CN114381559B - 一种降低铁水消耗的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种降低铁水消耗的方法及其应用，所述方法包括：获取废弃铁料；将所述废弃铁料按照第一配比随着高炉投料进入高炉炼铁，得到铁水；和/或，将所述废弃铁料和废钢混合，后按照第二配比加入到所述铁水中，进行转炉炼钢，得到钢水；所述废弃铁料的化学成分包括：Fe≥90％，P≤0.05％，S≤0.06％，其余为不可避免的杂质；所述应用包括：将所述方法应用于高炉炼铁工序和/或转炉炼钢工序中。通过控制废弃铁料的Fe、有害元素P和有害元素S的质量分数，并分别在高炉炼铁和转炉炼钢中加入废弃铁料，防止有害元素对钢种的影响，补充铁消耗可提升产品质量。

Description

一种降低铁水消耗的方法及其应用

技术领域

本申请涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种降低铁水消耗的方法及其应用。

背景技术

铁矿石是不可再生资源，并且近年来进口铁矿石价格上涨，导致吨钢成本升高，因此需要降低铁耗保证产量，而增加废钢比是降低每吨钢的铁水消耗最直接的方法，而加入废钢是最直接的方式。

目前为降低铁耗而加入废钢的方法有很多，如在高炉出铁沟中加入废钢，但一定程度上废钢中的有害元素会对铁沟耐材进行腐蚀，降低铁沟寿命，进而影响产品质量，也可在转炉炼钢阶段加入废钢，但对废钢的尺寸和质量有要求，并且大量加入废钢会导致质量控制困难，影响产品质量。因此如何在不影响产品质量的基础上，降低铁水消耗，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种降低铁水消耗的方法及其应用，以解决现有技术中在不影响产品质量的基础上降低铁水消耗的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种降低铁水消耗的方法，所述方法包括：

获取废弃铁料；

将所述废弃铁料按照第一配比随着高炉投料进入高炉炼铁，得到铁水；

将所述废弃铁料和废钢混合，后按照第二配比加入到转炉前铁水中，进行转炉炼钢，得到钢水；

所述废弃铁料的化学成分以质量分数计，包括：Fe≥90％，P≤0.05％，S≤0.06％，其余为不可避免的杂质。

可选的，所述废弃铁料的化学成分还包括SiO₂、CaO、MgO和Al₂O₃，其中，[SiO₂]+[CaO]+[MgO]+[Al₂O₃]＜10％，[SiO₂]表示二氧化硅的质量分数，[CaO]表示氧化钙的质量分数，[MgO]表示氧化镁的质量分数，[Al₂O₃]表示氧化铝的质量分数。

可选的，所述SiO₂的质量分数≤1.5％，所述CaO的质量分数≤5％，所述MgO的质量分数≤3％，所述Al₂O₃的质量分数≤3％。

可选的，所述废弃铁料为球形。

可选的，所述废弃铁料的密度为2-3t/m³，所述废弃铁料的半径≤300mm。

可选的，所述第一配比包括：废弃铁料占高炉投料重量的2-6％。

可选的，所述第二配比包括：废弃铁料占转炉前铁水重量的2-10％。

可选的，所述废弃铁料和所述废钢的质量之比为10-50％。

可选的，以质量分数计，所述废钢的化学成分包括Fe≥70％，C≤2％，S≤0.05％，P≤0.05％，其余为不可避免的杂质。

第二方面，本申请提供了一种第一方面所述方法的应用，将所述方法应用于钢铁冶炼中。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的降低铁水消耗的方法，通过采用废弃铁料，控制废弃铁料的铁元素、有害元素P和有害元素S的质量分数，并分别在高炉炼铁和转炉炼钢过程中加入废弃铁料，废弃铁料中含有大量的铁元素，可以补充高炉炼铁和转炉炼钢中的铁消耗，防止废钢中不稳定的有害元素对钢种产生影响，实现钢种化学成分的控制，稳定炼钢，从而能够稳定甚至提升产品质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种降低铁水消耗的方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种降低铁水消耗的方法流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种降低铁水消耗的方法流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，在本申请一个实施例中，提供一种降低铁水消耗的方法，所述方法包括：

