CN115323099B - 一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，充分利用磁选钢渣具有铁含量高、熔化温度低、液相形成早和流动性好等优良的冶金性能，依据磁选钢渣含铁量和熔化后产生炉渣量大小，确定了合理的装入制度。转炉冶炼通过采取“留渣或者不留渣+双渣”和“高拉补吹”操作模式，并根据一倒熔池温度、转炉煤气中CO体积浓度检测值，对倒渣时机和倒渣量进行合理控制，最大限度地减少转炉冶炼磁选钢渣过程中产生的渣量和避免冶炼过程出现的喷溅和返干现象，有效提高了磁选钢渣金属回收率，最终解决了现有技术中无法对磁选钢渣大量有效回收再利用的难题，在降低炼钢生产成本的同时，减少转炉渣弃场地占用和环境污染问题。
Description
技术领域
本发明属于转炉炼钢工艺技术领域，更具体地说，是涉及一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，可以实现磁选渣钢大量有效回收再利用。
背景技术
转炉渣是转炉炼钢过程中产生的一种必然附属品，排出量约为粗钢产量的15％～20％，其金属铁含量约占转炉渣的5％～8％。磁选钢渣是转炉渣经破碎-磁选-筛选的产物，一般含铁量在55％以上，主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及固熔体。转炉渣作为熟料，经破碎磁选出的含铁量较高的钢渣具有熔化温度低、液相形成早和流动性好等良好的冶金性能，故可作为转炉炼钢金属原料使用。
近年来，我国对钢渣的回收和利用作了大量的工作，也取得很好的应用效果，但仍有多数企业因对钢渣是二次资源这个认识问题没有完全解决，加上资金投入等多方面原因，仍然把大量的钢渣作为废物弃排。合理利用和有效回收钢渣是实现钢铁行业可持续发展，解决钢铁企业废钢短缺，降低生产成本，提高企业经济效益的一项重要措施，也是保护环境、减少污染、变废为宝、利国利民的良策。
马鞍山钢铁股份有限公司磁选钢渣含铁量为40％左右，65t顶底复吹转炉在磁选钢渣回收利用过程中，由于磁选钢渣块度和成分的不均匀性，直接入炉冶炼过程中容易产生终点磷含量偏高和过程喷溅严重的问题，不仅浪费了金属资源，而且提高了冶炼成本。
2013年7月24日公开的公开号为CN 103215408 A的专利文献公布了一种加入钢渣块进行转炉炼钢的方法，包括装料，供氧冶炼和钢包内脱氧合金化步骤，每炉加入的原料中铁水与钢渣块的重量份配比如下：铁水55～58份、钢渣块2～4份，生石灰1.5～2.0份、轻烧白云石0.65～0.8份；冶炼时控制炉渣碱度为2.6～3.3之间。该方法采用渣钢作为降温材料生产钢，既可以降低炼钢成本，还可以得到P和S含量合格的钢，同时也减少了钢渣的处理量，减少了环境污染，降低了环保成本。但该方法加入钢渣块的同时还加入了铁块或镏铁，增加了转炉炼钢冶炼成本。
2014年9月24日公开的公开日为CN 104060016 A的专利文献公布了一种用脱硫渣、钢渣替代部分废钢的转炉冶炼耐候钢的方法，通过采用控制耐候钢钢水的炉渣成分范围来控制炉渣渣量，通过采用石灰石作为部分造渣料来造渣缓解前期碳氧反应带来的喷溅，实现了在转炉冶炼耐候钢过程用脱硫渣、钢渣替代部分废钢，达到了降低耐候钢冶炼成本的目的。但该方法采用脱硫渣、钢渣仅替代部分废钢，而且仅用于耐候钢生产上，回收利用能力有限，限制其推广应用。
2018年8月24日公开的公开号为CN 108441597 A的专利文献也公布了一种冷态钢渣返回半钢炼钢转炉再资源化炼钢工艺，包括装料和吹氧炼钢步骤，所述装料包括：半钢铁水、废钢0～80kg/吨钢、冷态钢渣6～14kg/吨钢、石灰12～16kg/吨钢、高镁石灰15～20kg/吨钢和酸性复合渣8～12kg/吨钢。该方法在转炉炼钢中使用冷态钢渣代替部分石灰、高镁石灰和酸性复合渣等炼钢辅料，达到炼钢炉渣资源的循环利用。但该方法冷态钢渣的加入主要是代替部分石灰、高镁石灰和酸性复合渣等炼钢辅料起到降温和帮助化渣的作用，对其粒度要求较高，设备投入较大。
2019年2月22日公开的公开号为CN 109371193 A的专利文献也公布了一种转炉钢渣用于转炉炼钢的方法，包括：先将金属铁含量小于5％的钢渣进行破碎，再选取粒径为15～60mm、水分质量小于1％、单质磷质量不大于0.7％的钢渣块料；再在转炉炼钢溅渣后或吹炼后1～10min内加入钢渣块料。该方法将转炉钢渣破碎得到钢渣块料并作为冶金辅料，助于加速活性石灰、高镁石灰等的熔化，这有助于克服半钢转炉炼钢需额外加入酸性材料而造渣慢的缺点。但该方法要求金属铁含量小于5％，且需要去除单质铁，以避免对加工的影响，限制其推广应用。
