CN113088617B - 一种转炉炼钢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种转炉炼钢方法。本发明提供的转炉炼钢方法中，第一炉和第二炉为单渣冶炼，从第三炉开始全部采用双渣冶炼，从第四炉开始，在冶炼前先对上一炉冶炼所产生炉渣进行磷含量测试，然后，根据炉渣中磷含量来确定是否对炉渣进行脱磷处理以及进行怎样的脱磷处理，通过一定的梯级脱磷制度对钢渣脱磷后再利用，并实现多炉循环利用，有效利用了钢渣有效成分和热量，显著降低辅料消耗，实现热态钢渣炉内的循环利用，达到减少钢渣排放的目的，而且保证了钢水的脱磷效果。本发明提供的上述炼钢方法具有成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证脱磷效果，同时能显著减少每炉加入的辅料，实现钢渣循环利用，减少钢渣排放。

Description

一种转炉炼钢方法
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种转炉炼钢方法。
背景技术
钢渣是指在炼钢过程中排出的熔渣，主要是在吹炼过程中金属炉衬材料中各种元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬材料和补炉材料、金属炉料带入的杂质、以及为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料；其主要化学成分有：CaO、SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5等。钢渣量一般是钢产量的8％～15％，属于较大的排放量。不同的钢铁生产技术均会产生钢渣，如转炉冶炼、电炉冶炼和精炼炉冶炼等，我国主要以转炉炼钢为主，因此大部分钢渣为转炉冶炼渣。
攀钢采用钒钛磁铁矿进行冶炼，转炉炼钢主原料是采用经过专用转炉提钒后的半钢，含钒铁水经脱硫提钒后获得的半钢中碳质量百分含量为3.4％～4.0％，半钢中硅、锰发热成渣元素含量均为痕迹，半钢中硫质量百分含量控制在0.015％以内，半钢磷质量百分含量为0.060％～0.080％，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、并且热量不足等特点。因此，半钢炼钢条件下形成初期渣所需时间长，脱磷率低、且辅料消耗较大。同时，随着钢产量的增加，日益增加的转炉钢渣无法有效的循环利用，环保压力较大。
现有技术中，已公开了一些能够提高冶炼效果的冶炼方法，如申请号201310259446.1的专利申请公开了一种双渣法冶炼半钢的方法，包括以下步骤：将半钢兑入炼钢转炉并加入第一批造渣材料进行第一次造渣吹炼，其中，在吹炼开始后的90s内，控制顶吹氧枪的供氧强度为1.5～2.5m3/(min·t钢)，氧枪枪位为1.5～2.5m；在吹炼开始90s后，控制顶吹氧枪的供氧强度为2.5～3.5m3/(min·t钢)，氧枪枪位为1.8～2.5m；待转炉内的钢水碳含量达到0.40～0.80％时，结束第一次吹炼，倒渣；向转炉内加入第二批造渣材料进行第二次造渣吹炼，在吹炼过程中，控制顶吹氧枪的供氧强度为3.5～4m3/(min·t钢)，氧枪枪位为1.4～2m；吹炼结束后，出钢。该方法能够在保证转炉冶炼过程干法除尘不泄爆、具有更高的脱磷效率且煤气回收量大。
申请号201210544071.9的专利申请公开了一种半钢炼钢双渣留渣的炼钢方法，其包括：1)在转炉熔池中存在炉渣的条件下，向转炉熔池中加入造渣材料，并顶吹氧气进行吹炼造渣，当转炉中的熔池温度为1350-1450℃、炉渣的碱度为1.4-2.5、炉渣中的全铁含量按重量百分比计为12-16重量％时，倒出40-80重量％的炉渣A；2)在顶吹氧气的条件下，再次向转炉熔池中加入造渣材料，当转炉中的熔池温度为1650-1690℃、炉渣的碱度为3.3-4.2、炉渣中的全铁含量按重量百分比计为15-28重量％时，留渣出钢；3)出钢完成后进行溅渣护炉的操作，得到炉渣B；其中，步骤1)中，在加入造渣材料前，存在于转炉熔池中的炉渣为步骤3)得到的全部炉渣B。通过该炼钢方法，能够提高脱磷效果，使磷含量下降到0.007重量％以下。
申请号201310674117.3的专利申请公开了一种转炉高温钢渣循环利用的方法，包括以下步骤：a、控制上炉出钢温度为1590～1630℃，出钢后保留全部钢渣；b、下枪喷吹氮气进行第一次溅渣，喷吹时间为1.5～2.5min；c、加入冷却剂，冷却剂的加入量为全部钢渣量的15～20wt％；d、下枪喷吹氮气进行第二次溅渣，喷吹时间为1～1.5min；e、溅渣结束后准备下炉进料，其中，氮气的喷吹压力为0.7～0.9Mpa、喷吹流量为12000～14000Nm3/h。采用本发明的方法可短时间内完全固化高温液态钢渣，可有效避免转炉高温钢渣因表面固化而内部仍残留液渣的问题。
然而，上述冶炼方法的钢渣排放量大、辅料消耗高，规模化生产成本较高，且带来污染。
