CN112708716B - 一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，所述方法包括步骤：向转炉中加入预设比例的含钛铁水和废钢；执行转炉吹炼脱磷操作；执行终点倒炉操作；执行倒渣摇炉操作。本申请提供的一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，在相同铁水条件下实现转炉在20％以上废钢比例下的高效脱磷，实现转炉一次倒炉温度比常规冶炼操作升高30‑50℃，且满足钢种终点对磷和温度的要求，并缩短冶炼周期1‑2分钟。

Description

一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法

技术领域

本发明属于转炉炼钢领域，具体涉及一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法。

背景技术

用钛矿或者钛球是高炉常用的护炉方法，可以达到延长高炉使用寿命的目的，同时也会致使铁水的钛含量有所升高，可达到0.10％左右，对转炉冶炼的脱磷、脱硫几乎没有影响。随着全球矿产资源的日渐枯竭，可供开采的优质资源越来越少。攀西地区钢铁厂为了经济炉料结构，高炉大量消耗当地廉价的钒钛球，导致铁水中的钛、钒、铬含量偏高。转炉在冶炼含钛、铬、钒等元素的铁水(Ti(0.10-0.50％)、Cr(0.10-0.20％)、V(0.05-0.10％))时，尤其高磷、高钛铁水(P≥0.12％；Ti≥0.20％)时，转炉前期渣过粘、渣铁分离效果差，中前期渣脱磷效果差；转炉后期脱磷负担重，若操作不当经常出现喷溅和黏结粘枪等事故，钢铁料消耗技术指标恶化；终渣氧化性高、侵蚀炉底，溅渣护炉效果差和炉龄降低等一系列问题，严重影响转炉的生产正常运行。

近年来国家对钢铁产业大刀阔斧的整治取得了显著成效，上亿吨落后的炼钢产能被取缔，为钢铁企业创造了良好的发展空间。特别是在国家节能减排的大环境下，国内民营钢企试验并实现了建筑钢筋生产“方坯连铸-直接轧制”的铸坯直轧高效化生产流程，达到显著降低能耗和生产运营成本、创造可观经济效益的目的。通过铸坯直轧，炼钢厂浇铸出来的连铸坯经过保温快速输送，不需要加热而直接送入轧机进行轧制，省去加热炉煤气消耗，降低吨钢能耗；避免钢坯二次加热，减少氧化铁皮烧损，提高成材率指标；取消加热炉工序，减少加热炉维护费用，降低加热炉人工费用。为了满足直轧对铸坯表面温度的要求，连铸机的拉坯速度必须进行大幅度的提升，才能满足铸坯切割温度不低于950℃的要求。实施建筑钢筋直轧工程的厂家对连铸机经过设备改造，实现了原来2-3m/min普遍提高到3.5-4m/min，甚至达到5-6/min的水平，切切实实做到工作效率提高50-100％的较高水平，增加了企业竞争力，节省的煤气可完全用于发电。另外采用直轧工艺后，有利于人力资源优化调整，提高劳动生产效率。为了平衡生产节奏，相应的转炉也必须缩短生产周期，以平衡连铸机提速对生产节奏匹配的要求。

在钢铁形势严峻的大背景下，提高转炉废钢比可能是钢铁企业发展的必经之路。我国是以转炉(铁矿石)炼钢为主，含电炉冶炼的废钢比只有18％。转炉废钢比率仅达到13％，差距甚大。近期炼钢废钢比呈下降趋势，这一方面是由于我国废钢价格较贵，而废钢的价格直接影响着转炉废钢比；另一方面是我国钢铁产能出现了大量的长流程炼钢厂，有充分的高炉铁水供应，这就降低了炼钢过程中废钢的用量比。

随着资源环境形势日趋紧张，社会废钢蓄积量的增加，寻求高效低成本的高废钢比炼钢工艺至关重要。在提高转炉废钢比过程中，要解决的主要问题是转炉热平衡问题。其解决的思路，实现高废钢比下的热量平衡，其热量补偿方式主要为加入燃料，通过燃料燃烧放热进行热补偿。从热补偿作用对象来说，解决思路主要为增加热量对废钢进行预热。对现有设备的加热效率方面研究不够，特别是冶炼过程中的氧枪的氧气燃烧升温效率研究更是甚少。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，所述方法包括步骤：

向转炉中加入预设比例的含钛铁水和废钢；

执行转炉吹炼脱磷操作；

执行终点倒炉操作；

执行倒渣摇炉操作。

优选地，按照质量分数计算，所述含钛铁水包括如下元素：C：4.20-6.80％；Si：0.30-0.70％；Mn：0.30-0.70％；P：0.12-0.15％；S：0.02-0.07％；Ti：0.20-0.50％；Cr：0.10-0.20％。

