CN114032350B

CN114032350B - 一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法

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Publication number: CN114032350B
Application number: CN202111342703.9A
Authority: CN
Inventors: 于会香
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2021-11-12
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2041-11-12
Also published as: CN114032350A

Abstract

本发明提供了一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法，适用于公称容量为100‑300吨转炉，所述转炉冶炼方法包括以下步骤：S1：出钢结束后，进行溅渣护炉，倒掉剩余炉渣；S2：加入混合物和石灰，其中混合物包括焦炭和轧钢氧化铁皮；石灰的实际加入量为计算加入量的40％‑60％，混合物的实际加入量为计算加入量的100％，回炉摇正，保证石灰和焦炭到达转炉底部；S3：加入废钢和铁水；S4：进行低枪位吹炼,本发明在转炉出钢溅渣护炉后，向转炉炉底配加一定比例的焦炭和轧钢氧化铁皮混合物，同时配加石灰，匹配较低枪位吹炼，吹氧时焦炭与轧钢氧化铁皮和氧气发生化学反应放热，废钢比可提高至35％水平。

Description

一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法

【技术领域】

本发明涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法。

【背景技术】

高库存的废钢现状为钢铁企业提高产能、降低碳排放创造了条件。如何提高转炉废钢比成为钢铁企业竞相攻克的技术难题，提高废钢融化速度也是转炉冶炼高效化的有效措施之一。

通过控制废钢质量，精控造渣制度、冶炼制度等环节，目前行业废钢比提高至15％。通过在转炉冶炼阶段向炉内补加焦炭、碳化硅球及喷吹无烟煤等化学能的方式，可提高转炉废钢比至30％的水平，但面临冶炼周期增加，钢液终点S含量升高等制约生产的问题。

因此，有必要研究一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法，在转炉出钢溅渣护炉后，向转炉炉底配加一定比例的焦炭和轧钢氧化铁皮混合物，同时配加石灰，匹配较低枪位吹炼，吹氧时焦炭与轧钢氧化铁皮和氧气发生化学反应放热，废钢比可提高至35％水平。

一方面，本发明提供一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法，适用于公称容量为100-300吨转炉，所述转炉冶炼方法包括以下步骤：

S1：出钢结束后，进行溅渣护炉，倒掉剩余炉渣；

S2：加入混合物和石灰，其中混合物包括焦炭和轧钢氧化铁皮；石灰的实际加入量为计算加入量的40％-60％，混合物的实际加入量为计算加入量的100％，回炉摇正，保证石灰和焦炭到达转炉底部；

S3：加入废钢和铁水；

S4：进行低枪位吹炼。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中石灰的计算加入量为：

Q_石灰＝(-0.05x+45)，单位：kg/吨钢，其中x为转炉的公称容量，单位：吨。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中焦炭的计算加入量为：

Q_焦炭＝(-0.01x+7)，单位：吨，其中x为转炉的公称容量，单位：吨。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中轧钢氧化铁皮计算加入量为Q_氧化铁皮＝0.1×Q_焦炭，单位：吨。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中混合物的计算加入量为：

Q_混＝Q_焦炭+Q_氧化铁皮，单位：吨。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中加入的石灰块度为30-80mm。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2中加入的焦炭块度为5-15mm，所述焦炭与轧钢氧化铁皮混合后加入炉内。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S4低枪位吹炼的控制为：

供氧量[0～30％)时，枪位[2.4～2)米；

供氧量[30～80％)时，枪位[2,1～8)米；

供氧量[80～100％]时，枪位[1.8～1.5]米。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述轧钢氧化铁皮成分包括但不限于FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1)：焦炭与轧钢氧化铁皮在吹炼过程中发生反应发热同时也保证废钢周围焦炭较密集分布，铁水碳含量较高，提高废钢熔化速度，石灰可以渣洗脱除P、S等有害元素；

2)：采用本发明可显著提高废钢熔化速度，每加入1吨焦炭，可匹配增加废钢加入量3吨，显著提高废钢比例至35％水平。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明一个实施例提供的转炉冶炼方法的流程图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本发明提供一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法，适用于公称容量为100-300吨转炉，如图1所示，所述转炉冶炼方法包括以下步骤：

S1：出钢结束后，进行溅渣护炉，倒掉剩余炉渣；

S3：加入废钢和铁水(实际加入量根据转炉的公称容量以及转炉的形状结构确定，实际加入量不超过公称容量，同时从转炉形状来说，同等公称容量时，高瘦型的转炉实际加入量会少一些，矮胖型的转炉实际加入量相比高瘦型的转炉会多一些)；

S4：进行低枪位吹炼。

所述S2中石灰的计算加入量为：

所述S2中焦炭的计算加入量为：

所述S2中轧钢氧化铁皮计算加入量为：

Q_氧化铁皮＝0.1×Q_焦炭，单位：吨。

所述S2中混合物的计算加入量为：

Q_混＝Q_焦炭+Q_氧化铁皮，单位：吨。

所述S2中加入的石灰块度为30-80mm，焦炭块度为5-15mm，所述焦炭与轧钢氧化铁皮混合后加入炉内。

所述S4低枪位吹炼的控制为：

供氧量[0～30％)时，枪位[2.4～2)米；

供氧量[30～80％)时，枪位[2,1～8)米；

供氧量[80～100％]时，枪位[1.8～1.5]米。

在上述范围表示过程中，供氧量[0～30％)表示包含0端点，不包含30％端点，枪位[2.4～2)表示包含2.4米端点，不包含2米端点。与数学中定义域方式相同，低枪位吹炼的控制中其他范围定义域均按照前述方式定义。

