CN113444855B - 一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法 - Google Patents

一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，包括：铁水准备、兑入余钢和回转炉冶炼等步骤。本发明提供的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，将钢包余钢、渣进行高温液态返回转炉使用，采取措施避免钢水凝固，准确计算余钢的返回量，转炉采用双渣冶炼控制和高效供氧技术，解决钢包余渣高氧化铝炉渣熔点低流动性好易喷溅的难题，实现了高效回收钢包剩余的液态钢水，以及高效利用液态钢水、炉渣的物理热提高金属收得率，利用钢包内炉渣的氧化钙实现降低石灰的目的。

Description

一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，属于转炉冶金技术领域。
背景技术
炼钢厂在连铸浇钢过程中，钢包浇注末期余有一定量的钢水无法浇注完，其主要原因是如果将钢水浇注完会夹带炉渣一起到中间包，影响钢水的纯净度。目前处理钢包余钢、余渣的主要方式是将钢包余钢和炉渣倒入渣盆中，冷却进行处理，然后再运送出炼钢厂，进行破碎处理，将钢质类部分分离处理，这样的处理办法，损失了余钢和余渣的物理热，而且需要加工成本。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种将钢包余钢、渣进行高温液态返回转炉使用的冶炼方法。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，包括如下步骤：
（1）准备热态铁水包，其中铁水包包壁温度大于800℃，然后添加铁水若干吨，称出铁水包的重量，记为w1；
（2）将N炉钢包中的余钢、余渣倒入铁水包内；
计算钢包中的余渣量，
每吨钢水下渣的出渣量A按照3到5公斤计算，出钢过程的下渣量记为m1，m1=A*钢水重量；
获取终点氧含量，顶渣的产生量为每吨钢水每100ppm氧含量产生0.24公斤氧化铝；脱氧产物重量记为m2，m2=终点氧含量/100×0.24×钢水量；
获取添加入钢包的物料重量信息，记为mn；则每一炉钢包余钢的带渣重量记为M，M=m1＋m2＋mn，N炉钢包的余渣量为ΣM=N*M；
（3）称量铁水包总重量，记为w2 ，因此铁水包内的余钢与余渣量为w2-w1；
将铁水包返回转炉冶炼，并继续向转炉内添加铁水，直至转炉内的铁水的重量占铁水与余钢总重量的85%到95%；
转炉冶炼采用双渣冶炼；冶炼过程中，钢包中的余渣能够替代石灰的质量为ΣM*（余渣中的Ca0的百分比-3*余渣中的SiO2百分比）。
上述方案进一步的改进在于：转炉中的物料的重量不足转炉冶炼需求重量时，以废钢补足。
上述方案进一步的改进在于：兑入铁水包的钢包炉数为3到5炉，铁水包等待时间小于3小时。
上述方案进一步的改进在于：钢包余钢的顶渣的FeO含量小于8%,MnO含量小于5%。
上述方案进一步的改进在于：所述步骤（3）中，在转炉冶炼前期熔池内的温度在1400到1500℃。
上述方案进一步的改进在于：所述步骤（3）中，冶炼过程采用6孔氧枪喷头进行供氧操作，喷孔布置为喷头端面中心设置一个喷孔，其它5个喷孔均匀布置在与喷头中心孔同心圆的圆周上，所有喷孔均为拉瓦尔型喷孔。
上述方案进一步的改进在于：中心的喷孔的流量比例为总氧气流量的10%到15%，马赫数为2.02到2.15。
上述方案进一步的改进在于：圆周的5个喷孔的流量总和占比总流量的85到90%，圆周上喷孔的中心线夹角为13到16.5度，马赫数为2.02到2.15，中心的喷孔马赫数高于圆周的喷孔0.02到0.05。
