CN114807510B - 一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钛铁冶炼技术领域，尤其是一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法。通过转炉出钢前由高位料仓向炉内加入轻烧白云石块进行稠渣，出钢过程对准钢水柱流向钢包内加入轻烧白云石细粉，出钢完成后向钢包渣面加入铝粒进行脱氧。基于转炉冶炼高钛铁水特性，结合转炉终渣钢渣分析效果差、全铁含量高、氧化性强、熔点低，以及渣中富磷相极易分解等特点，转炉出钢过程通过加入轻烧白云石细粉，利用其高MgO固定TiO2原理，控制TiO2对富磷相稳定性的影响，进而控制回磷。其次，在渣面加入铝粒进行渣面脱氧，控制钢包渣层氧化性，控制富磷相分解产生回磷。

Description

一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法
技术领域
本发明涉及钛铁冶炼技术领域，尤其是一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法。
背景技术
钢中磷含量是衡量钢材产品品质的重要因素之一。对大多数钢种而言磷是有害元素，磷含量偏高对钢的表面质量、拉伸强度、焊接性能、抗应力腐蚀等均有不利影响。易发生晶界偏析，提升钢的脆性转变温度，使钢发生“冷脆”现象，显著降低钢的低温冲击韧性。多数优质钢(如SWRH82B、ER70S-6等)要求转炉终点钢水磷含量(质量分数)低于0.015％，普通钢(如HRB400E等)要求低于0.025％。然而受多种因素的直接或间接影响，转炉出钢过程总伴随着一定程度的回磷现象，使钢种成品磷含量大于转炉终点磷含量，甚至出格。若能在出钢过程进一步脱磷或同时控制回磷，则可一定程度的降低转炉出钢磷含量要求，达到钢种成品磷含量符合要求和维护炉况、缩短冶炼周期、降低冶炼成本的有机统一。因此，有效控制与改善转炉出钢回磷现象是转炉炼钢的一个重要环节，也是冶炼优质钢，保证成品磷含量不出格的瓶颈问题。尤其是转炉冶炼高钛铁水，转炉终渣TiO2含量高，致使炉渣熔点低，固磷效果差，如何解决高钛铁水中的回磷问题是本领域的热点。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，利用钙镁氧化物对铁水中富磷相的影响控制回磷，具体技术方案如下：
一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，包括：
(1)每吨高钛铁水中，转炉出钢前由高位料仓向炉内加入轻烧白云石块180-210kg进行稠渣，在高温条件下熔化产生大量MgO消耗掉渣中部分TiO2，控制其对富磷相CaO·SiO2稳定性发的影响；
(2)出钢过程对准钢水柱流向钢包内加入轻烧白云石细粉，用量为每吨铁水45-55kg，分3-7次加入；过程钢包低吹开启强吹。因冶炼高钛铁水时钢渣分析效果差，炉渣全铁含量较高，其密度较大，出钢过程易发生卷渣出钢，钢包内易形成高钛渣层；所以出钢过程对着柱流加入轻烧白云石细粉，利用MgO消耗掉卷渣带来的TiO2，控制钢包渣层中的富磷相分解产生回磷；
(3)采取挡渣锥挡渣，控制出钢下渣；
(4)出钢完成后向钢包渣面加入铝粒进行脱氧，铝粒规格为：18-22mm，直径8-12mm，用量为8-12kg/t。软吹5min吊钢水进行浇注。因易卷渣出钢，加之钢水氧化性本身较强，钢包钢液上部形成强氧化性高钛渣层，出钢完成后进行吹氩均匀成分和温度时，钢渣接触面积增大，高钛渣层易分解，从而易发生回磷问题。为此，通过加入铝粒进行渣面脱氧，降低高钛渣氧化性，提升富磷相稳定性，控制吹氩过程回磷；其次，采取软吹，以钢液面微微蠕动为宜，控制高钛渣卷入钢水内部产生回磷。
所述轻烧白云石块的制作方法为：
以质量份计，将白云石块和氟化钠饱和溶液搅拌均匀，浸泡3-5min，将白云石块取出，放置到氢氧化钙乳浊液中，加热到40-50℃，浸泡10-15min，将白云石块取出，浸泡到氢氧化钡溶液中，减压干燥，将白云石块放置到加热炉中，用微波加热到800-900℃即可；
