CN113462844A - 一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于冶金炼钢技术领域，具体涉及一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法；通过固钛、早起渣、改变常规压枪模式等操作，高效提升了冶炼各阶段石灰利用率和钢渣分离的效果。促进冶炼前期早化渣、早起渣，延长脱磷期时间大大提高了冶炼前期渣料利用率，利用前期有利条件进行深脱磷。同时，在冶炼中期，通过有效控制各阶段喷溅、“返干”、渣相结构，使造渣料得以高效利用，保证脱磷脱硫效果的同时促进了渣料消耗的降低，节约了炼钢成本。

Description

一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法
技术领域
本发明属于冶金炼钢技术领域，具体涉及一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法。
背景技术
根据研究分析，铁水黏度随其钛含量增加而增大，特别是在低温时对铁水黏度的影响更加明显，铁水黏度增大会直接影响各类冶金反应的反应物或生成物在金属溶液中的扩散，增强其对冶金反应的限制性，尤其是不利于转炉冶炼前期低温条件下脱磷。
钛和硅是转炉冶炼过程中最主要的发热元素之一，在转炉冶炼前期，会与氧快速反应生成黏性酸性产物TiO2，致使炉渣黏度增大，钢渣分离效果差。同时，TiO2反应消耗大量CaO，致使石灰利用率低，在冶炼前期低温、高氧化性的有利条件下也不能取得较好的脱磷效果。为此，现有技术中主要采取增大渣料形成大渣量的有利条件以弥补冶炼前期脱磷效果。然而，冶炼前期大批渣料的加入会导致熔池温度过低，不易化渣，且化学反应进展速度慢，就会导致渣中(FeO)富集，至C-O反应激烈进行熔池开始快速升温时，因化渣效果差使CO气体排出受阻，大量炉渣被顶出炉口形成低温泡沫喷溅，脱磷渣正在熔化尚未高效脱磷便被排出，致使其利用率低。冶炼至7min左右时由于渣中富集、熔池迅速升温，加之此时为化生铁阶段，C-O反应剧烈进行而极易发生金属喷溅，此时采取渣料压渣法，向炉内加入大量渣料来抑制喷溅。
基于上述问题，为了确保转炉脱磷的效果，控制冶炼过程的喷溅问题，当前冶炼方法中转炉渣料的消耗较高，达到54kg/t钢及以上，
申请号为CN201310660032.X的专利文件公开了一种转炉冶炼高钛铁水的方法，其主要是针对转炉冶炼Ti质量百分含量为0.30-0.50％的高钛铁水，通过采用双渣工艺进行冶炼，转炉冶炼工艺路线为：加入废钢、铁水—转炉吹炼脱Ti—倒脱Ti渣—转炉吹炼脱磷脱碳—转炉出钢，其中脱Ti阶段向转炉中加入石灰、轻烧白云石及矿石的混合物造渣。能够有利于降低冶炼前期炉渣熔点，控制良好的炉渣流动性，保证总脱磷率达到85％以上，同时避免喷溅。该专利文件的技术缺陷在于：其采取双渣法冶炼，即将脱碳转炉强行分割为脱钛阶段和脱磷脱碳阶段，虽然能较好的减轻钛对脱磷的影响，但双渣倒渣必造成金属收得率的降低，且损失温度和延长冶炼周期，与高效低耗少渣冶炼相悖。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，包括以下步骤：
1、全留渣操作：溅渣时间＞2.5min，倒出1/3炉渣；渣料加入总量按加料表控制(表1)，石灰根据铁水硅含量加入，轻烧白云石根据铁水钛含量加入。
2、冶炼前期(0～4min)：
加料：点火成功后加入含铁冷料或焦丁补热剂，根据铁水成分按加料表一次加入轻烧白云石，铁水中Ti含量≤0.20％时反应时间20s，铁水中Ti含量＞0.20％时反应时间为30s，再分两次加入石灰；
进一步，所述的含铁冷料为烧结矿；含铁冷料或焦丁补热剂的加入量根据静态平衡计算结果进行：若热平衡计算结果为正值，则按结果的60％加入含铁冷料；若为负值，则-500～0不加焦丁，-1000～-500加入100kg焦丁，-1000～-1500加入150kg焦丁，-1500～-2000加入200kg焦丁。