公开号为CN108754062的专利申请公开了一种转炉钢渣炉内气化脱磷炼钢的方法，其采用单渣冶炼法，第一炉冶炼中加入造渣材料并控制炉渣碱度，吹炼结束后，再加入无烟煤，溅渣后全留渣；第二炉冶炼按照第一炉冶炼的操作进行，不同的是，将造渣材料用量减半，出钢后留一半炉渣并溅渣；第三炉至第十炉冶炼，按照第一炉冶炼的操作进行，不同的是，将造渣材料用量在第一炉基础上减少20％～30％，出钢后留一半炉渣并溅渣。上述炼钢方法能够降低钢渣中的磷含量，同时能够降低辅料消耗和减少钢渣排放。但是，随着炼钢生产力和钢产量的增加，该冶炼方法的辅料消耗仍然较高，钢渣排放较大，且脱磷效果欠佳。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种转炉炼钢方法。本发明提供的转炉炼钢方法能够有效减少钢渣排放量和降低辅料消耗，并保证钢水具有良好的脱磷效果。
本发明提供了一种转炉炼钢方法，包括以下步骤：
S1、第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣用于下一炉冶炼；
S2、第二炉单渣冶炼：按照第一炉单渣冶炼的方式进行冶炼，不同的是，造渣材料用量为第一炉单渣冶炼中造渣材料用量的40wt％～60wt％；出钢后，溅渣并全留渣用于下一炉冶炼；
S3、第三炉双渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，加入造渣剂来调整炉渣碱度为1.5～2.5，进行低温脱磷，之后，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的60wt％～70wt％；然后，向炉内加入造渣材料，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣；
S4、第四炉～第n炉冶炼：从第四炉开始，在冶炼前，先对上一炉冶炼所得钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理；然后，再兑入半钢/铁水进行冶炼；冶炼的方式按照第三炉双渣冶炼的方式进行，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣；
所述梯级脱磷处理的制度如下：
钢渣磷含量＜1.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理；
1.0wt％≤钢渣磷含量≤1.2wt％，则对钢渣进行第一脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
1.2wt％＜钢渣磷含量≤2.0wt％，则对钢渣进行第二脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
钢渣磷含量＞2.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理，倒掉全部炉渣并结束整个冶炼工艺。
优选的，所述第一脱磷处理为：利用顶吹氧枪吹惰性气体和底吹惰性气体并加入硅铁进行脱磷处理；其中，硅铁加入量为0.50～1.00kg/t，顶吹氧枪的供气强度为2～3.5m3/(min·吨钢)，底吹惰性气体的供气强度为0.05～0.15m3/(min·吨钢)，吹气时长为60～120s。
优选的，所述第二脱磷处理为：利用顶吹氧枪吹惰性气体和底吹惰性气体并加入硅铁进行脱磷处理；其中，硅铁加入量为1.01～2.00kg/t钢，顶吹氧枪的供气强度为2.5～3.0m3/(min·吨钢)，底吹惰性气体的供气强度为0.08～0.15m3/(min·吨钢)，吹气时长为121～240s。
优选的，所述惰性气体为氮气或氩气。
优选的，所述步骤S1中，所述吹氧的供气强度为3.0～3.5m3/(min·吨钢)。
优选的，所述步骤S3中，所述低温脱磷处理的条件为：顶吹氧枪的供气强度2.0～2.5m3/(min·吨钢)，吹氧时间为4～6min，温度为1350～1450℃。
优选的，所述造渣材料包括：活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂。
优选的，
所述步骤S1中：所述造渣材料中，活性石灰用量为15～20kg/t钢，高镁石灰用量为10～15kg/t钢，酸性复合造渣剂用量为6～12kg/t钢；
所述步骤S3中：所述造渣材料中，活性石灰用量为6～12kg/t钢，高镁石灰用量为6～10kg/t钢，酸性复合造渣剂用量为1～4kg/t钢。
优选的，所述酸性复合造渣剂的主成分为SiO2。
优选的，所述步骤S1中，所述溅渣的条件为：氧枪枪位0.8～1.5m，溅渣氮气压力0.8～0.9MPa，溅渣时间120～240s；
所述步骤S2中，所述溅渣的条件为：氧枪枪位0.8～1.5m，溅渣氮气压力0.8～0.9MPa，溅渣时间120～240s；
所述步骤S3中，所述溅渣的条件为：氧枪枪位0.8～1.5m，溅渣氮气压力0.8～0.9MPa，溅渣时间120～240s。
本发明提供的转炉炼钢方法中，第一炉和第二炉为单渣冶炼，从第三炉开始全部采用双渣冶炼，从第四炉开始，在冶炼前先对上一炉冶炼所产生炉渣进行磷含量测试，然后，根据炉渣中磷含量来确定是否对炉渣进行脱磷处理以及进行怎样的脱磷处理，通过一定的梯级脱磷制度对钢渣脱磷后再利用，并实现多炉循环利用，有效利用了钢渣有效成分和热量，显著降低辅料消耗，实现热态钢渣炉内的循环利用，达到减少钢渣排放的目的，而且保证了钢水的脱磷效果。本发明提供的上述炼钢方法具有成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证脱磷效果，同时能显著减少每炉加入的辅料，实现钢渣循环利用，减少钢渣排放。