S1.获取废弃铁料；

S2.将所述废弃铁料按照第一配比随着高炉投料进入高炉炼铁，得到铁水；

S3.将所述废弃铁料和废钢混合，后按照第二配比加入到转炉前铁水中，进行转炉炼钢，得到钢水；

所述废弃铁料的化学成分以质量分数计，包括：Fe≥90％，P≤0.05％，S≤0.06％，其余为不可避免的杂质。

在本申请中，限定铁含量大于等于90％的目的是铁含量高，能够得到更多的铁水；当该质量分数过小，将导致的影响是铁水收得率低，降低铁耗的效果不明显。

限定磷含量小于等于0.05％的目的是降低钢的冷脆性，避免焊接性能变坏。

限定硫含量小于等于0.06％的目的是降低钢的热脆性，避免钢的塑性、韧性、焊接性能、厚度方向性能、疲劳性能和耐腐蚀性变差。

作为一种可选的实施方式，所述废弃铁料的化学成分还包括SiO₂、CaO、MgO和Al₂O₃，其中，[SiO₂]+[CaO]+[MgO]+[Al₂O₃]＜10％，[SiO₂]表示二氧化硅的质量分数，[CaO]表示氧化钙的质量分数，[MgO]表示氧化镁的质量分数，[Al₂O₃]表示氧化铝的质量分数。

在本申请中，限定二氧化硅、氧化钙、氧化镁和氧化铝的质量分数之和小于10％的目的是其他氧化物含量过高，将导致铁的含量低，降低铁水收得率；当该取值范围过大，将导致的不利影响是铁含量过低，从而造成铁水收得率低。

作为一种可选的实施方式，所述SiO₂的质量分数≤1.5％，所述CaO的质量分数≤5％，所述MgO的质量分数≤3％，所述Al₂O₃的质量分数≤3％。

在本申请中，限定二氧化硅质量分数≤1.5％的目的是减少石灰用量，降低渣量，当该质量分数取值范围过大，将导致的不利影响是石灰用量增大，渣量增多；

限定氧化钙质量分数≤5％的目的是在该质量分数范围内，能保证炉渣具有适宜的碱度；当该质量分数取值范围过大，将导致的不利影响是当炉渣碱度过高，会使流动性变差，降低铁水的脱磷速率；

限定氧化镁质量分数≤3％的目的是保证脱磷率，当该质量分数取值范围过大，将导致的不利影响是脱磷率降低；

限定氧化铝质量分数≤3％的目的是防止钢液中氧化铝含量过高，易产生夹杂物，当该质量分数取值范围过大，将导致的不利影响是过多的氧化铝将大大增加产生夹杂物的可能性。

作为一种可选的实施方式，所述废弃铁料为球形。

在本申请中，限定废弃铁料为球形的目的是在高炉炼铁中有利于料柱疏松和炉况的调控，在转炉炼钢中能降低转炉热损失，使废钢的加入量进一步提高，从而进一步降低铁耗。

作为一种可选的实施方式，所述废弃铁料的密度为2-3t/m³，所述废弃铁料的半径≤300mm。

在本申请中，限定废弃铁料的密度为2-3t/m³的目的是既能保证有足够的接触面积来提高熔化速率，又能保证废钢斗能够装入足够质量的废弃铁料；当该密度取值范围过大，将导致的不利影响是同质量的废弃铁料条件下，密度越大，表面积越小，导致废弃铁料的接触面积小，使熔化速度慢；当该密度取值范围过小，将导致的不利影响是废弃铁料在同等质量条件下的体积过大，影响装入效率。

限定废弃铁料的半径≤300mm的目的是在该半径取值范围条件内，废弃铁料具有足够的接触面积，保证熔化速率，当该半径取值范围过大，将导致的不利影响是过大半径的废弃铁料将导致铁料的熔化速度变慢。