2021年7月6日公开的公开号为CN 113073169的专利文献也公布了一种利用脱磷后的钢渣炼钢的方法，包括：对钢渣进行脱磷，得到脱磷后的钢渣；采用脱磷后的钢渣进行炼钢。该方法先对转炉钢渣进行脱磷处理，然后再利用脱磷后的钢渣进行炼钢，去除钢水磷，进而降低炼钢辅料消耗，减少钢渣排放量。但该方法先采用钢渣和石墨类物质混合对钢渣进行脱磷处理，原料消耗大，炼钢成本增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，充分利用磁选钢渣具有铁含量高、熔化温度低、液相形成早和流动性好等优良的冶金性能，依据磁选钢渣含铁量和熔化后产生炉渣量大小，确定了合理的装入制度。转炉冶炼通过采取“留渣或者不留渣+双渣”和“高拉补吹”操作模式，并根据一倒熔池温度、转炉煤气中CO体积浓度检测值，对倒渣时机和倒渣量进行合理控制，最大限度地减少转炉冶炼磁选钢渣过程中产生的渣量和避免冶炼过程出现的喷溅和返干现象，有效提高了磁选钢渣金属回收率，最终解决了现有技术中无法对磁选钢渣大量有效回收再利用的难题，在降低炼钢生产成本的同时，有效减少了转炉渣弃排造成的场地占用和环境污染问题。
本发明提供的一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，包括以下步骤：
1)控制冶炼条件：入炉铁水w[Si]≤0.60％，铁水温度≥1300℃，冶炼粗炼钢水内控w[P]≤0.045％，w[S]≤0.045％，出钢温度1640～1680℃的钢种；
2)留渣或者不留渣；
3)铁水和磁选钢渣分别占转炉总装入量的重量百分比为87％～92％和8％～13％；
4)转炉冶炼采用“留渣或者不留渣+双渣”和“高拉补吹”操作模式。
步骤1)中铁水w[Si]是铁水中Si质量百分比含量，％；w[P]≤0.045％，w[S]≤0.045％是指粗炼钢水中P、S元素内控质量百分比含量，％；
步骤2)中，所述留渣或者不留渣具体为：上炉出钢完毕后，根据上炉转炉终点钢水w[C]含量，选择留渣量控制在30～35kg/吨钢，或者不留渣操作。
进一步的，步骤2)中，若冶炼的上炉转炉终点钢水w[C]≥0.08％，翻去炉内部分炉渣，留渣量控制在30～35kg/吨钢，然后溅渣固化，目的是控制炉内总渣量，有利于吹炼前期快速升温和防止溢渣；若冶炼的上炉转炉终点钢水w[C]<0.08％，翻去炉内总量炉渣，不留渣，防止过氧化炉渣吹炼前期出现喷溅现象。转炉终点钢水w[C]是指钢水中C质量百分比含量，％；吨钢为转炉出钢量，t。
步骤3)中，根据转炉出钢量，铁水加入量1000～1050kg/吨钢，磁选钢渣加入量90～140kg/吨钢；所用的磁选钢渣单块重量要求≤1000kg，利于化渣，提高成渣速度；铁水、磁选钢渣分别占转炉总装入量的87％～92％和8％～13％。
步骤4)包括以下步骤：
4-1)、采用大氧压高枪位点火；
4-2)、点火正常后，逐步降低氧枪枪位、降低氧压，降低氧气流量，吹炼至2.5min，当熔池温度为1380～1450℃，转炉煤气中CO体积浓度检测为10％～15％区间时，提枪关氧，迅速切换至“氮手动”操作模式，再次下枪吹氮气吹扫渣面，吹氮25-30s后，倾动转炉，倒掉炉内总渣量的40％～60％硫、磷富集量高的炉渣；
4-3)、倒渣结束后，转炉摇至零位，再次下枪，点火正常后，继续吹炼至5min时，冶金石灰加入理论所需总质量的50-60％，烧结矿加入理论所需总质量的60-80％，轻烧镁球总量一次性加入；
4-4)、加料完毕后，继续保持氧枪枪位、氧压、氧气流量和底吹氩气流量，进行吹炼，剩余40～50％的理论所需总质量冶金石灰在吹炼第10min前全部加完，剩余20～40％的理论所需总质量的烧结矿根据热平衡需要在吹炼第11min时根据需要控制加入量；
4-5)、吹炼至第12min时，提高氧枪枪位；
4-6)、吹炼至13.5min时，逐步降低氧枪枪位，提高氧压，提高氧气流量，提高底吹氩气流量，进行压枪操作，压枪时间0.5min，倒炉测温取样1min，倒炉测温取样期间，降低底吹氩气流量；
4-7)、根据一倒钢水成分和温度，进行补吹操作，继续保持氧枪枪位、氧压、氧气流量和底吹氩气流量，压枪时间0.5min，再次倒炉测温取样1min，倒炉测温取样期间，降低底吹氩气流量。
优选的，以转炉炉底高度“±0mm”，步骤4)具体为：
4-1)、采用大氧压高枪位点火，防止点火不畅导致烧枪：氧枪枪位1700～1800mm，设定氧压0.85～0.95MPa，氧气流量14500～15000m3/h，底吹流量90～110m3/h，点火时间0.5min。