所述轧钢氧化铁皮成分包括但不限于FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄。

本发明所采用的原理为，由于废钢的熔化机理主要是利用铁水中的碳，在吹氧过程中，碳元素与氧气发生反应，产生大量的热，废钢吸热后熔化。可见，若要实现废钢快速熔化，需要在热力学和动力学上同时满足：废钢周边有大量碳元素与氧气。

在常规吹炼过程中，由于转炉气体搅拌难以完全平衡，废钢主要集中在转炉底部，铁水位于转炉中上部，铁水中碳与废钢接触面积有限，尤其是大块废钢与铁水中碳的接触更难，熔化速度慢。随着吹炼进行，炉内温度升高，废钢更容易熔化，但此时钢液中碳含量也在降低，废钢的熔化速度依旧无法显著提高。

本发明采用的主要技术手段是，废钢加入之前，在炉底铺设焦炭+轧钢氧化铁皮混合物及石灰，其中轧钢氧化铁皮可从轧钢厂收集获得，主要成分为FeO，以及Fe₂O₃、Fe₃O₄等铁的氧化物。废钢加入后，将焦炭+轧钢氧化铁皮混合物及石灰压在转炉底部，并给定了焦炭的块度。采用低枪位操作时，焦炭与轧钢氧化铁皮、氧气在废钢周围持续发生反应，产生的化学能促进废钢熔化，与此同时石灰可渣洗脱出废钢、铁水中的杂质元素。

特别的，由于轧钢氧化铁皮的加入，在较低温度条件下，即可发生：

C+FeO→CO+Fe

该反应生成气体，促进C-O反应的动力学条件，在废钢周围放出大量热能，同时废钢周围C-O反应的传质过程有持续保障，促进废钢快速熔化。采用本发明，每加入1吨焦炭，可提高废钢装入量3吨，显著提高废钢比至35％水平。

本发明中之所以只适用于公称容量为100-300吨转炉，是因为，从微观角度来说，低于100吨公称容量的转炉(即普通炼钢的小炉)，也可以实现相应的转炉冶炼，但是从最终结果来看，效果并不明显，而且，在实际操作过程中，由于铁的氧化物的加入危险系数比较高，在加入过程中，小炉在氧气喷吹过程中，容易发生爆炸，因此，本发明只针对于公称容量为100-300吨转炉。

实例1～3

案例1～3应用于200～300t顶底复吹转炉，底吹气体控制相关参数及实施效果如表1所示。

表1转炉出钢后控制相关参数

对比例1～3

对比例1～3同样应用于200～300t顶底复吹转炉，底吹气体控制相关参数及实施效果如表2所示。

表2转炉出钢后控制相关参数

从以上两个实例可以得出，采用本发明所述转炉冶炼方法可以显著提高废钢比例。

以上对本申请实施例所提供的一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims

1.一种废钢快速熔化的转炉冶炼方法，适用于公称容量为100-300吨转炉，其特征在于，所述转炉冶炼方法包括以下步骤：

S1：出钢结束后，进行溅渣护炉，倒掉剩余炉渣；

S2：加入混合物和石灰，回炉摇正；

S3：加入废钢和铁水；

S4：进行低枪位吹炼；

所述S2中石灰的实际加入量为计算加入量的40％-60％，混合物的实际加入量为计算加入量的100％；

S2中石灰的计算加入量为：

Q_石灰＝(-0.05x+45)，单位：kg/吨钢，其中x为转炉的公称容量，单位：吨；

所述S2中混合物包括焦炭和轧钢氧化铁皮，其中焦炭的计算加入量为：

Q_焦炭＝(-0.01x+7)，单位：吨，其中x为转炉的公称容量，单位：吨；

所述S2中轧钢氧化铁皮计算加入量为Q_氧化铁皮＝0.1×Q_焦炭，单位：吨；

所述S2中混合物的计算加入量为：

Q_混＝Q_焦炭+Q_氧化铁皮，单位：吨。

2.根据权利要求1所述的转炉冶炼方法，其特征在于，所述S2中加入的石灰块度为30-80mm。

3.根据权利要求1所述的转炉冶炼方法，其特征在于，所述S2中加入的焦炭块度为5-15mm，所述焦炭与轧钢氧化铁皮混合后加入炉内。

4.根据权利要求1所述的转炉冶炼方法，其特征在于，所述S4低枪位吹炼的控制为：

供氧量[0，30％)时，枪位[2.4，2)米；

供氧量[30，80％)时，枪位[2，1.8)米；

供氧量[80，100％]时，枪位[1.8，1.5]米。

5.根据权利要求1所述的转炉冶炼方法，其特征在于，所述轧钢氧化铁皮成分包括FeO、Fe₂O₃和Fe₃O₄。