实验结果表明，本发明的方法，平均吨钢辅料消耗在25kg以下，辅料消耗大大降低；同时，本发明钢水磷含量仍然能控制在0.016％以内，能实现低辅料消耗下较高脱磷效果。另外，辅料消耗降低，钢渣排放量也明显减少。
具体实施方式
本发明提供了一种转炉炼钢方法，包括以下步骤：
S1、第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣用于下一炉冶炼；
S2、第二炉单渣冶炼：按照第一炉单渣冶炼的方式进行冶炼，不同的是，造渣材料用量为第一炉单渣冶炼中造渣材料用量的40wt％～60wt％；出钢后，溅渣并全留渣用于下一炉冶炼；
S3、第三炉双渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，加入造渣剂来调整炉渣碱度为1.5～2.5，进行低温脱磷，之后，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的60wt％～70wt％；然后，向炉内加入造渣材料，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣；
S4、第四炉～第n炉冶炼：从第四炉开始，在冶炼前，先对上一炉冶炼所得钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理；然后，再兑入半钢/铁水进行冶炼；冶炼的方式按照第三炉双渣冶炼的方式进行，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣；
所述梯级脱磷处理的制度如下：
钢渣磷含量＜1.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理；
1.0wt％≤钢渣磷含量≤1.2wt％，则对钢渣进行第一脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
1.2wt％＜钢渣磷含量≤2.0wt％，则对钢渣进行第二脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
钢渣磷含量＞2.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理，倒掉全部炉渣并结束整个冶炼工艺。
本发明提供的转炉炼钢方法中，第一炉和第二炉为单渣冶炼，从第三炉开始全部采用双渣冶炼，从第四炉开始，在冶炼前先对上一炉冶炼所产生炉渣进行磷含量测试，然后，根据炉渣中磷含量来确定是否对炉渣进行脱磷处理以及进行怎样的脱磷处理，通过一定的梯级脱磷制度对钢渣脱磷后再利用，并实现多炉循环利用，有效利用了钢渣有效成分和热量，显著降低辅料消耗，实现热态钢渣炉内的循环利用，达到减少钢渣排放的目的，而且保证了钢水的脱磷效果。本发明提供的上述炼钢方法具有成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证脱磷效果，同时能显著减少每炉加入的辅料，实现钢渣循环利用，减少钢渣排放。
关于步骤S1：第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣用于下一炉冶炼。
本发明中，所述半钢和铁水没有特殊限制，为本领域炼钢用常规半钢/铁水即可。
本发明中，转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧。本发明中，所述顶吹氧枪吹氧的供气强度优选为3.0～3.5m3/(min·吨钢)；枪位优选为1.3～2.5m。
本发明中，开吹的同时，向炉内加入造渣材料，通过造渣材料的加入来控制炉渣碱度为3～4。本发明中，所述造渣材料优选为：活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂。其中，所述酸性复合造渣剂主成分为SiO2；其型号为XG型造渣剂(或称XG型复合造渣剂)，由攀枝花钢城集团有限公司提供。
所述造渣材料中，活性石灰用量优选为15～20kg/t钢，高镁石灰用量优选为10～15kg/t钢，酸性复合造渣剂用量优选为6～12kg/t钢。通过加入上述造渣材料控制炉渣的碱度为3～4。本发明中，所述造渣材料中，酸性复合造渣剂用量较低，因此，辅料消耗是指活性石灰和高镁石灰的消耗量。
本发明中，进行上述冶炼操作，直至吹炼终点时结束吹炼。本发明中，所述吹炼终点没有特殊限制，为常规冶炼终点即可，具体可为：钢水温度1620～1660℃，钢水碳含量0.03％～0.20％，钢水磷含量≤0.012％。一般的，吹氧冶炼10～20min，可达到吹炼终点。对于不同钢种和不同转炉，上述参数也不同，对于各钢种和转炉，按照本领域常规冶炼参数执行即可。达到上述吹炼终点后，停止吹氧，出钢。
出钢后，进行溅渣。本发明对溅渣的操作没有特殊限制，按照本领域常规溅渣操作进行即可。在本发明的实施例中，所述溅渣的条件具体为：氧枪枪位0.8～1.5m；溅渣氮气压力0.8～0.9MPa；溅渣时间120～240s。经溅渣后，全留渣并循环用于下一炉冶炼。
关于步骤S2：第二炉单渣冶炼：按照第一炉单渣冶炼的方式进行冶炼，不同的是，造渣材料用量为第一炉单渣冶炼中造渣材料用量的40wt％～60wt％；出钢后，溅渣并全留渣用于下一炉冶炼。