4-2)、点火正常后，按照30～50mm/s速率降低氧枪枪位至1100～1300mm，氧压调至0.70～0.80MPa，氧气流量12500～13000m3/h，底吹氩气流量90～110m3/h，采用相对较低的氧枪枪位，加强熔池的搅拌，有利于快速脱硅熔池升温，促进化渣；吹炼至2.5min，当熔池温度为1380～1450℃，转炉煤气中CO体积浓度检测为10％～15％区间时，此时，铁水硅元素氧化完毕，碳氧反应未开始大量进行，炉内炉渣并未完全泡沫化，提枪关氧，迅速切换至“氮手动”操作模式，再次下枪吹氮气吹扫渣面，氮气压力0.9～1.0MPa，氮气流量15000～16000m3/h，枪位4500～4800mm，底吹氩气流量调至80～100m3/h，利用氮气对泡沫化炉渣进行吹扫，消除炉渣泡沫化程度，有利于炉渣中金属颗粒沉淀，利于倒渣和降低钢铁料消耗，吹氮25～30s后，倾动转炉，倒掉质量百分比40％～60％的硫、磷富集量高的炉渣，有利于减少冶金石灰用量和转炉终点P、S元素成分控制，防止大渣量操作产生喷溅现象，转炉倒渣角度80～82°，倒渣时间1min。
4-3)、倒渣结束后，转炉摇至零位，再次下枪，氧压0.70～0.80MPa，氧气流量12500～13000m3/h，氧枪枪位1100～1300mm，底吹氩气流量90～110m3/h，点火正常后，继续吹炼至5min时，冶金石灰加入冶金石灰理论所需总质量的50-60％，烧结矿加入烧结矿理论所需总质量的60-80％，轻烧镁球一次性加入，其中冶金石灰理论所需总质量按照45～50kg×(w铁水[Si]×100)计算获得，转炉终渣二元碱度w(CaO)/w(SiO2)控制在3.0～3.5之间，烧结矿理论所需总质量按照2.0～2.5kg×(w铁水[Si]×100+T铁水)计算获得，以平衡过程富裕温度，并促进化渣，轻烧镁球总量按照冶金石灰理论所需总质量的15％～20％加入，转炉终渣MgO含量控制在质量分数6％～8％，以满足溅渣护炉的需要。w铁水[Si]表示铁水硅质量分数，％；T铁水表示铁水温度值，单位℃；以上公式计算时，参数按照上述单位下的数值代入公式。
4-4)、加料完毕后，继续保持氧枪枪位1100～1300mm，氧压0.70～0.80MPa，氧气流量12500～13000m3/h，底吹氩气流量90～110m3/h，进行吹炼，剩余40～50％总量的冶金石灰在吹炼第10min前全部加完，剩余20～40％总量的的烧结矿根据热平衡需要在吹炼第11min时，按照(-0.04)～(-0.06)℃/kg降温速率选择加入量，以控制炉内钢水温度在1600～1620℃，有利于进一步促进化渣和后续出钢温度控制。
4-5)、吹炼至第12min时，按照30～50mm/s速率提高氧枪枪位至1400～1500mm，氧压0.70～0.80MPa，氧气流量12500～13000m3/h，底吹氩气流量90～110m3/h，采用相对较高的氧枪枪位，适当增加渣中(FeO)含量，有利于进一步化渣，防止炉渣返干回磷。
4-6)、吹炼至13.5min时，按照30～50mm/s速率降低氧枪枪位至1000mm，氧压0.75～0.85MPa，氧气流量13500～14000m3/h，底吹氩气流量调至110～130m3/h，加强熔池的搅拌，以均匀钢水的成分和温度，压枪时间0.5min，倒炉测温取样1min，倒炉测温取样期间，底吹氩气流量调至80～100m3/h。
4-7)、根据一倒钢水成分和温度，按照0.20～0.40％/min脱碳速率和40～60℃/min升温速率，进行补吹操作，氧枪枪位1000mm，氧压0.75～0.85MPa，氧气流量13500～14000m3/h，底吹氩气流量调至110～130m3/h，进一步加强熔池的搅拌，均匀钢水的成分和温度，压枪时间0.5min，再次倒炉测温取样1min，倒炉测温取样期间，底吹氩气流量调至80～100m3/h。
步骤4)中：转炉吹炼氧枪供氧强度为3.4～3.6Nm3/(t·min)，底吹氩气强度为0.02～0.04Nm3/(t·min)；转炉主要造渣原料为冶金石灰、轻烧镁球和烧结矿，其中，所述冶金石灰技术指标：w(CaO)≥85.00％、w(SiO2)≤3.50％、w(S)≤0.060％、活性度≥250.0ml、酌减≤10.0％、粒度10～40mm；所述轻烧镁球技术指标：w(MgO)≥60.00％、w(SiO2)≤7.50％、水份≤2.0％、粒度20～50mm；所述烧结矿技术指标：w(TFe)≥64.00％、w(SiO2)≤6.00％、w(P)≤0.030％、w(S)≤0.020％，粒度10～50mm。
进一步的，步骤4)之后，钢水成分和温度符合工艺要求后，经脱氧合金化操作得到合格钢水。
按照本发明方法磁选钢渣金属收得率在80％以上。
本发明实施效果主要体现降低炼钢生产成本和节能环保两个方面，具体包括以下几个方面：
1)、本发明充分考虑磁选钢渣成分不均匀性和熔化后产生的大渣量对转炉吹炼过程的影响，通过采取“留渣或者不留渣+双渣”和“高拉补吹”冶炼操作，最大限度地减少渣量、避免冶炼过程出现喷溅和返干现象，磁选钢渣金属有效回收率稳定在80％以上。与传统冶炼技术相比，转炉冶炼周期可缩短20～30s，喷溅率由5％下降至2％，钢铁料消耗降低5～10kg/吨钢，磁选钢渣金属有效回收率提高15％以上。