优选地，所述废钢质量在原料总质量中所占比例大于等于20％。

优选地，所述执行转炉吹炼脱磷操作包括步骤：

将整个转炉吹炼脱磷操作流程分为相邻的第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段；

向转炉中加入炉渣，于第一阶段内以3.0Nm³/min/t的供氧强度吹炼，并采用第一底吹流量搅拌；

于第二阶段内以3.3Nm³/min/t的供氧强度吹炼；

于第三阶段内按照1.4-1.2m逐渐降低开吹枪位，并向转炉中加入炉渣；

于第四阶段内以3.0Nm³/min/t的供氧强度吹炼，并在总吹炼氧耗达到80-90％时向转炉中加入矿石，采用第二底吹流量搅拌，按照1.2-1.0m逐渐降低开吹枪位，按照60-90秒控制终点压枪时间。

优选地，所述第一阶段为0-2min，所述第二阶段为2-6min，所述第三阶段为6-9min，所述第四阶段为9-12min。

优选地，所述炉渣包括：TiO₂、活性石灰和矿石造渣剂，其中，所述TiO₂的质量占所述炉渣总质量的5％以下，所述活性石灰和所述矿石造渣剂二者质量之和占所述炉渣总质量的70-80％。

优选地，所述活性石灰包括：CaO，其中，所述CaO的质量占所述活性石灰质量的比例大于等于85％。

优选地，所述执行终点倒炉操作包括步骤：

控制执行终点倒炉操作时各工作参数；其中，温度保持在1630-1650℃，出钢碳含量保持在0.12-0.20％，终点压枪时间大于等于60秒，压枪枪位小于等于1000mm；

提高终点供氧强度，使其从3.0Nm³/min/t提高至3.3Nm³/min/t，且压枪时长保持30秒；

倒炉过程中加入预设数量的轻烧白云石进行人工压渣；

当提枪倒渣时在5000-7000mm高度用氮气吹扫5-8秒后倒炉；

当抬炉时使用N2进行吹扫，以压制钢液面的翻腾。

优选地，所述执行倒渣摇炉操作包括步骤：

当倒渣开始时将炉体倾动至77°-82°位置，并保持4-6秒；

缓慢摇炉至84°-85°位置，以倒掉炉渣；

当加入废钢时向后摇炉至316°位置，以减少生铁粘在转炉上的渣面量。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

(1)在相同铁水条件下实现转炉在20％以上废钢比例下的高效脱磷，实现转炉一次倒炉温度比常规冶炼操作升高30-50℃，且满足钢种终点对磷和温度的要求，并缩短冶炼周期1-2分钟；

(2)氧枪硬吹工艺和大供氧流量相结合，既提高了脱磷率又提高了冶炼效率；前期采用硬吹操作可以使铁水的脱硅时间缩短1-2分钟，加上上一炉的高氧化铁和物理热量，使得炉渣活跃，提高炉渣脱磷、脱钛的能力；采用较大的底吹流量可以使钢渣充分接触，为脱磷提供了很好的动力学条件；冶炼结束的压渣操作，促使钢、渣界面的珠铁尽快分离；

(3)转炉单渣操作的脱磷效果可达85-92％，可以满足普通钢种对磷含量的要求，实现转炉大废钢比冶炼满足出钢温度的需求，比常规吹炼枪位一次倒炉的温度多升高30-50℃，平均值为36℃。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明提供的一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法的流程示意图；

图2是本发明提供的一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法中氧枪操作示意图；

图3是现有技术种操作的氧枪枪位示意图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

如图1，在本申请实施例中，本发明提供了一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，所述方法包括步骤：

S1：向转炉中加入预设比例的含钛铁水和废钢；

S2：执行转炉吹炼脱磷操作；

S3：执行终点倒炉操作；

S4：执行倒渣摇炉操作。

在本申请实施例中，按照质量分数计算，所述含钛铁水包括如下元素：C：4.20-6.80％；Si：0.30-0.70％；Mn：0.30-0.70％；P：0.12-0.15％；S：0.02-0.07％；Ti：0.20-0.50％；Cr：0.10-0.20％。