上述方案进一步的改进在于：所述步骤（3）中，在转炉冶炼过程中，供氧强度为3.0到3.6m3/t.min，根据冶炼阶段工艺需求控制供氧强度，冶炼过程分为三个阶段，即冶炼前期、冶炼中期、冶炼末期；冶炼前期的耗氧量为总耗氧量的30%，冶炼中期的耗氧量为总耗氧量的50%，冶炼后期的耗氧量为总耗氧量的20%；在冶炼前期的供氧强度为3.0到3.3m3/t.min，冶炼中期的供氧强度为3.3到3.4m3/t.min，冶炼后期的供氧强度为3.4到3.6m3/t.min。
上述方案进一步的改进在于：所述步骤（3）中，在转炉冶炼过程中，采用双渣冶炼控制，石灰加入总量为铁水重量*铁水硅含量*2.14*3.5-ΣM*（余渣中的Ca0的百分比-3*余渣中的SiO2百分比）；冶炼前期不加石灰，冶炼前期氧化镁控制在5到8%；提枪放渣后，再次下枪吹炼炉渣碱度控制在3到3.5，碱度为二元碱度，即CaO/SiO2,即氧化钙的质量百分比与二氧化硅的质量百分比；冶炼前期枪位为180cm到210cm，放渣后枪位为180cm到250cm；转炉终点温度为1630到1660℃。
本发明提供的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，将钢包余钢、渣进行高温液态返回转炉使用，采取措施避免钢水凝固，准确计算余钢的返回量，转炉采用双渣冶炼控制和高效供氧技术，解决钢包余渣高氧化铝炉渣熔点低流动性好易喷溅的难题，实现了高效回收钢包剩余的液态钢水，以及高效利用液态钢水、炉渣的物理热提高金属收得率，利用钢包内炉渣的氧化钙实现降低石灰的目的。
具体实施方式
实施例
本实施例的一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，包括如下步骤：
（1）准备热态铁水包，其中铁水包包壁温度大于800℃，然后添加铁水30到50吨，目的是防止液态钢包余钢兑入铁包后凝固，将装有铁水的铁水包通过过跨车送至连铸浇注平台下方，要求过跨车具有称量功能，称出铁水包的重量，记为w1；
（2）将N炉钢包中的余钢、余渣倒入铁水包内；为了避免在向铁包兑入钢包余钢、余渣时喷溅的发生，要求钢包余钢顶渣的炉渣的FeO含量小于8%,MnO含量小于5%；为了防止停留时间过长钢包余钢凝固而无法翻出，兑入铁水包内钢包余钢炉数控制在3~5炉；铁水包等待时间控制在2~3小时；
计算钢包中的余渣量，
转炉出钢挡渣方法采用滑板挡渣，目的控制钢包余钢的含渣量，采用滑板挡渣方法下渣量按照每吨钢水下渣的出渣量A按照3到5公斤计算，出钢过程的下渣量记为m1，m1=A*钢水重量；
5) 由于出钢过程进行脱氧合金化会产生脱氧产物，脱氧产物会进入到炉渣而影响炉渣重量，由于钢水中氧需要用铝来平衡，其氧化产物Al2O3 会进入到钢包余钢的顶渣中；获取终点氧含量，顶渣的产生量为每吨钢水每100ppm氧含量产生0.24公斤氧化铝；脱氧产物重量记为m2，m2=终点氧含量/100×0.24×钢水量；
在炼钢过程中需要添加非金属物料，例如石灰等，因此，需要读取添加的物料信息，从而获取添加入钢包的物料重量信息，记为mn；则每一炉钢包余钢的带渣重量记为M，M=m1＋m2＋mn，N炉钢包的余渣量为ΣM=N*M；
（3）称量铁水包总重量，记为w2 ，因此铁水包内的余钢与余渣量为w2-w1；N炉钢包的余钢量则为w2－w1- ΣM；
将铁水包返回转炉冶炼，并继续向转炉内添加铁水，直至转炉内的铁水的重量占铁水与余钢总重量的85%到95%；转炉中的物料的重量不足转炉冶炼需求重量时，以废钢补足，也可以用铁水补足。
转炉冶炼采用双渣冶炼；本双渣方法区别于常规的双渣冶炼，主要区别在于，前期炉渣的渣量主要来源于钢包液态余渣，利用钢包高温液态余渣快速脱磷，钢包余渣炉渣成分与转炉渣最大的区别在于其较高的CaO含量和较高的Al2O3含量，钢包余渣的成分如下：CaO为45~60%，SiO2为2~15%，MgO为5~10%，Al2O3为25~45%，MnO为1~5%，TFe小于8%，其它2~5%。