进一步，所述的分两次加入石灰，第一次加入量为石灰总量的1/2，第二次加入量为剩余石灰总量的1/2；第二次加入石灰的时间是在通过炉口火焰判断起渣后加入。
供氧流量：起渣前20000Nm3/h，起渣后22000Nm3/h。
枪位：点火枪位为1.8m，点火成功后降低至1.6m并持续至起渣。
3、冶炼中期(4min～10min)：
加料：以100kg/次的投入量将剩余石灰在6min内全部加入，在4-8min内以100～200kg/次加入静态平衡计算结果剩余的40％冷料。
供氧流量：6.5-7.5min将流量调整为20000Nm3/h，其他时间按22000Nm3/h控制。
枪位：根据化渣情况控制枪位1.4-1.6m。
4、冶炼后期(10min～终点)：
加料：不加入任何物料。
供氧流量：22000Nm3/h。
枪位：由化渣枪位阶梯状逐步降低至压枪枪位。
进一步，所述的压枪，具体操作为：枪位1.0m，流量20000Nm3/h，时间50-60s。
进一步，冶炼终点目标：温度：1620℃～1650℃，[C]：0.07％～0.12％，[P]≤0.025％。
进一步，终渣目标：碱度：2.8～3.2，TFe<15％，P2O5>2.8％。
5、枪位控制如图1所示。
综上所述，本发明的有益效果在于：本发明通过固钛、早起渣、改变常规压枪模式等操作，高效提升了冶炼各阶段石灰利用率和钢渣分离的效果。促进冶炼前期早化渣、早起渣，延长脱磷期时间大大提高了冶炼前期渣料利用率，利用前期有利条件进行深脱磷。同时，在冶炼中期，通过有效控制各阶段喷溅、“返干”、渣相结构，使造渣料得以高效利用，保证脱磷脱硫效果的同时促进了渣料消耗的降低，节约了炼钢成本。
其中，铁水中的钛与硅同性质，最先发生氧化反应生成酸性氧化物TiO2，TiO2极易与渣中碱性氧化物发生中和反应而对冶炼前期渣相产生较大影响，且根据研究分析，渣相MgTiO3和CaTiO3活度接近，MgTiO3流动性好。因此，开吹点火成功后，渣料加入制度采取先加轻烧白云石待反应一段时间后再加石灰的方式，以利用其高MgO含量性质先中和消耗掉渣中TiO2，控制其对石灰利用率和钢渣分离效果的影响，进而影响脱磷效果。
针对大废钢比、铁水温度偏低情况，对渣料加入制度和供氧制度进行优化，点火成功后根据加料表先加入所有轻烧白云石以固钛，然后根据脱磷期炉渣碱度计算，将第一批石灰渣料分两次同等加入，以利用好冶炼前期熔池温度，避免一次性加入大量渣料致使熔池温度骤降不利于化渣，同时采取高枪位、低流量操作模式。此操作模式为化渣提供了温度和氧化性两个必要条件，促进了早化渣、早起渣，大大提高了冶炼前期渣料利用率，利用前期有利条件进行深脱磷。
冶炼前期早化渣、早起渣，避免了熔池温度过低，化渣苦难，冶炼至C-O反应激烈开始时大量炉气排出受阻而将炉渣顶出，形成前期低温泡沫喷溅，直接降低渣料利用率。冶炼中期，渣料采取多批次、小批量的加入方式，一则避免大量加入影响化渣效果；二则，因操作等原因致使熔池升温过快欲产生喷溅时，可起抑制作用。同时冶炼至6.5～7.5min(化废钢)时，降低供氧流量进行过度，控制化废钢C-O反应突然剧烈发生而产生喷溅。通过有效控制各阶段喷溅问题，造渣料得以高效利用，保证脱磷脱硫效果的同时促进了渣料消耗的降低。
冶炼后期采取阶梯状将枪位由化渣枪位逐步降低至压枪枪位，保证化渣效果的同时降低炉渣TFe，将炉渣做稠以控制后期高温回磷，避免倒炉磷不合格后吹补加渣料脱磷造成渣料消耗增大。打破了常规压枪模式，采取低枪位、小流量的压枪模式，保证搅拌效果的同时减少供氧量，以进一步促进渣中FeO还原降低终渣TFe，将终渣做稠控制出钢过程下渣和吹氩过程回磷造成成品磷出格。
与申请号为CN201310660032.X的专利文件相比，区别在于：本申请充分利用钛氧化物物化特性，开吹时首先加入轻烧白云石利用其高MgO性质以达到固钛目的，控制钛氧化物大量消耗石灰，提高石灰利用率以提升脱磷效果；其次，本申请针对低温、高钛铁水条件，对冶炼前期供氧制度和造渣制度进行优化，早化渣，延长了脱磷期时间，大大提升了脱磷期脱磷效果。
表1加料表
Figure BDA0003082678720000041
