CN112695155A - 一种含钒钛铁水的炼钢工艺 - Google Patents

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尹文
代定明
周平
满雄
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    • C21C7/072—Treatment with gases

Abstract

本发明公开一种含钒钛铁水的炼钢工艺，包括：提供含钒钛铁水；将所述含钒钛铁水进行脱硫扒渣、提钒后，得到半钢；以氧枪供氧，将复合渣料和所述半钢混合后依次进行吹炼、出钢，得到钢水和炉渣；所述复合渣料由石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂组成；所述脱磷化渣剂由石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉组成；起降低磷含量，快速化渣作用，降低总渣量消耗，并实现降低钢铁料消耗的目的，使转炉炼钢冶炼周期缩短。

Description

一种含钒钛铁水的炼钢工艺
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，具体涉及一种含钒钛铁水的炼钢工艺。
背景技术
我国拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，随着矿产资源的大量开发和利用，矿石日益贫乏，面对铁合金的巨大需求量以及我国铁矿资源贫、细、杂的现实，综合开发利用钒钛磁铁矿已是必然趋势。
钒钛合金主要应用于钢铁工业，在钢中加入一定量的钒钛，可以改善钢的耐磨性、强度、硬度、延展性等性能，使得钢铁结构强度提高的同时重量有所减轻。
但在钒钛矿高炉冶炼的条件下，铁水具有含钒(0.3％)、硫(0.05％～0.15％)、磷(0.2％～0.3％)元素高和铁水温度普遍偏低(到达炼钢铁水温度为1250℃～1300℃)且带渣率高(约7％)等特点，所述铁水的条件较一般高钛冶炼铁水差，炼钢工艺过程需经过脱硫、扒渣、提钒、炼钢和脱氧合金化等工序，含钒铁水在提钒工序经氧化去钒后，只余微量的硅、锰等发热元素，冶炼过程中炉渣SiO2、TiO2等酸性氧化物含量很少，致使炉渣组分单一，碱度高，黏度大，流动性差。所以，其冶金性能不高，脱磷能力低，往往要依靠后吹来脱去磷，从而造成渣量增大，渣料消耗高，钢铁料消耗上升，而且也限制着炉龄的提高和冶炼周期的缩短。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种含钒钛铁水的炼钢工艺，起降低磷含量，快速化渣作用，降低总渣量消耗，并实现降低钢铁料消耗的目的，使转炉炼钢冶炼周期缩短。
为解决以上技术问题，本申请提供的技术方案是一种含钒钛铁水的炼钢工艺，包括：
提供含钒钛铁水；
将所述含钒钛铁水进行脱硫扒渣、提钒后，得到半钢；
以氧枪供氧，将复合渣料和所述半钢混合后依次进行吹炼、出钢，得到钢水和炉渣；
所述复合渣料由石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂组成；
所述脱磷化渣剂由石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉组成；所述脱磷化渣剂中石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉质量比为(35～40)：(20～25)：(30～35)：(5～10)。
优选的，所述脱磷化渣剂的用量为12kg/吨钢水～14kg/吨钢水。
优选的，所述脱磷化渣剂中石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉质量比为38：22：32：8。
优选的，所述复合渣料中石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂的质量比为1：(0.2～0.4)：(0.04～0.06)：(0.04～0.06)：(0.2～0.4)。
优选的，所述复合渣料中石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂的质量比为1：0.3：0.06：0.06：0.3。
优选的，所述氧枪的喉口直径为33.4mm，所述氧枪的喉口角度为12°15″；所述供氧的氧气流量为15500m3/h～18000m3/h。
优选的，所述供氧的强度为3.4m3/min.t～3.6m3/min.t。
优选的，所述吹炼开始时，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.5m～1.6m，供氧≥1min后，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.6m～1.8m，供氧≥5min，所述吹炼结束时，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.3m～1.5m。
优选的，所述脱硫扒渣采用两台功率为45kW的脱硫扒渣机进行，所述脱硫扒渣的时间为8分钟。
优选的，所述出钢得到的钢水进入加盖的钢包，所述出钢的温度为1640℃～1660℃。
优选的，所述炉渣的初渣碱度≥2.5，所述炉渣的终渣碱度为3.5～4.5。
本申请与现有技术相比，其详细说明如下：
本发明提供的炼钢工艺以含钒钛高磷铁水为原料，脱硫、提钒后，加入复合渣料，在氧枪供氧的条件下依次进行吹炼、出钢，得到钢水和炉渣；
在本发明中，使用了由石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂复合渣料，由石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉组成的脱磷化渣剂，所述脱硫化渣剂对CaO、SiO2、MgO、FeO和Al2O3等物质进行优化组合，形成一种弥补半钢冶炼酸性渣系的物质，起降低磷含量，快速化渣作用，减少高磷半钢冶炼中粘枪粘罩的现象，同时降低总渣量消耗，并实现降低钢铁料消耗的目的；本申请还提高炼钢供氧强度，通过工艺优化，使转炉炼钢冶炼周期缩短，日增产增加，从而确保了炼钢消铁能力的发挥。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
