CN115537491B - 一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，属于冶金技术领域。本发明的一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，采用转炉大留渣量工艺，并向渣中加入碳化硅，然后再进行铁水冶炼，其中转炉留渣量为吨钢50～80kg，碳化硅的添加量为吨钢0.85～1.60kg；同时，渣中加入碳化硅后，向转炉中兑铁水时向炉中加入含硅、锰、铝的合金。本发明在转炉吹炼过程中，在控制大留渣量的基础上，通过碳化硅、硅锰合金以及铝粒的加入，从而可以有效保证吹炼前期快速化渣，无低温喷溅，并且渣量充足，脱磷效率高，造渣料使用量低，吹炼中期无返干，吹炼过程平稳，有利于终点控制，有效的解决了低温低硅铁水难以在转炉吹炼的问题。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，特别是涉及一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法。
背景技术
低硅含量、低温度的铁水，一般具体是指硅含量为0.05％～0.25％，且温度≤1200℃的铁水。转炉冶炼低热值铁水时，主要难点首先在于硅锰氧化期短，吹炼前期温度低，化渣和脱磷困难；其次，因渣量过少，导致熔池的保温效果变差，熔池散热量增大，不利于终点温度控制且转炉热效率低；再者，吹炼中期炉渣返干严重，金属喷溅以及氧枪粘钢严重，从而影响生产的稳定性。
目前针对解决低温低硅铁水转炉吹炼存在的上述问题，已有相关专利文献公开，如：
申请公布号为CN104711388A的专利申请文件公开了一种低硅铁水吹炼方法，该申请案通过使用SiO2含量大于15％的铁矿石作为补充硅源，并调节氧枪枪位，从而可以解决化渣问题。
申请公布号为CN103388043A的专利申请文件公开了一种转炉低硅冶炼法，该申请案通过在冶炼前期加入蛇纹石，从而可以解决炉渣化不开、渣量小容易出现返干的问题。
申请公布号为CN101117651A的专利申请文件公开了一种转炉低硅铁水的吹炼方法，该申请案通过调整氧枪枪位、渣料用量、加入碳质发热剂和合成渣，从而可以解决硅含量为0.1％～0.3％铁水的冶炼问题。
申请公布号为CN103266196A的专利申请文件公开了90吨转炉用低温低硅铁水生产碳素钢的方法，该申请案主要根据铁水温度和硅含量调整废钢比，从而解决硅含量＜0.25％、温度＜1200℃铁水的冶炼问题。
申请公布号为CN102776313A的专利申请文件公开了利用低温低硅铁水在转炉中冶炼高磷钢的方法，该申请案一方面根据铁水温度和硅含量调整废钢比，另一方面通过减少造渣料使用，从而可以降低转炉脱磷率。
如上述几件专利申请案，现有技术中在进行低热值铁水冶炼时，首先，往往是通过减少废钢用量的方式来提高转炉吹炼前期温度；其次，通过加入含SiO2的矿石或合成渣，来提高化渣效果，增加渣量，强化脱磷。但因矿石或合成渣的冷却作用，使得吹炼前期温度进一步降低，增加了转炉前期低温喷溅的可能性。
申请公布号为CN112126738A的专利公开了一种转炉低温低硅铁水的吹炼方法，该申请案相对于其他现有技术考虑相对更加周全，主要是解决现有转炉用低温低硅铁水生产钢水技术存在的成本高、转炉生产率低的技术问题。该申请案采用硅铁和焦炭作为发热剂，但从其公开的技术细节可以看出，其转炉吹炼前期只能将铁水的化学热补充到与正常铁水相当(硅含量为0.3％-0.45％)，因此可能存在因前期温度低导致化渣不良的情况发生；此外在吹炼过程中加入焦炭进行热补偿，会造成钢水增硫，对于对硫含量要求较高的钢种不太适用。
发明内容
1.要解决的问题