Figure BDA0003082678720000051
附图说明
图1为枪位控制图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，包括以下步骤：
1、全留渣操作：上炉次溅渣时间为2.2min，留渣量约为5t，装入制度为铁水78.4t，废钢26.0t，铁水温度为1322℃，铁水硅含量为0.330％，钛含量为0.180％(如表2所示)，点火枪位为1.8m，流量为20000Nm3/h。
2、冶炼前期：
点火成功后根据静态平衡计算结果(-1650)加入焦丁200kg，而后加入轻烧白云石1400kg，并立即将枪位降低至1.6m，反应20s(对应冶炼时间为0.72min)后加入石灰1250kg，通过炉口火焰判断冶炼至2.85min时起渣，此时加入石灰550kg，并降低枪位至1.47m，流量上调为22000Nm3/h并保持。
3、冶炼中期：
冶炼至4.12min加入石灰100kg，冶炼至4.48min加入石灰100kg，5.00min加入石灰100kg，5.31min加入石灰100kg，5.93min加入石灰100kg，冶炼至6.5～7.5min将供氧流量调整为20000Nm3/h，7.5min后恢复流量为22000Nm3/h。
4、冶炼后期：
冶炼至10.20min将枪位上调至1.60m，冶炼至10.69min调整枪位为1.50m，冶炼至10.72min调整枪位为1.65m，冶炼至11.12min通过炉口火焰和炉渣状态判断炉渣已化透，此时调整枪位为1.47m，冶炼至11.30min调整枪位为1.32m，冶炼至11.52min时通过炉口火焰判断钢水碳含量约为0.17％，此时调整枪位为1.0m，流量为22500Nm3/h进行压枪操作，压枪时间为52s，压枪完成后提枪终止冶炼，整个冶炼过程没有发生“返干”、泡沫或金属喷溅。
冶炼终点控制情况和终渣化学成分分别如表3、表4所示，由表3可知，终点终点温度为1635℃，碳含量为0.08％，磷含量为0.018％，脱磷率达86.7％；由表4可知，终渣TFe含量为14.23％，P2O5含量为3.08％，碱度为3.07，达到终点控制目标。入炉消耗和渣料消耗如表5所示，由表5可知，入炉消耗为1100.32kg/t，渣料消耗为39.1kg/t。
实施例2
一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，包括以下步骤：
1、全留渣操作：上炉次溅渣时间为2.3min，留渣量约为5t，装入制度为铁水79.2t，废钢25.6t，铁水温度为1325℃，铁水硅含量为0.360％，钛含量为0.220％(如表2所示)，点火枪位为1.8m，流量为20000Nm3/h。
2、冶炼前期：
点火成功后根据静态平衡计算结果(-1390)加入焦丁150kg，而后加入轻烧白云石1600kg，并立即将枪位降低至1.6m，反应30s(对应冶炼时间为0.87min)后加入石灰1250kg，通过炉口火焰判断冶炼至2.93min时起渣，此时加入石灰625kg，并降低枪位至1.52m，流量上调为22000Nm3/h并保持。
3、冶炼中期：
冶炼至4.35min加入石灰100kg，冶炼至4.61min加入石灰150kg，5.16min加入石灰150kg，5.36min加入石灰125kg，5.87min加入石灰100kg，冶炼至6.5～7.5min将供氧流量调整为20000Nm3/h，7.5min后恢复流量为22000Nm3/h。
4、冶炼后期：
冶炼至10.32min将枪位上调至1.60m，冶炼至10.81min通过炉口火焰和炉渣状态判断炉渣已化透，此时调整枪位为1.48m，冶炼至11.05min调整枪位为1.58m，冶炼至11.21min调整枪位为1.43m，冶炼至11.40min调整枪位为1.30m，冶炼至11.55min时通过炉口火焰判断钢水碳含量约为0.14％，此时调整枪位为1.0m，流量为22500Nm3/h进行压枪操作，压枪时间为50s，压枪完成后提枪终止冶炼，整个冶炼过程没有发生“返干”、泡沫或金属喷溅。