本发明中，第二炉冶炼具体按照第一炉单渣冶炼的过程进行，不同的是，造渣材料用量与第一炉冶炼时不同，其它操作均与第一炉冶炼相同。
本发明中，第二炉冶炼中，加入的造渣材料用量优选为第一炉中造渣材料用量的40wt％～60wt％，更优选为50wt％，即在第一炉冶炼中造渣材料用量的基础上减半。所述造渣材料的种类与第一炉冶炼中造渣材料的种类一致，在此不再赘述。第二炉冶炼中，造渣材料的用量减少，具体是造渣材料中各组分的用量同比减少；造渣材料组分为活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂，以用量减半为例，则第二炉冶炼中，活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂这三种组分的用量分别减半，从而使总体造渣材料的总用量达到减半。
本发明中，吹炼结束，出钢后，进行溅渣。所述溅渣的条件与步骤S1中一致，具体为：氧枪枪位0.8～1.5m；溅渣氮气压力0.8～0.9MPa；溅渣时间120～240s。经溅渣后，同样是全留渣并循环用于下一炉冶炼。
关于步骤S3：第三炉双渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，加入造渣剂来调整炉渣碱度为1.5～2.5，进行低温脱磷，之后，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的60wt％～70wt％；然后，向炉内加入造渣材料，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
本发明中，转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧。本发明中，所述顶吹氧枪吹氧的供气强度优选为2.0～2.5m3/(min·吨钢)；枪位优选为1.3～2.5m。
本发明中，开吹的同时，向炉内加入造渣剂来调整炉渣碱度为1.5～2.5。本发明中，所述造渣剂的总用量基本为4～8kg/t钢。本发明中，所述造渣剂为酸性复合造渣剂；所述酸性复合造渣剂主成分为SiO2；其型号为XG型造渣剂(或称XG型复合造渣剂)，由攀枝花钢城集团有限公司提供。
本发明中，开吹并加入上述调渣剂调整碱度在1.5～2.5之间进行低温脱磷冶炼。所述低温脱磷的条件优选为：顶吹氧枪的供气强度2.0～2.5m3/(min·吨钢)，吹氧时间为4～6min，温度为1350～1450℃。脱磷处理上述时长(即吹氧4～6min)后，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的60wt％～70wt％。至此，第三炉的第一次冶炼完成。
然后，进行二次造渣，具体为：向炉内加入造渣材料，控制终点炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点结束吹炼，出钢。其中，所述造渣材料的种类与上文所述造渣材料一致，在此不再赘述。所述造渣材料中，活性石灰用量为6～12kg/t钢，高镁石灰用量为6～10kg/t钢，酸性复合造渣剂用量为1～4kg/t钢。
本发明中，所述吹炼终点没有特殊限制，为常规冶炼终点即可，具体可为：钢水温度1620～1660℃，钢水碳含量0.03％～0.20％，钢水磷含量≤0.012％。一般的，吹氧冶炼4～6min，可达到吹炼终点。达到上述吹炼终点后，停止吹氧，出钢。
出钢后，进行溅渣。本发明对溅渣的操作没有特殊限制，按照本领域常规溅渣操作进行即可。所述溅渣的条件优选为：氧枪枪位0.8～1.5m；溅渣氮气压力0.8～0.9MPa；溅渣时间120～240s。经溅渣后，全留渣。
关于步骤S4：第四炉～第n炉冶炼：从第四炉开始，在冶炼前，先对上一炉冶炼所得钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理；然后，再兑入半钢/铁水进行冶炼；冶炼的方式按照第三炉双渣冶炼的方式进行，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
本发明中，从第四炉开始，每一炉在冶炼前，均先对上一炉冶炼所得钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理。具体的，在第三炉冶炼完后，对第三炉的炉渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理，然后再进行第四炉冶炼；第四炉冶炼完后，对第四炉的炉渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理，然后再进行第五炉冶炼；依此类推，直至第n炉(n＞4)冶炼完后的炉渣磷含量超出阈值，结束整个冶炼工艺。
本发明中，所述梯级脱磷处理的制度如下：
钢渣磷含量＜1.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理；
1.0wt％≤钢渣磷含量≤1.2wt％，则对钢渣进行第一脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
1.2wt％＜钢渣磷含量≤2.0wt％，则对钢渣进行第二脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