2)、本发明利用磁选钢渣含有一定量的FeO和游离CaO的冶金特性，有利于冶炼前期脱磷，并在铁水硅氧化结束，碳氧反应大量进行前，倒掉炉内总渣量的40～60％磷、硫富集量高的炉渣，有利于减少冶金石灰用量和转炉终点P、S元素成分控制。与传统冶炼技术相比，可以减少3～5kg/吨钢的冶金石灰用量。
3)、另外，该方法在降低炼钢生产成本的同时，可以实现磁选钢渣大量有效回收再利用，有效减少了转炉渣弃排造成的场地占用和环境污染问题。
与现有技术相比，本发明在确保转炉安全生产的前提下，为提高转炉冶炼效率，进而实现磁选钢渣大量有效回收再利用，降低炼钢成本，本发明解决了现有技术中无法对磁选钢渣大量有效回收再利用的技术问题，降低了转炉炼钢的生产成本，减少了转炉渣弃排造成的环境污染，最终实现磁选钢渣大量有效回收再利用和节能环保的目的。
附图说明
图1为本发明转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法操作示意图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所用冶金石灰技术指标：w(CaO)≥85.00％、w(SiO2)≤3.50％、w(S)≤0.060％、活性度≥250.0ml、酌减≤10.0％、粒度10～40mm；所述轻烧镁球技术指标：w(MgO)≥60.00％、w(SiO2)≤7.50％、水份≤2.0％、粒度20～50mm；所述烧结矿技术指标：w(TFe)≥64.00％、w(SiO2)≤6.00％、w(P)≤0.030％、w(S)≤0.020％，粒度10～50mm。所用的磁选钢渣单块重量要求≤1000kg。
实施例1
一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，包括以下步骤：
1)冶炼条件：
冶炼炉号21200393，冶炼钢种HRB400B，该钢种内控w[P]≤0.040％，w[S]≤0.040％，出钢温度工艺要求1640～1660℃；入炉铁水w[Si]为0.43％，铁水温度1366℃，转炉炉底高度“±0mm”。
2)留渣操作：
上炉炉号21200392，钢水终点w[C]为0.112％，出钢量为66.1t，出钢完毕后，翻去炉内1/2总量的炉渣，留渣量控制在2.2t，然后溅渣固化并加以确认。
3)装入制度：
装入铁水66.2t，磁选钢渣6.5t。
4)冶炼操作：
4-1)、设定氧压0.90MPa，氧气流量14900m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1800mm点火，吹氧0.5min；
4-2)、点火正常后，氧压调至0.75MPa，氧气流量12900m3/h，按照40mm/s速率将氧枪枪位降至1200mm，底吹氩气流量100m3/h，吹氧至第2.5min，熔池温度为1400℃，转炉煤气中CO体积浓度检测为13％时，提枪关氧；将氧枪操作切换成“氮手动”模式，氧枪降至4500mm，氮气压力1.00MPa，氮气流量15500m3/h，吹扫炉内泡沫渣28s，提枪关闭氮气，倾动转炉至倒渣角度81°，倒掉50％的硫、磷富集量高的炉渣，倒渣时间1min，期间将底吹氩气流量调至90m3/h。
4-3)、倒渣结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.75MPa，氧气流量12900m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1200mm，下枪吹氧，点火正常后，吹氧至5min，加入1100kg冶金石灰、2000kg烧结矿和380kg轻烧镁球，吹氧至第9min，加入1000kg冶金石灰，吹氧至第11min时，分2批加入900kg烧结矿，吹氧至12min时，按照40mm/s速率提高氧枪枪位至1400mm，氧压、氧气流量、底吹氩气流量不变，促进化渣，继续吹氧至第13.5min时，按照40mm/s速率将氧枪枪位降至1000mm，氧压调至0.80MPa，氧气流量13800m3/h，底吹氩气流量调至120m3/h，进行压枪操作，加强熔池搅拌，以均匀钢液成分和温度，压枪时间0.5min，提枪关氧。
4-4)、倒炉测温取样，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至85°，待炉内反应平稳后，进行测温取样操作。实测钢水温度1639℃，钢水w[C]＝0.251％、w[Mn]＝0.122％、w[P]＝0.056％、w[S]＝0.037％。