冶炼终点控制情况和终渣化学成分分别如表3、表4所示，由表3可知，终点温度为1640℃，碳含量为0.08％，磷含量为0.020％，脱磷率达84.9％；由表4可知，终渣TFe含量为14.12％，P2O5含量为2.92％，碱度为2.98，达到终点控制目标。入炉消耗和渣料消耗如表5所示，由表5可知，入炉消耗为1100.84kg/t，渣料消耗为43.1kg/t。
实施例3
一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，包括以下步骤：
1、全留渣操作：上炉次溅渣时间为2.7min，倒出1/3炉渣后留渣量约为4t，装入制度为铁水77.8t，废钢26.3t，铁水温度为1330℃，铁水硅含量为0.420％，钛含量为0.230％(如表2所示)，点火枪位为1.8m，流量为20000Nm3/h。
2、冶炼前期：
点火成功后根据静态平衡计算结果(-860)加入焦丁100kg，而后加入轻烧白云石1600kg，并立即将枪位降低至1.6m，反应31s(对应冶炼时间为0.7min)后加入石灰1400kg，，通过炉口火焰判断冶炼至3.05min时起渣，此时加入石灰700kg，并降低枪位至1.49m，流量上调为22000Nm3/h并保持。
3、冶炼中期：
冶炼至4.22min加入石灰100kg，冶炼至4.56min加入石灰150kg，5.12min加入石灰150kg，5.51min加入石灰150kg，5.98min加入石灰150kg，冶炼至6.5～7.5min将供氧流量调整为20000Nm3/h，7.5min后恢复流量为22000Nm3/h。
4、冶炼后期：
冶炼至10.09min将枪位上调至1.65m，冶炼至10.49min通过炉口火焰和炉渣状态判断炉渣已化透，此时调整枪位为1.49m，冶炼至10.96min调整枪位为1.60m，冶炼至11.21min调整枪位为1.50m，冶炼至11.42min调整枪位为1.34m，冶炼至11.77min时通过炉口火焰判断钢水碳含量约为0.16％，此时调整枪位为1.0m，流量为22500Nm3/h进行压枪操作，压枪时间为55s，压枪完成后提枪终止冶炼，整个冶炼过程没有发生“返干”、泡沫或金属喷溅。
冶炼终点控制情况和终渣化学成分、渣料消耗情况分别如表3、表4和表5所示，由表3可知，终点温度为1641℃，碳含量为0.09％，磷含量为0.017％，脱磷率达87.3％；由表4可知，终渣TFe含量为14.57％，P2O5含量为3.10％，碱度为3.06，达到终点控制目标。且由表5可知，入炉消耗为1103.70kg/t，渣料消耗为46.6kg/t。
对比例
留渣操作，装入制度为铁水80.2t，废钢24.3t，铁水温度为1327℃，铁水硅含量为0.370％，钛含量为0.230％(如表2所示)，点火枪位为1.81m，流量为21000Nm3/h，点火成功后根据静态平衡计算结果(-1640)加入焦丁300kg，而后立即加入石灰2000kg、轻烧白云石1700kg，并立即将枪位降低至1.51m，过度10s后降低至1.20m并保持，冶炼至3.81min起渣，起渣后加入石灰200kg，轻烧白云石200kg，将枪位上调至1.31m，冶炼至4.23min时发生低温泡沫喷溅加入石灰200kg、轻烧白云石100kg，冶炼至5.20min加入石灰200kg，调整枪位为1.38m，冶炼至6.21min调整枪位为1.58m，冶炼至6.92min发生金属喷溅，加入石灰200kg，轻烧白云石200kg，降低流量至19000Nm3/h，调整枪位为1.32m，冶炼至7.10min出现“返干”，调整枪位为1.67m，冶炼至9.37min恢复流量为21000Nm3/h，冶炼9.37～12.32min枪位在1.30～1.80m间约以20s为周期上下频繁波动，冶炼12.32～12.54min枪位控制在1.81m，冶炼至12.54min通过炉口火焰和炉渣判断炉渣化透，此时立即将枪位降低至1.2m进行压枪操作，压枪时间38s压枪完成后提枪终止冶炼，整个冶炼过程前期出现低温泡沫喷浆，中期(～7min)发生、金属喷溅后立即出现“返干”。