作为一种可选的实施方式，所述第一配比包括：废弃铁料占高炉投料重量的2-6％。

在本申请中，限定第一配比包括废弃铁料占高炉投料重量的2-6％的目的是由于加入废弃铁料将降低高炉温度，在该配比范围内能够保证高炉炉内温度，当该配比取值范围过大，将导致的不利影响是高炉内热量不足，影响高炉顺行，当该配比取值范围过小，将导致的不利影响是废弃铁料加入量小，降低铁耗效果不够明显。

作为一种可选的实施方式，所述第二配比包括：废弃铁料占转炉前铁水重量的2-10％。

在本申请中，限定第二配比包括废弃铁料占转炉前铁水重量的2-10％的目的是既能尽量多的加入废弃铁料又能保证转炉炉内热量，保证废弃铁料能熔化；当该配比取值范围过大，将导致的不利影响是由于废弃铁料熔化需要吸收大量热量，将导致熔池的温度过低，不利于转炉反应的进行，当该配比取值范围过小，将导致的不利影响是废弃铁料加入量过小，降低铁耗的效果不够明显。

作为一种可选的实施方式，所述废弃铁料和所述废钢的质量之比为10-50％。

在本申请中，限定废弃铁料和废钢的质量之比为10-50％的目的是由于废弃铁料和废钢的质量之比是按照废弃铁料占转炉前铁水重量的2-10％计算出来的，因此通过废弃铁料的加入占比推导出废弃铁料和废钢的质量之比，可以准确控制废弃铁块和废钢的加入量，准确控制铁水消耗的补充，并提高产品质量。

作为一种可选的实施方式，以质量分数计，所述废钢的化学成分包括Fe≥70％，C≤2％，S≤0.05％，P≤0.05％，其余为不可避免的杂质。

在本申请中，以质量分数计，限定废钢的化学成分包括Fe≥70％，C≤2％，S≤0.05％，P≤0.05％的目的是保证废钢中铁含量充足，降低有害元素对铁水质量的影响。

限定铁含量大于等于≥70％的目的是在该质量分数条件下，能够保证收得更多铁水。

限定C≤2％的目的是在低碳含量条件下，能稳定控制吹炼终点，当该质量分数取值范围过大，将导致的不利影响是碳含量过大，使转炉吹炼不稳定，导致转炉吹炼终点不能稳定控制。

如图2所示，在本申请的一个实施例中，提供一种降低铁水消耗方法，包括：

S1.获取废弃铁料；

S2.将所述废弃铁料按照第一配比随着高炉投料进入高炉炼铁，得到铁水。

如图3所示，在本申请的一个实施例中，提供一种降低铁水消耗方法，包括：

S1.获取废弃铁料；

S2.将所述废弃铁料和废钢混合，后按照第二配比加入到转炉前铁水中，进行转炉炼钢，得到钢水。

在本中请的一个实施例中，提供一种降低铁水消耗方法的应用，将所述方法应用于钢铁冶炼中。

实施例1

在高炉炼铁和转炉炼钢中都加入废弃铁料。

限定废弃铁料的密度为2t/m³，第一配比包括：废弃铁料占高炉投料重量的3％，废弃铁料加入总重量为3000t，第二配比包括：废弃铁料占转炉前铁水重量的5％，每炉加入15t球形废弃铁料。

限定废弃铁料中铁含量为90％；

在转炉炼钢中，限定废弃铁料和废钢的质量之比为25％。

实施例2

在高炉炼铁和转炉炼钢中都加入废弃铁料。

限定废弃铁料的密度为2.5t/m³，第一配比包括：废弃铁料占高炉投料重量的2％，废弃铁料加入总重量为2000t，第二配比包括：废弃铁料占转炉前铁水重量的8％，每炉加入24t球形废弃铁料。