4-5)、测温取样结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.80MPa，氧气流量13800m3/h，底吹氩气流量120m3/h，氧枪枪位1000mm，压枪0.5min，提枪关氧，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至85°，再次测温取样。实测钢水温度1666℃，钢水w[C]＝0.101％、w[Mn]＝0.083％、w[P]＝0.033％、w[S]＝0.031％。
5)、出钢操作
倒渣结束后，转炉正常出钢，以出钢时间为依据，出钢1/3时长时，加入113kg硅铁合金和1327kg硅锰合金，经脱氧合金化操作得到合格钢水。
表1-1冶炼实施例1的HRB400B钢种转炉终点渣样化验结果
表1-2冶炼实施例1的HRB400B钢种磁选渣钢金属收得率统计
注：磁选钢渣金属收得率＝(浇铸量-铁水×94％-烧结矿×42％-硅铁合金×90％-硅锰合金×95％)/(磁选钢渣×40％)
式中：94％、42％、90％、95％分别为铁水、烧结矿、硅铁合金、硅锰合金的金属收得率，40％为磁选钢渣含铁量。
实施例2
一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，包括以下步骤：
1)冶炼条件
冶炼炉号21200456，冶炼钢种Q235B，该钢种内控w[P]≤0.040％，w[S]≤0.035％，出钢温度工艺要求1640～1660℃，铁水w[Si]为0.39％，铁水温度1320℃，转炉炉底高度“±0mm”。
2)留渣操作
上炉炉号21200455，钢水终点w[C]为0.073％，出钢量为66.5t，出钢完毕后，翻去炉内总量的炉渣，不留渣操作。
3)装入制度
装入铁水66.7t，磁选钢渣6.1t。
4)冶炼操作
4-1)、设定氧压0.90MPa，氧气流量14700m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1800mm点火，吹氧0.5min；
4-2)、点火成功后，氧压调至0.75MPa，氧气流量12800m3/h，按照40mm/s速率降低氧枪枪位至1200mm，底吹氩气流量100m3/h，吹氧至第2.5min，熔池温度为1390℃，转炉煤气中CO体积浓度检测为12％时，提枪关氧；将氧枪操作切换成“氮手动”模式，氧枪降至4600mm，氮气压力1.00MPa，氮气流量15600m3/h，吹扫炉内泡沫渣30s，提枪关闭氮气，倾动转炉至倒渣角度82°，倒掉质量百分比60％炉渣，倒渣时间1min，期间将底吹氩气流量调至90m3/h。
4-3)、倒渣结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.75MPa，氧气流量12800m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1200mm，下枪吹氧，吹氧至5min，加入1000kg冶金石灰、1800kg烧结矿和330kg轻烧镁球，吹氧至第9min，加入900kg冶金石灰，吹氧至第11min时，分2批加入1000kg烧结矿，吹氧至12min时，按照40mm/s速率提高氧枪枪位至1400mm，氧压、氧气流量、底吹氩气流量不变，促进化渣，继续吹氧至第13.5min时，按照40mm/s速率将氧枪枪位降至1000mm，氧压调至0.80MPa，氧气流量13900m3/h，底吹氩气流量调至120m3/h，进行压枪操作，加强熔池搅拌，以均匀钢液成分和温度，压枪时间0.5min，提枪关氧。
4-4)、倒炉测温取样，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至84°，待炉内反应平稳后，进行测温取样操作。实测钢水温度1633℃，钢水w[C]＝0.233％、w[Mn]＝0.121％、w[P]＝0.039％、w[S]＝0.021％。
4-5)、测温取样结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.80MPa，氧气流量13900m3/h，底吹氩气流量120m3/h，氧枪枪位1000mm，压枪0.5min，提枪关氧，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至85°，再次测温取样。实测钢水温度1658℃，钢水w[C]＝0.094％、w[Mn]＝0.101％、w[P]＝0.025％、w[S]＝0.018％。
5)出钢操作
倒渣结束后，转炉正常出钢，以出钢时间为依据，出钢1/3时长时，加入118kg硅铁合金和330kg硅锰合金，经脱氧合金化操作得到合格钢水。