冶炼终点控制情况和终渣化学成分、渣料消耗情况分别如表3、表4和表5所示，由表3可知，终点温度为1643℃，碳含量为0.08％，磷含量为0.029％，脱磷率为78.7％；由表4可知，终渣TFe含量为17.86％，P2O5含量为2.31％，碱度为3.47。且由表5可知，入炉消耗为1126.08kg/t，渣料消耗为53.9kg/t。可见冶炼各阶段化渣效果差和各类喷溅导致渣料利用率过低，脱磷效果差，为满足脱磷要求和控制喷溅大量加入渣料，致使金属收得率低、渣料消耗高，增大了炼钢成本。
表2入炉铁水条件
Figure BDA0003082678720000091
表3冶炼终点控制情况
Figure BDA0003082678720000092
表4终渣化学成分(wt％)
Figure BDA0003082678720000093
表5渣料消耗控制情况
Figure BDA0003082678720000101

Claims (9)

1.一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)全留渣操作：溅渣时间＞2.5min，倒出1/3炉渣；
(2)冶炼前期：点火成功后加入含铁冷料或焦丁补热剂，加入轻烧白云石，铁水中Ti含量≤0.20％时反应时间20s，铁水中Ti含量＞0.20％时反应时间为30s，再分两次加入石灰；
(3)冶炼中期：以100kg/次的投入量将剩余石灰在6min内全部加入，在4-8min内以100～200kg/次加入静态平衡计算结果剩余的40％冷料；
(4)冶炼后期：不加入任何物料，枪位由化渣枪位阶梯状逐步降低至压枪枪位，压枪完成后提枪终止冶炼。
2.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，所述的冶炼前期为0-4min；冶炼中期为4-10min；冶炼后期为10min-终点。
3.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，步骤(2)所述的含铁冷料为烧结矿；含铁冷料或焦丁补热剂的加入量根据静态平衡计算结果进行：若热平衡计算结果为正值，则按结果的60％加入含铁冷料；若为负值，则-500～0不加焦丁，-1000～-500加入100kg焦丁，-1000～-1500加入150kg焦丁，-1500～-2000加入200kg焦丁。
4.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，步骤(2)所述的分两次加入石灰，第一次加入量为石灰总量的1/2，第二次加入量为剩余石灰总量的1/2；第二次加入石灰的时间是在通过炉口火焰判断起渣后加入。
5.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，步骤(2)所述的冶炼前期点火枪位为1.8m，点火成功后降低至1.6m并持续至起渣；供氧流量为：起渣前20000Nm3/h，起渣后22000Nm3/h。
6.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，步骤(3)所述的冶炼中期需控制枪位在1.4-1.6m；供氧流量为：6.5-7.5min将流量调整为20000Nm3/h，其他时间按22000Nm3/h控制。
7.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，步骤(4)所述的冶炼后期，供氧流量为22000Nm3/h。
8.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，步骤(4)所述的压枪，具体操作为：枪位1.0m，流量20000Nm3/h，时间50-60s。
9.如权利要求1所述的一种含钛铁水转炉的少渣冶炼方法，其特征在于，终止冶炼得到的终渣碱度为2.8-3.2，TFe＜15％，P2O5＞2.8％。
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