钢渣磷含量＞2.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理，倒掉全部炉渣并结束整个冶炼工艺。
即若钢渣磷含量＜1.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理，全留渣直接进行下一炉冶炼；若钢渣磷含量在1.0wt％～2.0wt％，则进行脱磷处理，且脱磷后钢渣全留渣进行下一炉冶炼；若钢渣磷含量＞2.0wt％，则不再对钢渣进行脱磷处理，直接倒掉全部炉渣并结束整个冶炼工艺。然后按照上述步骤S1～S4重新开始下一轮的冶炼工艺。
本发明中，所述第一脱磷处理优选为利用顶吹氧枪吹惰性气体和底吹惰性气体并加入硅铁进行脱磷处理；其中，硅铁加入量为0.50～1.00kg/t，顶吹氧枪的供气强度为2～3.5m3/(min·吨钢)，底吹惰性气体的供气强度为0.05～0.15m3/(min·吨钢)，吹气时长为60～120s。
本发明中，所述第二脱磷处理优选为：利用顶吹氧枪吹惰性气体和底吹惰性气体并加入硅铁进行脱磷处理；其中，硅铁加入量为1.01～2.00kg/t钢，顶吹氧枪的供气强度为2.5～3.0m3/(min·吨钢)，底吹惰性气体的供气强度为0.08～0.15m3/(min·吨钢)，吹气时长为121～240s。
本发明中，所述惰性气体优选为氮气或氩气，更优选为氮气。
本发明的冶炼方法中，从第三炉冶炼完开始测试钢渣磷含量，并根据钢渣磷含量设置一定的梯级脱磷制度，对钢渣进行上述梯级脱磷后再利用，并实现多炉循环利用，有效利用了钢渣有效成分和热量，显著降低辅料消耗，实现热态钢渣炉内的循环利用，减少了钢渣排放，而且保证了钢水的脱磷效果。经申请人研究发现，钢渣磷含量较低时对其进行脱磷处理，几乎没有效果，不能保证脱磷效果；而炉渣磷含量太高后，脱磷效果也不高，反而影响钢水脱磷，增加吨钢辅料消耗，进而增加钢渣排放。通过大量实验摸索，研发设计了上述梯级脱磷制度，能够有效降低辅料消耗，减少钢渣排放，并保证钢水的脱磷效果。
本发明中，在对钢渣脱磷处理后，开始进行冶炼。从第四炉开始，均按照第三炉双渣冶炼的方式进行冶炼，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。然后，再对钢渣进行磷含量测试，根据磷含量进行上述梯级脱磷处理，开启下一炉冶炼，……如此依次冶炼，直至第n炉(n＞4)冶炼完后的炉渣磷含量超出阈值，不再对炉渣进行脱磷处理，直接倒掉炉渣，结束整个冶炼工艺。然后按照上述步骤S1～S4重新开始下一轮的冶炼。
本发明提供了一种转炉炼钢方法，针对半钢炼钢成渣慢以及钢渣再利用难的问题，提供了一种减少转炉钢渣排放的炼钢方法。该方法根据钢渣中磷含量，对钢渣采用梯级脱磷处理后再利用，并实现多炉循环利用，有效利用了钢渣有效成分和热量，显著降低辅料消耗，实现热态钢渣炉内的循环利用，达到减少钢渣排放的目的。该方法第一炉单渣法冶炼后全留渣，第二炉脱按照第一炉的方式造渣冶炼，造渣材料加入量在第一炉的基础上减少，溅渣结束后全留渣；第三炉脱磷期仅调整炉渣碱度在1.5-2.5之间利用低温脱磷，并倒掉富磷渣，然后进行二次造渣，二次造渣后全留渣，第四炉及其以后，均按照第三炉的方法循环。该方法具有成渣速度快、能在低辅料消耗的情况下保证钢水的脱磷效果，同时能显著减少每炉加入的辅料，实现钢渣循环利用，减少钢渣排放。
与现有技术CN108754062相比，本发明提供的方法具有以下有益效果：
1、现有技术CN108754062全按照第一炉冶炼方法，全是单渣法；而本发明从第三炉冶炼开始全部采用双渣冶炼工艺，脱磷效果更佳，辅料消耗更低，钢渣排放更少。
2、本发明是根据炉渣中磷含量来确定是否对炉渣进行脱磷处理，而现有技术中。经申请人研究发现钢渣磷含量较低时对其进行脱磷处理，几乎没有效果。不能保证脱磷效果；而炉渣磷含量太高后，脱磷效果也不高，反而影响钢水脱磷，增加吨钢辅料消耗，进而增加钢渣排放。通过大量实验摸索，研发设计了上述梯级脱磷制度，能够有效降低辅料消耗，减少钢渣排放，并保证钢水的脱磷效果。
3、现有技术CN108754062中的吨钢辅料消耗在35kg以上，而本发明的平均吨钢辅料消耗在20kg以下，辅料消耗大大降低；同时，本发明钢水磷含量仍然能控制在0.016％以内，能实现低辅料消耗下较高脱磷效果。另外，辅料消耗降低，钢渣排放量也明显减少。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中，酸性复合造渣剂为XG型造渣剂，由攀枝花钢城集团有限公司提供。
实施例1
某厂120t转炉采用半钢炼钢，冶炼钢种：HRB500。
S1、第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢(半钢温度1280℃)后，顶吹氧枪开始吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，控制炉渣的碱度为3，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣循环用于下一炉冶炼。
其中：
吹氧供气强度为3.0m3/(min·吨钢)。
造渣材料为：活性石灰15kg/t钢，高镁石灰15kg/t钢，酸性复合造渣剂8kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1620℃，钢水碳含量0.05％，钢水磷含量为0.008％。