表2-1冶炼实施例2的Q235B钢种转炉终点渣样化验结果
表2-2冶炼实施例2的Q235B钢种磁选渣钢金属收得率统计
注：磁选钢渣金属收得率＝(浇铸量-铁水×94％-烧结矿×42％-硅铁合金×90％-硅锰合金×95％)/(磁选钢渣×40％)
式中：94％、42％、90％、95％分别为铁水、烧结矿、硅铁合金、硅锰合金的金属收得率，40％为磁选钢渣含铁量。
实施例3
一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，包括以下步骤：
1)冶炼条件
冶炼炉号21100911，冶炼钢种Q355B，该钢种内控w[P]≤0.035％，w[S]≤0.035％，出钢温度工艺要求1655～1675℃，铁水[Si]含量为0.52％，铁水温度1390℃，转炉炉底高度“+100mm”。
2)留渣操作
上炉炉号21100910，钢水终点w[C]为0.106％，出钢量为66.2t，出钢完毕后，翻去炉内1/2总量炉渣，炉内留渣量控制在2.2t，然后溅渣固化并加以确认。
3)装入制度
装入铁水66.3t，磁选钢渣6.3t。
4)冶炼操作
4-1)、设定氧压0.90MPa，氧气流量14900m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1900mm点火，吹氧0.5min；
4-2)、点火成功后，氧压调至0.75MPa，氧气流量12900m3/h，按照40mm/s速率氧枪枪位降至1300mm，底吹氩气流量100m3/h，吹氧至第2.5min，熔池温度为1420℃，转炉煤气中CO体积浓度检测为14％时，提枪关氧；将氧枪操作切换成“氮手动”模式，氧枪降至4700mm，氮气压力1.00MPa，氮气流量15500m3/h，吹扫炉内泡沫渣30s，提枪关闭氮气，倾动转炉至倒渣角度81°，倒掉50％炉渣，倒渣时间1min，期间将底吹氩气流量调至90m3/h。
4-3)、倒渣结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.75MPa，氧气流量12900m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1300mm，下枪吹氧，吹氧至5min，加入1300kg冶金石灰、1900kg烧结矿和420kg轻烧镁球，吹氧至第8min，加入1200kg冶金石灰，吹氧至第11min时，分2批加入1000kg烧结矿，吹氧至12min时，按照40mm/s速率提高氧枪枪位至1500mm，氧压、氧气流量、底吹氩气流量不变，促进化渣，继续吹氧至第13.5min时，按照40mm/s速率将氧枪枪位降至1100mm，氧压调至0.80MPa，氧气流量13800m3/h，底吹氩气流量调至120m3/h，进行压枪操作，加强熔池搅拌，以均匀钢液成分和温度，压枪时间0.5min，提枪关氧。
4-4)、倒炉测温取样，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至85°，待炉内反应平稳后，进行测温取样操作。实测钢水温度1643℃，钢水w[C]＝0.286％、w[Mn]＝0.141％、w[P]＝0.037％、w[S]＝0.025％。
4-5)、测温取样结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.80MPa，氧气流量13800m3/h，底吹氩气流量120m3/h，氧枪枪位1100mm，压枪0.75min，提枪关氧，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至85°，再次测温取样。实测钢水温度1671℃，钢水w[C]＝0.091％、w[Mn]＝0.101％、w[P]＝0.018％、w[S]＝0.022％。
5)出钢操作
倒渣结束后，转炉正常出钢，以出钢时间为依据，出钢1/3时长时，加入33kg硅铁合金和1309kg硅锰合金，经脱氧合金化操作得到合格钢水。
表3-1冶炼实施例3的Q355B钢种转炉终点渣样化验结果
表3-2冶炼实施例3的Q355B钢种磁选渣钢金属收得率统计
注：磁选钢渣金属收得率＝(浇铸量-铁水×94％-烧结矿×42％-硅铁合金×90％-硅锰合金×95％)/(磁选钢渣×40％)
式中：94％、42％、90％、95％分别为铁水、烧结矿、硅铁合金、硅锰合金的金属收得率，40％为磁选钢渣含铁量。
实施例4(作为对比)
转炉回收利用磁选钢渣的常规炼钢方法，包括以下步骤：
1)冶炼条件
冶炼炉号21400939，冶炼钢种Q355B，该钢种内控w[P]≤0.035％，w[S]≤0.035％，出钢温度工艺要求1655～1675℃，铁水[Si]含量为0.50％，铁水温度1360℃，转炉炉底高度“+100mm”。