所述白云石块和氟化钠饱和溶液的质量比为1:12-17，所述白云石块和氢氧化钡饱和溶液的质量比为1:6-10；所述氢氧化钡溶液的质量分数为3-7％；所述微波的功率为40-50kW，保温时间40-60min；所述白云石块粒度为3-5mm；
所述轻烧白云石细粉由轻烧白云石块超微粉碎即得。
本发明原理：
对比分析中、高碱度条件下，含Ti氧化物与不含Ti氧化物转炉终渣熔化性温度的差别，在此基础上研究了中、高碱度条件下，改变FeO含量对含Ti炉渣熔化温度的影响。结果表明，含Ti渣比普通渣无论是开始熔化温度还是完全熔化温度都要低；中等碱度(R＝3.4)下，含Ti渣的完全熔化温度比普通渣降低了61℃；高碱度(R＝4.6)含Ti渣完全熔化温度比普通渣降低96℃。同时，FeO含量较高的含Ti渣完全熔化温度比FeO含量较低的含Ti渣低22℃。说明高碱度、高FeO含量下钛氧化物降低炉渣熔化温度的能力更强，固磷效果越差。
针对实际转炉冶炼高钛铁水的成分特征，利用Matlab软件对转炉渣系CaO-SiO2-MgO-MnO-FeO-Al2O3-TiO2的活度计算可知，熔池温度分别为1550℃、1600℃、1650℃时渣中与Ti02相关组元的活度值如下：
Figure BDA0003634417440000031
Figure BDA0003634417440000041
由表1可知，在炼钢温度下转炉终渣中Ti02主要以CaO·TiO2、MgO·TiO2的形式存在，且该两种化合物活度值相近，其次以3CaO·2TiO2、2MgO·TiO2、FeO·TiO2和FeO·TiO2等存在，并且它们的活度受温度的影响并不显著。且MgO·TiO2的熔点高达1630℃，转炉出钢过程钢水温度在1610℃以下，固出钢过程未熔化，且MgO·TiO2在高温下稳定性比CaO·TiO2强，出钢过程高温条件下CaO·TiO2易分解析出TiO2，利用MgO反应消耗和固定TiO2，可控制其对渣中CaO的影响，提高CaO与SiO2反应产物CaO·SiO2(富磷相)的稳定性，进而控制回磷。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
本发明方案基于转炉冶炼高钛铁水特性，结合转炉终渣钢渣分析效果差、全铁含量高、氧化性强、熔点低，以及渣中富磷相极易分解等特点，转炉出钢过程通过加入轻烧白云石细粉，利用其高MgO固定TiO2原理，控制TiO2对富磷相稳定性的影响，进而控制回磷。其次，在渣面加入铝粒进行渣面脱氧，控制钢包渣层氧化性，控制富磷相分解产生回磷。
本发明通过针对性的制作轻烧白云石，通过在白云石表面覆盖氟化钙和氧化钡，形成良好的微观形态，提高与磷的接触效率，使得炼钢中促进磷的回收，提高钢的力学性能。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，包括：
(1)按照180kg/t的用量，在转炉出钢前由高位料仓向炉内加入轻烧白云石块进行稠渣，并在高温条件下熔化产生大量MgO消耗掉渣中部分TiO2，控制其对富磷相CaO·SiO2稳定性发的影响；
(2)出钢过程对准钢水柱流向钢包内加入轻烧白云石细粉45kg/t，分5次加入；过程钢包低吹开启强吹；因冶炼高钛铁水时钢渣分析效果差，炉渣全铁含量较高，其密度较大，出钢过程易发生卷渣出钢，钢包内易形成高钛渣层。所以出钢过程对着柱流加入轻烧白云石细粉，利用MgO消耗掉卷渣带来的TiO2，控制钢包渣层中的富磷相分解产生回磷。
(3)采取挡渣锥挡渣，控制出钢下渣；
(4)出钢完成后向钢包渣面加入铝粒进行脱氧，规格为：长22mm，直径8mm，用量为12kg/t。软吹5min吊钢水进行浇注。因易卷渣出钢，加之钢水氧化性本身较强，钢包钢液上部形成强氧化性高钛渣层，出钢完成后进行吹氩均匀成分和温度时，钢渣接触面积增大，高钛渣层易分解，从而易发生回磷问题。为此，通过加入铝粒进行渣面脱氧，降低高钛渣氧化性，提升富磷相稳定性，控制吹氩过程回磷；其次，采取软吹，以钢液面微微蠕动为宜，控制高钛渣卷入钢水内部产生回磷；
