前期计算应用，确认炉内冶炼情况，具体为钢中碳含量是否达到所炼钢种要求的控制范围、钢种S、P含量是否低于规定下限要求的范围、出钢温度是否能够顺利进行精炼与浇铸以及是否达到钢种要求控制的氧含量；

(7)出钢：当达到终点控制的参数要求时，将炉子倾侧，使钢水流进铸勺，然后翻转炉子，进行炉内渣料的清理。

2.根据权利要求1所述的转炉少渣冶炼方法，其特征在于：冶炼过程参考CO数值对枪位和供氧强度进行控制；

(1)CO大于15％且小于等于35％时表示碳氧反应开始，适当降低氧压提高枪位；

(2)CO大于35％且小于等于50％时反应出温度升高过快炉渣接近返干状态，需调整枪位或补充含氧化铁材料杜绝反干。