本发明的目的在于克服低温低硅铁水在转炉吹炼时存在的以上问题，提供了一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法。采用本发明的转炉吹炼方法可以保证吹炼前期快速化渣，无低温喷溅，并且渣量充足，脱磷效率高，同时造渣料使用量低，吹炼中期无返干，吹炼过程平稳，有利于终点控制，进而能够保证低温低硅铁水的转炉冶炼效果。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，采用转炉大留渣量工艺，并向渣中加入碳化硅，然后再进行铁水冶炼，其中转炉留渣量为吨钢50～80kg。本发明通过采用大留渣量，从而对转炉吹炼前期脱磷提供了良好的热力学条件，并且减少了石灰等一系列造渣剂的使用，利用了上一炉的钢渣，降低了钢铁量消耗。由于低硅铁水转炉冶炼时渣量是不足的，通过多留一定的渣量可以提高转炉的脱磷效果，但本申请除了要解决低硅的问题还需要解决低温的问题，大留渣量在一定程度上会消耗转炉内部的热量，从而影响前期化渣效果；而本申请进一步通过碳化硅的添加一方面可以对钢渣进行降低氧化性处理，保证在大留渣量情况下加入铁水无喷溅等安全隐患，另一方面还能够产生热量，有利于提高吹炼前期温度，因而可以改善化渣效果，提高渣量的产生。
更进一步的，碳化硅的添加量为吨钢0.85～1.60kg，其粒度为5～10mm，且加完后进行溅渣护炉操作。
更进一步的，所加碳化硅颗粒中的成分质量组成为：SiC≥90％、P≤0.25％、S≤0.030％。
更进一步的，渣中加入碳化硅后，向转炉中兑铁水时向炉中加入含硅、锰、铝的合金。本发明通过在向转炉中兑铁水时进一步向炉中添加含硅、锰、铝的合金，从而可以有效提高钢水转炉吹炼前期的化学热，使转炉在硅锰氧化期结束时，化渣脱磷良好，进入中期快速脱碳时无低温喷溅。同时，含硅、锰、铝合金的氧化产物在转炉吹炼中后期还可有效抑制返干现象的产生，有效解决返干带来的脱磷、金属喷溅等问题。
具体的，本发明中含硅、锰、铝的合金采用硅锰合金和铝粒，硅锰合金和铝粒的添加量分别为吨钢3.0～4.7kg、吨钢1.5～2.3kg，通过对硅锰合金和铝粒的添加量进行优化控制，从而可以有效保证其添加效果，保证低温低硅铁水在转炉吹炼过程造渣反应和升温过程的匹配，为铁水脱磷提供良好的热力学和动力学条件。
更进一步的，所述硅锰合金中各元素的质量分数如下：Si 20～25％、Mn 60～70％、P≤0.25％、S≤0.035％，硅锰合金的粒度为10～15mm。
更进一步的，所述铝粒的粒度为10～20mm，其中Al的质量百分比≥99.5％。
更进一步的，所述低温低硅铁水的温度≤1200℃，铁水硅质量分数≤0.20％。
更进一步的，转炉吹炼过程中分批加入石灰和轻烧白云石，开吹后加入第一批石灰和轻烧白云石，加入量分别为吨钢9.6～11.4kg和吨钢4.5～5.7kg；在吹炼3.5～4.5分钟加入第二批石灰和轻烧白云石，加入量分别为吨钢6.4～7.6kg和吨钢3.0～3.8kg。通过石灰和轻烧白云石的分批加入一方面可以保证低温低硅铁水在转炉吹炼过程造渣反应和升温过程的匹配，同时还能够保证渣中稳定的氧化镁含量，稳定转炉寿命。
综上所述，相比于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明在转炉吹炼过程中，在控制大留渣量的基础上，通过碳化硅、硅锰合金以及铝粒的加入，从而可以有效保证吹炼前期快速化渣，无低温喷溅，并且渣量充足，脱磷效率高，造渣料使用量低，吹炼中期无返干，吹炼过程平稳，有利于终点控制，有效的解决了低温低硅铁水难以在转炉吹炼的问题。
具体实施方式
本发明的一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，该方法主要为：在转炉吹炼过程中，采用大留渣量吹炼工艺，并对留渣进行降低氧化性处理，随后向铁水中加入含硅、锰、铝的合金提高钢水转炉吹炼前期的化学热，本发明的创新点主要体现在以下几个方面：