在本发明中，所述复合渣料包括石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂。本发明对所述石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉的来源没有特殊的限制，可采用所述石灰和轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉的市售商品，也可按照本领域技术人员熟知的制备所述石灰和轻烧白云石的技术方案自行制备。其中，复合渣料中萤石粉和纯碱粉的主要作用在于共同调节脱磷渣的粘稠度，有利于提高脱磷效率。
本发明提供的脱磷化渣剂包括石灰，石灰中氧化钙可以减少与所述脱磷化渣剂配合使用的轻烧白云石的用量，从而降低总渣量。
本发明提供的脱磷化渣剂包括轻烧镁粉，所述轻烧镁粉中氧化镁可以减少与所述脱磷化渣剂配合使用的轻烧白云石的用量，从而降低总渣量。
本发明提供的脱磷化渣剂包括膨润土，所述膨润土含有二氧化硅，可以弥补半钢冶炼热量使渣系转变为熔点较高的硅酸盐渣系，较好的脱磷效果和化渣效果。
本发明提供的脱磷化渣剂包括氧化铝粉，所述氧化铝粉中含有的氧化铝与膨润土含中二氧化硅作用，使渣系转变为高熔点的铝硅酸盐渣系，较好的脱磷效果和化渣效果。
在以下实施例中，半钢、石灰和轻烧白云石采用四川德胜钒钛有限公司生产的半钢、石灰和轻烧白云石，萤石粉、纯碱粉、轻烧镁粉、膨润土、氧化铝粉为市售产品。
实施例1
将38Kg石灰、22Kg轻烧镁粉、32Kg膨润土和8Kg氧化铝粉碎后混合，得到脱磷化渣剂混合粉末；
将得到的脱磷化渣剂混合粉末压球后，在100℃下烘干480min。得到脱磷化渣剂。
实施例2
将35Kg石灰、20Kg轻烧镁粉、35Kg膨润土和10Kg氧化铝粉碎后混合，得到脱磷化渣剂混合粉末；
将得到的脱磷化渣剂混合粉末压球后，在100℃下烘干480min。得到脱磷化渣剂。
实施例3
将40Kg石灰、25Kg轻烧镁粉、30Kg膨润土和5Kg氧化铝粉碎后混合，得到脱磷化渣剂混合粉末；
将得到的脱磷化渣剂混合粉末压球后，在100℃下烘干480min。得到脱磷化渣剂。
实施例4
(1)含钒钛高磷铁水制备：
以55wt％的钒钛磁铁矿烧结矿、35wt％的钒钛磁铁矿球团矿和10wt％的高磷鲕状赤铁矿块矿为含铁原料，将所述含铁原料、焦粉等炉料在中型高炉(450立方米)中进行装料，在喷吹无烟煤的条件下进行高炉炼铁，得到含钒钛高磷铁水和炉渣；
其中，装料制度包括：多环料制，矿焦角相差1°，适当抑边发展中心，高磷鲕状赤铁矿块矿布于最后一环；矿两环、焦四环；
送风制度包括：鼓风动能＞140kW，风量≥1230m3/min；
热制度包括：Si+Ti值为0.3％～0.45％；热风温度≥1180℃；
造渣制度包括：炉渣中MgO含量为9wt％～9.5wt％，MgO/Al2O3为0.65～0.7，二元碱度为1.15；
富氧喷吹包括：喷煤量＞130kg/吨铁水，富氧率＞2％。
(2)脱硫扒渣、提钒：
采用两台功率为45kW的脱硫扒渣机，将所述含钒钛高磷铁水进行脱硫扒渣，所述脱硫扒渣的时间为8分钟；
所述脱硫扒渣后的铁水进入有效容积为12m3的脱硫包，所述脱硫包壁厚为150mm，工作层为铝碳化硅砖；
完成脱硫扒渣后，对脱硫扒渣后的铁水进行提钒，得到半钢；
其中，本发明对脱硫扒渣所用的脱硫剂没有特殊限制，采用本领域常用的即可。脱硫工艺结束后，所生成的渣会浮到铁水面上，扒渣后即达到脱硫的目的；所述提钒为本领域技术人员熟知的技术手段，本发明对此并无特殊限制。
(3)脱磷炼钢：
将90吨所述半钢加入转炉中，再加入复合渣料，在氧枪供氧的条件下进行吹炼，所述复合渣料在开始吹炼的90秒内加完；
其中，所述复合渣料由石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和实施例1得到的脱磷化渣剂组成，三者的质量比为1：0.3：0.05：0.05：0.3，所述脱磷化渣剂的用量为12kg/吨半钢；
所述供氧的强度为3.5m3/min.t，所述氧枪的喉口直径为33.4mm；所述氧枪的喉口角度为12°15″；所述供氧的氧气流量为16000m3/h；所述供氧的时间为760s；所述吹炼开始时，供氧枪位为低枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.5m～1.6m；供氧搅拌时间≥1min后为化渣枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.6m～1.8m，确保吹炼5min内来渣；供氧≥5min，所述吹炼结束时采用压枪操作，为低枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.3m～1.5m，搅拌时间≥1min。
完成吹炼后，通过脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣，得到钢水和炉渣；其中，出钢得到的钢水进入加盖的钢包，出钢的温度降至1650℃。
得到钢水和炉渣后，本申请对钢水成分进行检测，所述出钢的钢水含磷不大于0.2％，最终钢材成分合格。所述炉渣的初渣碱度≥2.5，所述炉渣的终渣碱度为3.5～4.0。
实施例5
本实施例和实施例4的区别在于：
(3)脱磷炼钢：
将90吨所述半钢加入转炉中，再加入复合渣料，在氧枪供氧的条件下进行吹炼，所述复合渣料在开始吹炼的90秒内加完；
其中，所述复合渣料由石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和实施例2得到的脱磷化渣剂组成，三者的质量比为1：0.2：0.04：0.04：0.2，所述脱磷化渣剂的用量为13kg/吨半钢；