限定废弃铁料中铁含量为90％；

在转炉炼钢中，限定废弃铁料和废钢的质量之比为40％，其余步骤及配方同实施例1。

实施例3

仅仅在高炉炼铁中加入废弃铁料。

限定废弃铁料的密度为2t/m³，第一配比包括：废弃铁料占高炉投料重量的3％，每炉加入3000t球形废弃铁料；

限定废弃铁料中铁含量为90％，其余步骤及配方同实施例1。

实施例4

仅仅在转炉炼钢中加入废弃铁料。

限定废弃铁料的密度为2.5t/m³，第二配比包括废弃铁料占转炉前铁水重量的8％，每炉加入24t球形废弃铁料；

限定废弃铁料中铁含量为90％，其余步骤及配方同实施例1。

实施例5

限定废弃铁料的密度为2.2t/m³，半径为310mm，铁含量在90％以上，其余步骤及配方同实施例1。

实施例6

第一配比包括废弃铁料占高炉投料重量的6％，废弃铁料加入总重量为6000t，第二配比包括废弃铁料占转炉前铁水重量的10％，每炉加入30t球形废弃铁料，其余步骤及配方同实施例1。

实施例7

第一配包括废弃铁料占高炉投料重量的2％，废弃铁料加入总重量为2000t，第二配比包括废弃铁料占转炉前铁水重量的2％，每炉加入6t球形废弃铁料，其余步骤及配方同实施例1。

对比例1

直接以废钢替代废弃铁料，进行高炉炼铁和转炉炼钢，其余步骤及配方同实施例1。

对比例2

在高炉炼铁中，以废钢替代废弃铁料，在转炉炼钢中，继续使用废弃铁料替代废钢，其余步骤及配方同实施例1。

对比例3

在转炉炼钢中，以废钢替代废弃铁料，在高炉炼铁中，继续使用废弃铁料替代废钢，其余步骤及配方同实施例1。

相关实验：

统计实施例1-7和实施例1-3过程中钢材增产量和降低铁耗量，测试结果如表1所示。

相关测试方法：

钢材增产量的检测方法：在球形废弃铁料完全熔化的理想情况下，金属收得率100％，加入高炉中的球形废弃铁料为X吨，根据球形废弃铁料中含铁量为90％汁算，则钢材增产量为0.9X吨。

降低铁耗量的检测方法：在球形废弃铁料完全熔化的理想情况下，金属收得率100％，每炉加入重量X千克的球形废弃铁料，转炉公称容量为Y吨，则降低铁耗量为X*1000/Y。

表1

表1的具体分析：

钢材增产量指加入废弃铁料后，制备出钢材产品的增产量，当钢材增产量越大，说明加入的废弃铁料转化率约高。

降低铁耗量指整个炼钢过程中，吨钢中铁水消耗中降低的铁水消耗重量占吨钢铁水总重的比例，当降低铁耗量越大，说明炼钢过程中吨钢铁水的消耗越少。

本申请的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

(1)本申请实施例中，通过加入球形的废弃铁料，并且控制废弃铁料的密度、尺寸和化学成分，从而可以使钢材增产的同时能够降低吨钢铁水的消耗。

(2)本申请的实施例中，通过加入球形的废弃铁料，控制废弃铁料中有害元素的含量，可以延长高炉出铁沟阶段铁沟寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。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过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种降低铁水消耗的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取废弃铁料；

将所述废弃铁料按照第一配比随着高炉投料进入高炉炼铁，得到铁水；

将所述废弃铁料和废钢混合后，按照第二配比加入到转炉前铁水中，进行转炉炼钢，得到钢水；

所述废弃铁料的化学成分以质量分数计，包括：Fe≥90％，P≤0.05％，S≤0.06％，SiO₂≤1.5％，CaO≤5％，MgO≤3％，Al₂O₃≤3％，其余为不可避免的杂质；

其中，0＜[SiO₂]+[CaO]+[MgO]+[Al₂O₃]＜10％，[SiO₂]表示二氧化硅的质量分数，[CaO]表示氧化钙的质量分数，[MgO]表示氧化镁的质量分数，[Al₂O₃]表示氧化铝的质量分数；

所述第一配比包括：废弃铁料占高炉投料重量的2-6％；

所述第二配比包括：废弃铁料占转炉前铁水重量的2-10％；

所述废弃铁料和所述废钢的质量之比为10-50％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废弃铁料为球形。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述废弃铁料的密度为2-3t/m³，所述废弃铁料的半径≤300mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以质量分数计，所述废钢的化学成分包括Fe≥70％，C≤2％，S≤0.05％，P≤0.05％，其余为不可避免的杂质。

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