在本申请实施例中，所述废钢质量在原料总质量中所占比例大于等于20％。优选地，含钛铁水质量占原料总质量的80％，废钢质量占原料总质量的20％。

在本申请实施例中，步骤S2中的执行转炉吹炼脱磷操作包括步骤：

将整个转炉吹炼脱磷操作流程分为相邻的第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段；

向转炉中加入炉渣，于第一阶段内以3.0Nm³/min/t的供氧强度吹炼，并采用第一底吹流量搅拌；

于第二阶段内以3.3Nm³/min/t的供氧强度吹炼；

于第三阶段内按照1.4-1.2m逐渐降低开吹枪位，并向转炉中加入炉渣；

于第四阶段内以3.0Nm³/min/t的供氧强度吹炼，并在总吹炼氧耗达到80-90％时向转炉中加入矿石，采用第二底吹流量搅拌，按照1.2-1.0m逐渐降低开吹枪位，按照60-90秒控制终点压枪时间。

具体地，在本申请实施例中，所述第一阶段为0-2min，所述第二阶段为2-6min，所述第三阶段为6-9min，所述第四阶段为9-12min。

在本申请实施例中，所述炉渣包括：TiO₂、活性石灰和矿石造渣剂，其中，所述TiO₂的质量占所述炉渣总质量的5％以下，所述活性石灰和所述矿石造渣剂二者质量之和占所述炉渣总质量的70-80％。

在本申请实施例中，第一底吹流量可以采用最大的底吹流量，以加快搅拌时反应速度，而第二底吹流量可以根据需要选择较小的底吹流量。

在本申请实施例中，所述活性石灰包括：CaO，其中，所述CaO的质量占所述活性石灰质量的比例大于等于85％。

在本申请实施例中，采用上述的转炉吹炼脱磷操作，可以缩短铁水脱硅时间和提升氧枪的升温效率，提前创造脱磷的动力学和热力学条件；且可以循环利用脱碳炉渣，充分发挥渣中高FeO含量特点，快速改变含钛铁水冶炼前期由CaO-TiO₂-SiO₂渣系快速转变为CaO-TiO₂-SiO₂-FeO四元渣系，提高前期炉渣利用效率，消除了钛的不利影响，在冶炼前期脱除大部分磷，减少中后期造渣料加入量。

在本申请实施例中，步骤S3中的执行终点倒炉操作包括步骤：

控制执行终点倒炉操作时各工作参数；其中，温度保持在1630-1650℃，出钢碳含量保持在0.12-0.20％，终点压枪时间大于等于60秒，压枪枪位小于等于1000mm；

提高终点供氧强度，使其从3.0Nm³/min/t提高至3.3Nm³/min/t，且压枪时长保持30秒；

倒炉过程中加入预设数量的轻烧白云石进行人工压渣；

当提枪倒渣时在5000-7000mm高度用氮气吹扫5-8秒后倒炉；

当抬炉时使用N₂进行吹扫，以压制钢液面的翻腾。

在本申请实施例中，轻烧白云石的质量可以根据需要选择，比如，可以加入50kg轻烧白云石进行人工压渣。

在本申请实施例中，步骤S4中的所述执行倒渣摇炉操作包括步骤：

当倒渣开始时将炉体倾动至77°-82°位置，并保持4-6秒；

缓慢摇炉至84°-85°位置，以倒掉炉渣；

当加入废钢时向后摇炉至316°位置，以减少生铁粘在转炉上的渣面量。

下面以具体实施例对本申请进行详细说明。

如图2所示，为本申请中采用的低枪位开吹的吹炼模式，并按照“低→低→高→低”枪位操作进行冶炼；如图3所示，为现有技术中采用的高枪位开吹的普通吹炼模式，并按照“高→低→高→低”枪位操作进行冶炼。

表1普通吹炼铁水条件

表2本申请的吹炼铁水条件

表3普通吹转炉炉料结构

表4本申请的炉料结构

钢种	炉号	铁水，t	废钢，t	总装入量，t	废钢比例，％
						HRB400	E	82.8	21.5	104.3	20.5
HRB400	F	85.1	21.5	106.6	20.2
						HRB400	G	84.9	22.6	106.3	21.2
HRB400	H	84.3	22.5	106.8	21.2

表5普通吹炼的炉料加入、供氧和一倒成分

表6本申请的吹炼的炉料加入、供氧和一倒成分

表7普通吹炼的吹炼炉渣成分

表8本申请的吹炼炉渣成分

综合分析表1-8可以得知，本申请采用的低枪位吹炼转炉的升温效果要明显好于常规吹炼模式，一次倒炉的温度平均升高36℃；脱磷平均值比常规吹炼模式低0.011％的磷；转炉单渣操作的脱磷效果可达88-92％，可以满足普通钢种对磷含量的要求，消除含钛铁水冶炼前期渣粘、渣铁分离效果差难题，实现转炉大废钢比冶炼满足出钢温度的需求，比常规吹炼枪位一次倒炉温度多升高30-50℃，平均为36℃。