S2、第二炉单渣冶炼：按照第一炉的冶炼方式进行冶炼，不同的是，造渣材料用量为第一炉单渣冶炼中造渣材料用量的50wt％；出钢后，溅渣并全留渣，循环用于下一炉冶炼。
其中：
造渣材料为：活性石灰7.5kg/t钢，高镁石灰7.5kg/t钢，酸性复合造渣剂4kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1630℃，钢水碳含量0.08％，钢水磷含量为0.010％。
S3、第三炉双渣冶炼：转炉兑入半钢(半钢温度1280℃)后，进行顶吹氧枪吹氧，同时加入造渣剂来调整炉渣碱度为调整炉渣碱度为1.5，进行低温脱磷，低温脱磷处理4min时，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的60wt％；之后向炉内加入造渣材料，控制终点炉渣的碱度为3，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
其中：
造渣剂为：酸性复合造渣剂4kg/t钢。
低温脱磷的条件为：顶吹吹氧供气强度为2.5m3/(min·吨钢)，冶炼温度为1380℃，吹氧4min。
造渣材料为：活性石灰6kg/t钢，高镁石灰6kg/t钢，酸性复合造渣剂1kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1650℃，钢水碳含量0.10％，钢水磷含量为0.012％。
S4、第四炉～第八炉冶炼：从第四炉开始，在冶炼前，先对上一炉冶炼产生的钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理；然后，再兑入钢水进行冶炼；冶炼的方式按照第三炉双渣冶炼的方式进行，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
其中，第1～8炉冶炼的终点钢渣含量、脱磷处理制度、辅料消耗及终点钢水磷含量参见表1。
表1实施例1的工艺
Figure BDA0003012999320000121
可以看出，按照本发明的方法，在冶炼第8炉后终点钢水磷含量仍然能控制在0.016％以内，但炉渣磷含量达到2.1％，高于2.0％。出钢结束后不再对钢渣进行脱磷处理，倒掉全部炉渣，循环结束。
通过本发明，冶炼8炉在保证终点钢水磷含量受控的情况下，吨钢辅料消耗平均仅为19.88kg。
将本发明实施例1的方法与对比例1的常规冶炼方法对比可以发现，采用本发明具有明显的技术优势和成本优势，吨钢辅料消耗降低55.84％。年产1000万吨钢的钢铁企业采用本发明的冶炼方法后，每年可直接减少钢渣排放约25.13万吨，具有明显的减排效果。
实施例2
某厂120t转炉采用半钢炼钢，冶炼钢种：HRB400。
S1、第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢(半钢温度1350℃)后，顶吹氧枪开始吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，控制炉渣的碱度为3，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣循环用于下一炉冶炼。
其中：
吹氧供气强度为3.5m3/(min·吨钢)。
造渣材料为：活性石灰20kg/t钢，高镁石灰10kg/t钢，酸性复合造渣剂12kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1660℃，钢水碳含量0.20％，钢水磷含量为0.015％。
S2、第二炉单渣冶炼：按照第一炉的冶炼方式进行冶炼，不同的是，造渣材料用量为第一炉单渣冶炼中造渣材料用量的40wt％；出钢后，溅渣并全留渣，循环用于下一炉冶炼。
其中：
造渣材料为：活性石灰8kg/t钢，高镁石灰4kg/t钢，酸性复合造渣剂4.8kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1640℃，钢水碳含量0.15％，钢水磷含量为0.012％。
S3、第三炉双渣冶炼：转炉兑入半钢(半钢温度1280℃)后，进行顶吹氧枪吹氧，同时加入造渣剂来调整炉渣碱度为调整炉渣碱度为1.5，进行低温脱磷，低温脱磷处理4min时，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的70wt％；之后向炉内加入造渣材料，控制终点炉渣的碱度为4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
其中：
造渣剂为：酸性复合造渣剂6kg/t钢。
低温脱磷的条件为：顶吹吹氧供气强度为2m3/(min·吨钢)，冶炼温度为1450℃，吹氧4min。
造渣材料为：活性石灰6kg/t钢，高镁石灰7kg/t钢，酸性复合造渣剂2kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1640℃，钢水碳含量0.10％，钢水磷含量为0.012％。
S4、第四炉～第八炉冶炼：从第四炉开始，在冶炼前，先对上一炉冶炼产生的钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理；然后，再兑入钢水进行冶炼；冶炼的方式按照第三炉双渣冶炼的方式进行，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