所述供氧的强度为3.4m3/min.t，所述氧枪的喉口直径为33.4mm；所述氧枪的喉口角度为12°15″；所述供氧的氧气流量为18000m3/h；所述供氧的时间为750s；所述吹炼开始时，供氧枪位为低枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.5m～1.6m；供氧搅拌时间≥1min后为化渣枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.6m～1.8m，确保吹炼5min内来渣；供氧≥5min，所述吹炼结束时采用压枪操作，为低枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.3m～1.5m，搅拌时间≥1min。
完成吹炼后，通过脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣，得到钢水和炉渣；其中，出钢得到的钢水进入加盖的钢包，出钢的温度降至1640℃。
得到钢水和炉渣后，本申请对钢水成分进行检测，所述出钢的钢水含磷不大于0.2％，最终钢材成分合格。所述炉渣的初渣碱度≥2.5，所述炉渣的终渣碱度为3.5～4.0。
实施例6
本实施例和实施例4的区别在于：
(3)脱磷炼钢：
将90吨所述半钢加入转炉中，再加入复合渣料，在氧枪供氧的条件下进行吹炼，所述复合渣料在开始吹炼的90秒内加完；
其中，所述复合渣料由石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和实施例3得到的脱磷化渣剂组成，三者的质量比为1：0.4：0.06：0.06：0.4，所述脱磷化渣剂的用量为14kg/吨半钢；
所述供氧的强度为3.6m3/min.t，所述氧枪的喉口直径为33.4mm；所述氧枪的喉口角度为12°15″；所述供氧的氧气流量为18000m3/h；所述供氧的时间为740s；所述吹炼开始时，供氧枪位为低枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.5m～1.6m；供氧搅拌时间≥1min后为化渣枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.6m～1.8m，确保吹炼5min内来渣；供氧≥5min，所述吹炼结束时采用压枪操作，为低枪位，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.3m～1.5m，搅拌时间≥1min。
完成吹炼后，通过脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣，得到钢水和炉渣；其中，出钢得到的钢水进入加盖的钢包，出钢的温度降至1660℃。
得到钢水和炉渣后，本申请对钢水成分进行检测，所述出钢的钢水含磷不大于0.2％，最终钢材成分合格。所述炉渣的初渣碱度≥2.5，所述炉渣的终渣碱度为3.5～4.0。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含钒钛铁水的炼钢工艺，其特征在于，包括：
提供含钒钛铁水；
将所述含钒钛铁水进行脱硫扒渣、提钒后，得到半钢；
以氧枪供氧，将复合渣料和所述半钢混合后依次进行吹炼、出钢，得到钢水和炉渣；
所述复合渣料由石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂组成；
所述脱磷化渣剂由石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉组成；所述脱磷化渣剂中石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉质量比为(35～40)：(20～25)：(30～35)：(5～10)。
2.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述脱磷化渣剂的用量为12kg/吨钢水～14kg/吨钢水。
3.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述脱磷化渣剂中石灰、轻烧镁粉、膨润土和氧化铝粉质量比为38：22：32：8。
4.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述复合渣料中石灰、轻烧白云石、萤石粉、纯碱粉和脱磷化渣剂的质量比为1：(0.2～0.4)：(0.04～0.06)：(0.04～0.06)：(0.2～0.4)。
5.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述氧枪的喉口直径为33.4mm，所述氧枪的喉口角度为12°15″；所述供氧的氧气流量为15500m3/h～18000m3/h。
6.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述供氧的强度为3.4m3/min.t～3.6m3/min.t。
7.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述吹炼开始时，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.5m～1.6m，供氧≥1min后，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.6m～1.8m，供氧≥5min，所述吹炼结束时，所述氧枪的喷头底部端面与半钢的液面的距离为1.3m～1.5m。
8.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述脱硫扒渣采用两台功率为45kW的脱硫扒渣机进行，所述脱硫扒渣的时间为8分钟。
9.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，所述出钢得到的钢水进入加盖的钢包，所述出钢的温度为1640℃～1660℃。
10.根据权利要求1所述的炼钢工艺，其特征在于，，所述炉渣的初渣碱度≥2.5，所述炉渣的终渣碱度为3.5～4.5。
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