由于钢包余渣含有较高的CaO，较低的SiO2含量，炉渣二元碱度CaO%/SiO2%达到5~8可以节约大量石灰用量，同时由于含有较高Al2O3降低了炉渣粘度，有利于前期炉渣与铁水中元素的接触反应，利于脱磷，而常规的转炉炉渣CaO含量为35~45%，Al2O3含量为2~3%，炉渣二元碱度2~4，因此钢包液态余渣较高的CaO含量在转炉使用更加具有脱磷优势；钢包中的余渣能够替代石灰的质量为ΣM*（余渣中的Ca0的百分比-3*余渣中的SiO2百分比）。
由于钢包余钢内炉渣Al2O3的质量百分比较高，其炉渣对应的熔点在1400~1500℃，而在转炉冶炼前期熔池内的温度基本在1450℃左右，因此炉渣的流动性较好，很容易发生喷溅，为了避免喷溅的发生，采用搅拌能力更强的供氧方法。
为了获取搅拌能力较强的供氧方法控制喷溅，采用6孔氧枪喷头进行供氧操作，要求喷孔布置为喷头端面中心设置一个拉瓦尔喷孔，要求其它5个喷孔均匀布置在与喷头中心孔同心圆的圆周上，圆周上5个喷孔为拉瓦尔型喷孔。在喷头中心部位设计喷孔的目的是可以提高熔池内搅拌，由于常规喷头中心部位没有喷孔，因此在熔池中心部位没有氧气射流的搅拌，搅拌不均匀，尤其在高废钢比的条件下，废钢熔化慢且不均匀，导致熔池内成分不均匀，且升温速度慢而容易导致氧化铁在炉渣内聚集消耗慢而发生爆发性碳氧反应。因此在喷头中心部位设计拉瓦尔喷孔有利于搅拌，促进炉内快速升温和反应均匀，避免喷溅发生。中心的喷孔的流量比例为总氧气流量的10%到15%，马赫数为2.02到2.15。
圆周的5个喷孔的流量总和占比总流量的85到90%，圆周上喷孔的中心线夹角为13到16.5度，马赫数为2.02到2.15，中心的喷孔马赫数高于圆周的喷孔0.02到0.05。其目的是中心喷孔采用较高马赫数可以提高氧气射流的出口速度，避免圆周喷孔氧气射流速度较中心喷孔氧气射流速度高，出现中心区有负压的状况出现。
在转炉冶炼过程中，供氧强度为3.0到3.6m3/t.min，根据冶炼阶段工艺需求控制供氧强度，冶炼过程分为三个阶段，即冶炼前期、冶炼中期、冶炼末期；冶炼前期的耗氧量为总耗氧量的30%，冶炼中期的耗氧量为总耗氧量的50%，冶炼后期的耗氧量为总耗氧量的20%；在冶炼前期的供氧强度为3.0到3.3m3/t.min，冶炼中期的供氧强度为3.3到3.4m3/t.min，冶炼中期提高供氧强度目的提高脱碳效率缩短反应时间；冶炼后期的供氧强度为3.4到3.6m3/t.min，冶炼后期采用高供氧强度的目的加强熔池搅拌，促进脱磷效率提升。
在转炉冶炼过程中，采用双渣冶炼控制，石灰加入总量为铁水重量*铁水硅含量*2.14*3.5-ΣM*（余渣中的Ca0的百分比-3*余渣中的SiO2百分比）；冶炼前期不加石灰，冶炼前期氧化镁控制在5到8%；提枪放渣后，再次下枪吹炼炉渣碱度控制在3到3.5，碱度为二元碱度，即CaO/SiO2,即氧化钙的质量百分比与二氧化硅的质量百分比；冶炼前期枪位为180cm到210cm，放渣后枪位为180cm到250cm；转炉终点温度为1630到1660℃。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）准备热态铁水包，其中铁水包包壁温度大于800℃，然后添加铁水若干吨，称出铁水包的重量，记为w1；
（2）将N炉钢包中的余钢、余渣倒入铁水包内；
计算钢包中的余渣量，
每吨钢水下渣的出渣量A按照3到5公斤计算，出钢过程的下渣量记为m1，m1=A*钢水重量；
获取终点氧含量，顶渣的产生量为每吨钢水每100ppm氧含量产生0.24公斤氧化铝；脱氧产物重量记为m2，m2=终点氧含量/100×0.24×钢水量；