其中，第1～8炉冶炼的终点钢渣含量、脱磷处理制度、辅料消耗及终点钢水磷含量参见表2。
表2实施例2的工艺
Figure BDA0003012999320000141
注：表中的脱磷处理是指对应炉次冶炼完之后的脱磷处理，比如，表中第1炉次那行的脱磷处理是指第1炉次冶炼完后、第2炉次开始之前的脱磷处理。
可以看出，按照本发明的方法，在冶炼第8炉后终点钢水磷含量仍然能控制在0.016％以内，但炉渣磷含量达到2.2％，高于2.0％。出钢结束后不再对钢渣进行脱磷处理，倒掉全部炉渣，循环结束。
通过本发明，冶炼8炉在保证终点钢水磷含量受控的情况下，吨钢辅料消耗平均仅为23.1kg。
将本发明实施例2的方法与对比例1的常规冶炼方法对比可以发现，采用本发明具有明显的技术优势和成本优势，吨钢辅料消耗降低48.67％。年产1000万吨钢的钢铁企业采用本发明的冶炼方法后，每年可直接减少钢渣排放约21.9万吨，具有明显的减排效果。
实施例3
某厂120t转炉采用半钢炼钢，冶炼钢种：HRB400。
S1、第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢(半钢温度1300℃)后，顶吹氧枪开始吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，控制炉渣的碱度为3，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣循环用于下一炉冶炼。
其中：
吹氧供气强度为3.5m3/(min·吨钢)。
造渣材料为：活性石灰18kg/t钢，高镁石灰12kg/t钢，酸性复合造渣剂10kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1640℃，钢水碳含量0.12％，钢水磷含量为0.012％。
S2、第二炉单渣冶炼：按照第一炉的冶炼方式进行冶炼，不同的是，造渣材料用量为第一炉单渣冶炼中造渣材料用量的60wt％；出钢后，溅渣并全留渣，循环用于下一炉冶炼。
其中：
造渣材料为：活性石灰10.8kg/t钢，高镁石灰7.2kg/t钢，酸性复合造渣剂6kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1630℃，钢水碳含量0.14％，钢水磷含量为0.013％。
S3、第三炉双渣冶炼：转炉兑入半钢(半钢温度1310℃)后，进行顶吹氧枪吹氧，同时加入造渣剂来调整炉渣碱度为调整炉渣碱度为1.5，进行低温脱磷，低温脱磷处理4min时，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的60wt％；之后向炉内加入造渣材料，控制终点炉渣的碱度为4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
其中：
造渣剂为：酸性复合造渣剂5kg/t钢。
低温脱磷的条件为：顶吹吹氧供气强度为2.3m3/(min·吨钢)，冶炼温度为1400℃，吹氧4min。
造渣材料为：活性石灰7kg/t钢，高镁石灰6kg/t钢，酸性复合造渣剂2kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1650℃，钢水碳含量0.08％，钢水磷含量为0.010％。
S4、第四炉～第八炉冶炼：从第四炉开始，在冶炼前，先对上一炉冶炼产生的钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理；然后，再兑入钢水进行冶炼；冶炼的方式按照第三炉双渣冶炼的方式进行，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣。
其中，第1～8炉冶炼的终点钢渣含量、脱磷处理制度、辅料消耗及终点钢水磷含量参见表3。
表3实施例3的工艺
Figure BDA0003012999320000161
可以看出，按照本发明的方法，在冶炼第8炉后终点钢水磷含量仍然能控制在0.016％以内，但炉渣磷含量达到2.1％，高于2.0％。出钢结束后不再对钢渣进行脱磷处理，倒掉全部炉渣，循环结束。
通过本发明，冶炼8炉在保证终点钢水磷含量受控的情况下，吨钢辅料消耗平均仅为23kg。
将本发明实施例3的方法与对比例1的常规冶炼方法对比可以发现，采用本发明具有明显的技术优势和成本优势，吨钢辅料消耗降低48.89％。年产1000万吨钢的钢铁企业采用本发明的冶炼方法后，每年可直接减少钢渣排放约22万吨，具有明显的减排效果。
对比例1
S1、第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢(半钢温度1280℃)后，顶吹氧枪开始吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，并控制炉渣的碱度为3，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣循环用于下一炉冶炼。
其中：
吹氧供气强度为3.0m3/(min·吨钢)。
造渣材料为：活性石灰15kg/t钢，高镁石灰15kg/t钢，酸性复合造渣剂用量为10kg/t钢。