2)留渣操作
上炉炉号21400938，钢水终点w[C]为0.111％，出钢量为66.4t，出钢完毕后，采取全留渣操作，炉内留渣量控制在4.6t，然后进行溅渣固化并加以确认。
3)装入制度
装入铁水66.4t，磁选钢渣6.3t。
4)冶炼操作
4-1)、设定氧压0.90MPa，氧气流量14900m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1900mm点火，吹氧0.5min；
4-2)、点火成功后，氧压调至0.80MPa，氧气流量13100m3/h，按照40mm/s速率氧枪枪位降至1300mm，底吹氩气流量100m3/h，吹炼至第2min时，加入1400kg冶金石灰、1800kg烧结矿和420kg轻烧镁球，当吹氧至第5min时，转炉炉口溢渣严重，此时，提枪关氧，将氧枪操作切换成“氮手动”模式，氧枪降至4700mm，氮气压力1.00MPa，氮气流量15500m3/h，吹扫炉内泡沫渣30s，提枪关闭氮气，缓慢倾动转炉至倒渣角度81°，倒掉50％炉渣，倒渣时间1.5min，期间将底吹氩气流量调至90m3/h。
4-3)、倒渣结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.75MPa，氧气流量12900m3/h，底吹氩气流量100m3/h，氧枪枪位1300mm，下枪吹氧，吹氧至第8min，加入1200kg冶金石灰，吹氧至第10min时，分2批加入1100kg烧结矿，吹氧至12min时，按照40mm/s速率提高氧枪枪位至1500mm，氧压、氧气流量、底吹氩气流量不变，促进化渣，继续吹氧至第13.5min时，按照40mm/s速率将氧枪枪位降至1100mm，氧压调至0.80MPa，氧气流量13800m3/h，底吹氩气流量调至120m3/h，进行压枪操作，加强熔池搅拌，以均匀钢液成分和温度，压枪时间0.5min，提枪关氧。
4-4)、倒炉测温取样，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至85°，待炉内反应平稳后，进行测温取样操作。实测钢水温度1645℃，钢水w[C]＝0.276％、w[Mn]＝0.143％、w[P]＝0.038％、w[S]＝0.027％。
4-5)、测温取样结束后，转炉摇至零位，设定氧压0.80MPa，氧气流量13800m3/h，底吹氩气流量120m3/h，氧枪枪位1100mm，压枪0.75min，提枪关氧，底吹氩气流量调至90m3/h，转炉向装料侧摇至85°，再次测温取样。实测钢水温度1669℃，钢水w[C]＝0.101％、w[Mn]＝0.102％、w[P]＝0.029％、w[S]＝0.023％。
5)出钢操作
倒渣结束后，转炉正常出钢，以出钢时间为依据，出钢1/3时长时，加入35kg硅铁合金和1305kg硅锰合金，经脱氧合金化操作得到合格钢水。
表4-1冶炼实施例4的Q355B钢种转炉终点渣样化验结果
表4-2冶炼实施例4的Q355B钢种磁选渣钢金属收得率统计
注：磁选钢渣金属收得率＝(浇铸量-铁水×94％-烧结矿×42％-硅铁合金×90％-硅锰合金×95％)/(磁选钢渣×40％)；
式中：94％、42％、90％、95％分别为铁水、烧结矿、硅铁合金、硅锰合金的金属收得率，40％为磁选钢渣含铁量。
实施例1-3按照本发明工艺和参数控制，实现磁选钢渣金属收得率80％以上，而实施例4由于原料加入时机、留渣操作等控制不当，导致磁选钢渣金属收得较低，只有63.28％。
Claims (10)
1.一种转炉回收利用磁选钢渣的炼钢方法，其特征在于，所述炼钢方法包括以下步骤：
1)控制冶炼条件：入炉铁水w[Si]≤0.60％，铁水温度≥1300℃，冶炼粗炼钢水内控w[P]≤0.045％，w[S]≤0.045％，出钢温度1640～1680℃的钢种；
2)留渣或者不留渣；
3)铁水和磁选钢渣分别占转炉总装入量的重量百分比为87％～92％和8％～13％；
4)转炉冶炼采用“留渣或者不留渣+双渣”和“高拉补吹”操作模式，具体为：
4-1)、采用大氧压高枪位点火；
4-2)、点火正常后，逐步降低氧枪枪位、降低氧压，降低氧气流量，吹炼至2.5min，当熔池温度为1380～1450℃，转炉煤气中CO体积浓度检测为10％～15％区间时，提枪关氧，迅速切换至“氮手动”操作模式，再次下枪吹氮气吹扫渣面，吹氮25-30s后，倾动转炉，倒掉炉内总渣量的40％～60％硫、磷富集量高的炉渣；
4-3)、倒渣结束后，转炉摇至零位，再次下枪，点火正常后，继续吹炼至5min时，冶金石灰加入理论所需总质量的50-60％，烧结矿加入理论所需总质量的60-80％，轻烧镁球总量一次性加入；