本申请提供的一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法具有如下技术效果：

(1)在相同铁水条件下实现转炉在20％以上废钢比例下的高效脱磷，实现转炉一次倒炉温度比常规冶炼操作升高30-50℃，且满足钢种终点对磷和温度的要求，并缩短冶炼周期1-2分钟；

(2)氧枪硬吹工艺和大供氧流量相结合，既提高了脱磷率又提高了冶炼效率；前期采用硬吹操作可以使铁水的脱硅时间缩短1-2分钟，加上上一炉的高氧化铁和物理热量，使得炉渣活跃，提高炉渣脱磷、脱钛的能力；采用较大的底吹流量可以使钢渣充分接触，为脱磷提供了很好的动力学条件；冶炼结束的压渣操作，促使钢、渣界面的珠铁尽快分离；

(3)转炉单渣操作的脱磷效果可达85-92％，可以满足普通钢种对磷含量的要求，实现转炉大废钢比冶炼满足出钢温度的需求，比常规吹炼枪位一次倒炉的温度多升高30-50℃，平均值为36℃。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

向转炉中加入预设比例的含钛铁水和废钢，所述废钢质量在原料总质量中所占比例大于等于20％；

执行转炉吹炼脱磷操作；

执行终点倒炉操作；

执行倒渣摇炉操作；

所述执行转炉吹炼脱磷操作包括步骤：

将整个转炉吹炼脱磷操作流程分为相邻的第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，采用低枪位开吹的吹炼模式，并按照“低→低→高→低”枪位操作进行冶炼；

向转炉中加入炉渣，于第一阶段内以3.0Nm³/min/t的供氧强度吹炼，并采用第一底吹流量搅拌；

于第二阶段将枪位由1.4m降至1.2m，并以3.3Nm³/min/t的供氧强度吹炼；

于第三阶段内向转炉中加入炉渣；

于第四阶段内以3.0Nm³/min/t的供氧强度吹炼，并在总吹炼氧耗达到80％-90％时向转炉中加入矿石，采用第二底吹流量搅拌，并降低枪位至1.2m-1.0m，按照60秒-90秒控制终点压枪时间，所述第一阶段为第0-2min，所述第二阶段为第2min-6min，所述第三阶段为第6min-9min，所述第四阶段为第9min-12min；

所述炉渣包括：TiO₂、活性石灰和矿石造渣剂，其中，所述TiO₂的质量占所述炉渣总质量的5％以下，所述活性石灰和所述矿石造渣剂二者质量之和占所述炉渣总质量的70％-80％，所述活性石灰包括：CaO，其中，所述CaO的质量占所述活性石灰质量的比例大于等于85％；

所述第一底吹流量采用最大的底吹流量，所述第二底吹流量为较小的底吹流量。

2.根据权利要求1所述的含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，其特征在于，按照质量分数计算，所述含钛铁水包括如下元素：C：4.20％-6.80％；Si：0.30％-0.70％；Mn：0.30％-0.70％；P：0.12％-0.15％；S：0.02％-0.07％；Ti：0.20％-0.50％；Cr：0.10％-0.20％。

3.根据权利要求1所述的含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，其特征在于，所述执行终点倒炉操作包括步骤：

控制执行终点倒炉操作时各工作参数；其中，温度保持在1630℃-1650℃，出钢碳含量保持在0.12％-0.20％，终点压枪时间大于等于60秒，压枪枪位小于等于1000mm；

提高终点供氧强度，使其从3.0Nm³/min/t提高至3.3Nm³/min/t，且压枪时长保持30秒；

倒炉过程中加入预设数量的轻烧白云石进行人工压渣；

当提枪倒渣时在5000mm-7000mm高度用氮气吹扫5秒-8秒后倒炉；

当抬炉时使用N₂进行吹扫，以压制钢液面的翻腾。

4.根据权利要求1所述的含钛铁水转炉大废钢比快速升温的生产方法，其特征在于，所述执行倒渣摇炉操作包括步骤：

当倒渣开始时将炉体倾动至77°-82°位置，并保持4秒-6秒；

缓慢摇炉至84°-85°位置，以倒掉炉渣；

当加入废钢时向后摇炉至316°位置，以减少生铁粘在转炉上的渣面量。

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