吹炼终点为：钢水温度1630℃，钢水碳含量0.05％，钢水磷含量为0.015％。
S2、第二炉～第八炉：按照第一炉的方法冶炼。终点钢水磷含量平均为0.016％，吨钢辅料消耗为45kg。
将本发明实施例1～3的方法与对比例1的常规冶炼方法对比可以发现，采用本发明具有明显的技术优势和成本优势，吨钢辅料消耗降低量达到48％以上。年产1000万吨钢的钢铁企业采用本发明的冶炼方法后，每年可直接减少钢渣排放量达到21万吨以上，具有明显的减排效果。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种转炉炼钢方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、第一炉单渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，同时，向炉内加入造渣材料进行造渣，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣用于下一炉冶炼；
S2、第二炉单渣冶炼：按照第一炉单渣冶炼的方式进行冶炼，不同的是，造渣材料用量为第一炉单渣冶炼中造渣材料用量的40wt％～60wt％；出钢后，溅渣并全留渣用于下一炉冶炼；
S3、第三炉双渣冶炼：转炉兑入半钢/铁水后，进行顶吹氧枪吹氧，加入造渣剂来调整炉渣碱度为1.5～2.5，进行低温脱磷，之后，倒掉富磷初期渣，倒渣量为炉渣总量的60wt％～70wt％；然后，向炉内加入造渣材料，控制炉渣的碱度为3～4，至吹炼终点时结束吹炼，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣；
S4、第四炉～第n炉冶炼：从第四炉开始，在冶炼前，先对上一炉冶炼所得钢渣进行磷含量测试，并根据钢渣磷含量对钢渣进行梯级脱磷处理；然后，再兑入半钢/铁水进行冶炼；冶炼的方式按照第三炉双渣冶炼的方式进行，冶炼结束后，出钢；之后，进行溅渣，溅渣后全留渣；
所述梯级脱磷处理的制度如下：
钢渣磷含量＜1.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理；
1.0wt％≤钢渣磷含量≤1.2wt％，则对钢渣进行第一脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
1.2wt％＜钢渣磷含量≤2.0wt％，则对钢渣进行第二脱磷处理，脱磷处理后钢渣全部留在炉内进行下一炉冶炼；
钢渣磷含量＞2.0wt％，则不对钢渣进行脱磷处理，倒掉全部炉渣并结束整个冶炼工艺；
所述第一脱磷处理为：利用顶吹氧枪吹惰性气体和底吹惰性气体并加入硅铁进行脱磷处理；其中，硅铁加入量为0.50～1.00kg/t，顶吹氧枪的供气强度为2～3.5m3/(min·吨钢)，底吹惰性气体的供气强度为0.05～0.15m3/(min·吨钢)，吹气时长为60～120s；
所述第二脱磷处理为：利用顶吹氧枪吹惰性气体和底吹惰性气体并加入硅铁进行脱磷处理；其中，硅铁加入量为1.01～2.00kg/t钢，顶吹氧枪的供气强度为2.5～3.0m3/(min·吨钢)，底吹惰性气体的供气强度为0.08～0.15m3/(min·吨钢)，吹气时长为121～240s。
2.根据权利要求1所述的转炉炼钢方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气或氩气。
3.根据权利要求1所述的转炉炼钢方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述吹氧的供气强度为3.0～3.5m3/(min·吨钢)。
4.根据权利要求1所述的转炉炼钢方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述低温脱磷处理的条件为：顶吹氧枪的供气强度2.0～2.5m3/(min·吨钢)，吹氧时间为4～6min，温度为1350～1450℃。
5.根据权利要求1所述的转炉炼钢方法，其特征在于，所述造渣材料包括：活性石灰、高镁石灰和酸性复合造渣剂。
6.根据权利要求5所述的转炉炼钢方法，其特征在于，
所述步骤S1中：所述造渣材料中，活性石灰用量为15～20kg/t钢，高镁石灰用量为10～15kg/t钢，酸性复合造渣剂用量为6～12kg/t钢；
所述步骤S3中：所述造渣材料中，活性石灰用量为6～12kg/t钢，高镁石灰用量为6～10kg/t钢，酸性复合造渣剂用量为1～4kg/t钢。
7.根据权利要求5所述的转炉炼钢方法，其特征在于，所述酸性复合造渣剂的主成分为SiO2。
8.根据权利要求1所述的转炉炼钢方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述溅渣的条件为：氧枪枪位0.8～1.5m，溅渣氮气压力0.8～0.9MPa，溅渣时间120～240s；
所述步骤S2中，所述溅渣的条件为：氧枪枪位0.8～1.5m，溅渣氮气压力0.8～0.9MPa，溅渣时间120～240s；
所述步骤S3中，所述溅渣的条件为：氧枪枪位0.8～1.5m，溅渣氮气压力0.8～0.9MPa，溅渣时间120～240s。
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