4-4)、加料完毕后，继续保持氧枪枪位1100～1300mm，氧压0.70～0.80MPa，氧气流量12500～13000m3/h，底吹氩气流量90～110m3/h，进行吹炼，剩余40～50％总量的冶金石灰在吹炼第10min前全部加完，剩余20～40％总量的的烧结矿根据热平衡需要在吹炼第11min时，按照(-0.04)～(-0.06)℃/kg降温速率选择加入量，以控制炉内钢水温度在1600～1620℃，有利于进一步促进化渣和后续出钢温度控制；
4-5)、吹炼至第12min时，提高氧枪枪位；
4-6)、吹炼至13.5min时，逐步降低氧枪枪位，提高氧压，提高氧气流量，提高底吹氩气流量，进行压枪操作，压枪时间0.5min，倒炉测温取样1min，倒炉测温取样期间，降低底吹氩气流量；
4-7)、根据一倒钢水成分和温度，按照0.20～0.40％/min脱碳速率和40～60℃/min升温速率，进行补吹操作，氧枪枪位1000mm，氧压0.75～0.85MPa，氧气流量13500～14000m3/h，底吹氩气流量调至110～130m3/h，压枪时间0.5min，再次倒炉测温取样1min，倒炉测温取样期间，底吹氩气流量调至80～100m3/h。
2.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤2)中，若冶炼的上炉转炉终点钢水w[C]≥0.08％，翻去炉内部分炉渣，留渣量控制在30～35kg/吨钢，然后溅渣固化；若冶炼的上炉转炉终点钢水w[C]<0.08％，翻去炉内总量炉渣，不留渣。
3.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤3)中，根据转炉出钢量，铁水加入量1000～1050kg/吨钢，磁选钢渣加入量90～140kg/吨钢。
4.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤4-1)中，氧枪枪位1700～1800mm，设定氧压0.85～0.95MPa，氧气流量14500～15000m3/h，底吹流量90～110m3/h，点火时间0.5min。
5.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤4-2)中，点火正常后，按照30～50mm/s速率降低氧枪枪位至1100～1300mm，氧压调至0.70～0.80MPa，氧气流量12500～13000m3/h，底吹氩气流量90～110m3/h，吹炼至2.5min，当熔池温度为1380～1450℃，转炉煤气中CO体积浓度检测为10％～15％区间时，提枪关氧，迅速切换至“氮手动”操作模式，再次下枪吹氮气吹扫渣面，再倾动转炉。
6.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤4-2)中，所述再次下枪吹氮气吹扫渣面具体为：氮气压力0.9～1.0MPa，氮气流量15000～16000m3/h，枪位4500～4800mm，底吹氩气流量调至80～100m3/h，吹氮25～30s。
7.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤4-2)中，所述倾动转炉具体为：倒渣角度80～82°，倒渣时间1min。
8.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤4-3)中，冶金石灰总量按照45～50kg×(w铁水[Si]×100)加入，转炉终渣二元碱度w(CaO)/w(SiO2)控制在3.0～3.5之间，烧结矿总量按照2.0～2.5kg×(w铁水[Si]×100+T铁水)加入，轻烧镁球总量按照冶金石灰加入总量的15％～20％加入，转炉终渣MgO含量控制在质量分数6％～8％；w铁水[Si]表示铁水硅质量分数，％；T铁水表示铁水温度，℃。
9.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤4-5)具体为：吹炼至第12min时，按照30～50mm/s速率提高氧枪枪位至1400～1500mm，氧压0.70～0.80MPa，氧气流量12500～13000m3/h，底吹氩气流量90～110m3/h。
10.根据权利要求1所述的炼钢方法，其特征在于，步骤4-6)具体为：吹炼至13.5min时，按照30～50mm/s速率降低氧枪枪位至1000mm，氧压0.75～0.85MPa，氧气流量13500～14000m3/h，底吹氩气流量调至110～130m3/h，压枪时间0.5min，倒炉测温取样1min，倒炉测温取样期间，底吹氩气流量调至80～100m3/h。
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