所述轻烧白云石块的制作方法为：
以质量份计，将白云石块和氟化钠饱和溶液搅拌均匀，浸泡3min，将白云石块取出，放置到氢氧化钙乳浊液中，加热到40℃，浸泡10min，将白云石块取出，浸泡到氢氧化钡溶液中，减压干燥，将白云石块放置到加热炉中，用微波加热到800℃即可；
所述白云石块和氟化钠饱和溶液的质量比为1:12，所述白云石块和氢氧化钡饱和溶液的质量比为1:6；所述氢氧化钡溶液的质量分数为3％；所述微波的功率为40kW，保温时间40min；所述白云石块粒度为3mm；
所述轻烧白云石细粉由轻烧白云石块超微粉碎即得。
实施例2
一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，包括
(1)按照210kg/t的用量，在转炉出钢前由高位料仓向炉内加入轻烧白云石块进行稠渣，并在高温条件下熔化产生大量MgO消耗掉渣中部分TiO2，控制其对富磷相CaO·SiO2稳定性发的影响；
(2)出钢过程对准钢水柱流向钢包内加入轻烧白云石细粉55kg/t，分5次加入；过程钢包低吹开启强吹；因冶炼高钛铁水时钢渣分析效果差，炉渣全铁含量较高，其密度较大，出钢过程易发生卷渣出钢，钢包内易形成高钛渣层。所以出钢过程对着柱流加入轻烧白云石细粉，利用MgO消耗掉卷渣带来的TiO2，控制钢包渣层中的富磷相分解产生回磷。
(3)采取挡渣锥挡渣，控制出钢下渣；
(4)出钢完成后向钢包渣面加入铝粒进行脱氧，规格为：长22mm，直径12mm，用量为12kg/t。软吹5min吊钢水进行浇注。因易卷渣出钢，加之钢水氧化性本身较强，钢包钢液上部形成强氧化性高钛渣层，出钢完成后进行吹氩均匀成分和温度时，钢渣接触面积增大，高钛渣层易分解，从而易发生回磷问题。为此，通过加入铝粒进行渣面脱氧，降低高钛渣氧化性，提升富磷相稳定性，控制吹氩过程回磷；其次，采取软吹，以钢液面微微蠕动为宜，控制高钛渣卷入钢水内部产生回磷；
所述轻烧白云石块的制作方法为：
以质量份计，将白云石块和氟化钠饱和溶液搅拌均匀，浸泡5min，将白云石块取出，放置到氢氧化钙乳浊液中，加热到50℃，浸泡15min，将白云石块取出，浸泡到氢氧化钡溶液中，减压干燥，将白云石块放置到加热炉中，用微波加热到900℃即可；
所述白云石块和氟化钠饱和溶液的质量比为1:17，所述白云石块和氢氧化钡饱和溶液的质量比为1:10；所述氢氧化钡溶液的质量分数为7％；所述微波的功率为50kW，保温时间60min；所述白云石块粒度为5mm；
所述轻烧白云石细粉由轻烧白云石块超微粉碎即得。
实施例3
一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法
(1)转炉出钢前由高位料仓向炉内加入轻烧白云石块200kg/t进行稠渣，并在高温条件下熔化产生大量MgO消耗掉渣中部分TiO2，控制其对富磷相CaO·SiO2稳定性发的影响；
(2)出钢过程对准钢水柱流向钢包内加入轻烧白云石细粉50kg/t，分5次加入；过程钢包低吹开启强吹；因冶炼高钛铁水时钢渣分析效果差，炉渣全铁含量较高，其密度较大，出钢过程易发生卷渣出钢，钢包内易形成高钛渣层。所以出钢过程对着柱流加入轻烧白云石细粉，利用MgO消耗掉卷渣带来的TiO2，控制钢包渣层中的富磷相分解产生回磷。
(3)采取挡渣锥挡渣，控制出钢下渣；
(4)出钢完成后向钢包渣面加入铝粒，铝粒长20mm、直径10mm，用量为10kg/t进行脱氧。软吹5分钟吊钢水进行浇注。因易卷渣出钢，加之钢水氧化性本身较强，钢包钢液上部形成强氧化性高钛渣层，出钢完成后进行吹氩均匀成分和温度时，钢渣接触面积增大，高钛渣层易分解，从而易发生回磷问题。为此，通过加入铝粒进行渣面脱氧，降低高钛渣氧化性，提升富磷相稳定性，控制吹氩过程回磷；其次，采取软吹，以钢液面微微蠕动为宜，控制高钛渣卷入钢水内部产生回磷；
所述轻烧白云石块的制作方法为：