获取添加入钢包的物料重量信息，记为mn；则每一炉钢包余钢的带渣重量记为M，M=m1＋m2＋mn，N炉钢包的余渣量为ΣM=N×M；
（3）称量铁水包总重量，记为w2 ，因此铁水包内的余钢与余渣量为w2-w1；
将铁水包返回转炉冶炼，并继续向转炉内添加铁水，直至转炉内的铁水的重量占铁水与余钢总重量的85%到95%；
转炉冶炼采用双渣冶炼；冶炼过程中，钢包中的余渣能够替代石灰的质量为ΣM×（余渣中的Ca0的百分比-3*余渣中的SiO2百分比）。
2.根据权利要求1所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于：转炉中的物料的重量不足转炉冶炼需求重量时，以废钢补足。
3.根据权利要求1所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于：兑入铁水包的钢包炉数为3到5炉，铁水包等待时间小于3小时。
4.根据权利要求1所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于：钢包余钢的顶渣的FeO含量小于8%,MnO含量小于5%。
5.根据权利要求1所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于： 所述步骤（3）中，在转炉冶炼前期熔池内的温度在1400到1500℃。
6.根据权利要求1所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于： 所述步骤（3）中，冶炼过程采用6孔氧枪喷头进行供氧操作，喷孔布置为喷头端面中心设置一个喷孔，其它5个喷孔均匀布置在与喷头中心孔同心圆的圆周上，所有喷孔均为拉瓦尔型喷孔。
7.根据权利要求6所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于：中心的喷孔的流量比例为总氧气流量的10%到15%，马赫数为2.02到2.15。
8.根据权利要求6所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于：圆周的5个喷孔的流量总和占比总流量的85到90%，圆周上喷孔的中心线夹角为13到16.5度，马赫数为2.02到2.15，中心的喷孔马赫数高于圆周的喷孔0.02到0.05。
9.根据权利要求1所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在转炉冶炼过程中，供氧强度为3.0到3.6m3/t.min，根据冶炼阶段工艺需求控制供氧强度，冶炼过程分为三个阶段，即冶炼前期、冶炼中期、冶炼末期；冶炼前期的耗氧量为总耗氧量的30%，冶炼中期的耗氧量为总耗氧量的50%，冶炼后期的耗氧量为总耗氧量的20%；在冶炼前期的供氧强度为3.0到3.3m3/t.min，冶炼中期的供氧强度为3.3到3.4m3/t.min，冶炼后期的供氧强度为3.4到3.6m3/t.min。
10.根据权利要求1所述的利用钢包中余钢和余渣的冶炼方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在转炉冶炼过程中，采用双渣冶炼控制，石灰加入总量为铁水重量×铁水硅含量×2.14×3.5-ΣM×（余渣中的Ca0的百分比-3×余渣中的SiO2百分比）；冶炼前期不加石灰，冶炼前期氧化镁控制在5到8%；
提枪放渣后，再次下枪吹炼炉渣碱度控制在3到3.5，碱度为二元碱度，即CaO/SiO2,即氧化钙的质量百分比与二氧化硅的质量百分比；
冶炼前期枪位为180cm到210cm，放渣后枪位为180cm到250cm；
转炉终点温度为1630到1660℃。
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