以质量份计，将白云石块和氟化钠饱和溶液搅拌均匀，浸泡5min，将白云石块取出，放置到氢氧化钙乳浊液中，加热到40℃，浸泡15min，将白云石块取出，浸泡到氢氧化钡溶液中，减压干燥，将白云石块放置到加热炉中，用微波加热到800℃即可；
所述白云石块和氟化钠饱和溶液的质量比为1:17，所述白云石块和氢氧化钡饱和溶液的质量比为1:6；所述氢氧化钡溶液的质量分数为7％；所述微波的功率为40kW，保温时间60min；所述白云石块粒度为3mm；
所述轻烧白云石细粉由轻烧白云石块超微粉碎即得。
对比例设置：
Figure BDA0003634417440000081
试验例1
分别按照实施例1-3和对比例1-7冶炼，转炉出钢过程回磷检测具体如下：
Figure BDA0003634417440000091
由表可以看出，使用本发明技术方案通过对于白云石和铝粒的形态和用量进行精准优化，检测中对于实际物料的熔点符合Matlab软件对转炉渣系CaO-SiO2-MgO-MnO-FeO-Al2O3-TiO2的活度计算范围，显然本发明在物料优选中契合元铁水活性特征，利用分子尺度的模型设计指导实际冶炼，有效降低了回磷量，对于本领域的研究提供了新的思路，也带来了显著效果。

Claims (10)

1.一种控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，包括：
(1)转炉出钢前由高位料仓向炉内加入轻烧白云石块进行稠渣；
(2)出钢过程对准钢水柱流向钢包内加入轻烧白云石细粉；
(3)采取挡渣锥挡渣，控制出钢下渣；
(4)出钢完成后向钢包渣面加入铝粒，软吹，吊钢水进行浇注；
所述轻烧白云石块的制作方法为：
以质量份计，将白云石块和氟化钠饱和溶液搅拌均匀，浸泡3-5min，将白云石块取出，放置到氢氧化钙乳浊液中，加热到40-50℃，浸泡10-15min，将白云石块取出，浸泡到氢氧化钡溶液中，减压干燥，将白云石块放置到加热炉中，用微波加热到800-900℃即可；
所述轻烧白云石细粉由轻烧白云石块超微粉碎即得。
2.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述轻烧白云石块的用量为180-210kg/t。
3.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述轻烧白云石块的用量为200kg/t。
4.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述轻烧白云石细粉用量为45-55kg/t。
5.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述轻烧白云石细粉分3-7次加入。
6.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述轻烧白云石细粉用量为50kg/t。
7.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述轻烧白云石细粉分5次加入。
8.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述铝粒长18-22mm，直径8-12mm。
9.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述铝粒用量为8-12kg/t。
10.根据权利要求1所述的控制转炉冶炼高钛铁水出钢过程回磷的方法，其特征在于，所述铝粒长20mm、直径10mm；用量为10kg/t；所述软吹时间为5min；所述白云石块和氟化钠饱和溶液的质量比为1:12-17，所述白云石块和氢氧化钡饱和溶液的质量比为1:6-10；所述氢氧化钡溶液的质量分数为3-7％；所述微波的功率为40-50kW，保温时间40-60min；所述白云石块粒度为3-5mm。
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