(1)大留渣量吹炼工艺，采用碳化硅对上一炉钢渣进行降低氧化性处理，且大留渣量对转炉吹炼前期脱磷提供了良好的热力学条件，并且减少了石灰等一系列造渣剂的使用，利用了上一炉的钢渣，降低了钢铁量消耗。
(2)转炉吹炼前期采用硅锰合金和铝粒，提高铁水化学热，提高转炉吹炼前期温度，适当延长转炉吹炼前期的硅锰氧化期，促进转炉前期化渣，强化吹炼前期的脱磷效果，避免或者减少在吹炼进入碳氧反应激烈阶段时的低温泡沫性喷溅。
(3)硅锰合金和铝粒的氧化产物可以有效起到吹炼前期促进化渣的效果，并且在吹炼中期，提高渣中氧化铝和氧化锰含量，而相对氧化铁而言，氧化铝和氧化锰不容易被还原，因此可以有效解决低硅铁水吹炼中期的返干问题。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1-4
实施例1-4采用100吨顶底复吹转炉冶炼，钢种为HRB400。因低温低硅铁水采用常规吹炼手段进行吹炼，会出现低温喷溅严重、中期返干、转炉终点温度以及终点P含量难以控制以及钢铁料消耗高等诸多不良结果，因此从现场生产稳定角度考虑，就不提供对比例了。
实施例1-4的低温低硅铁水的转炉吹炼方法，其过程具体如下：
步骤一、留渣降低氧化性处理
采用大留渣量吹炼工艺，控制转炉留渣量为吨钢50～80kg，按要求留渣量进行留渣后，通过料仓往炉中加入吨钢0.85～1.60kg的碳化硅，以对炉渣进行降低氧化性处理，加完后进行溅渣护炉操作。实施例1-4中的留渣量以及碳化硅的添加量具体分别如表1所示。
表1转炉造渣料以及合金加入量
备注：石灰和轻烧白云石加入量第一个和第二个数字分别表示第一批和第二批加入量。
步骤二、装入转炉冶炼金属料
向转炉中装入低温低硅铁水和废钢，低温低硅铁水的温度≤1200℃，铁水硅质量分数≤0.20％，同时向炉中加入含硅、锰、铝的合金，其中实施例1-4中含硅、锰、铝的合金均采用硅锰合金和铝粒，硅锰合金和铝粒的添加量分别为吨钢3.0～4.7kg、吨钢1.5～2.3kg，但需要说明的是，含硅、锰、铝的合金并不限于上述物质，也可以添加其他含硅、锰、铝的合金，但当加入硅锰合金和铝粒时经济效益最好，且不会引入其他元素，因此添加其他物质作为含硅、锰、铝的合金就不再举例说明了。具体的，实施例1-4中转炉冶炼金属料的加入情况分别如表2所示，硅锰合金和铝粒的添加量分别如表1所示。
表2转炉冶炼金属料加入情况
步骤三、转炉吹炼
转炉吹炼过程中分批加入石灰和轻烧白云石进行造渣，开吹后先加入第一批石灰和轻烧白云石，加入量分别为吨钢9.6～11.4kg和吨钢4.5～5.7kg；在吹炼3.5～4.5分钟再加入第二批石灰和轻烧白云石，加入量分别为吨钢6.4～7.6kg和吨钢3.0～3.8kg。转炉冶炼终点温度为1630-1650℃，终点C含量为0.05-0.10％，P含量≤0.025％，硅锰氧化期半钢温度为1390-1420℃。实施例1-4中石灰和轻烧白云石的添加量具体分别如表1所示，其过程控制以及终点控制情况分别如下表3所示。
表3过程控制以及终点控制情况
实施例5-7
实施例5-7的低温低硅铁水的转炉吹炼方法，其过程具体如下：
步骤一、留渣降低氧化性处理
采用大留渣量吹炼工艺，按要求留渣量进行留渣后，通过料仓往炉中加入碳化硅，以对炉渣进行降低氧化性处理，加完后进行溅渣护炉操作。实施例5-7中的留渣量以及碳化硅的添加量具体分别如表4所示。
表4转炉造渣料以及合金加入量
备注：石灰和轻烧白云石加入量第一个和第二个数字分别表示第一批和第二批加入量。
步骤二、装入转炉冶炼金属料
向转炉中装入低温低硅铁水和废钢，低温低硅铁水的温度≤1200℃，铁水硅质量分数≤0.20％，同时向炉中加入含硅、锰、铝的合金，具体的，实施例5-7中转炉冶炼金属料的加入情况分别如表5所示，硅锰合金和铝粒的添加量分别如表4所示。
表5转炉冶炼金属料加入情况
步骤三、转炉吹炼
转炉吹炼过程中分批加入石灰和轻烧白云石进行造渣，开吹后先加入第一批石灰和轻烧白云石，在吹炼4分钟后再加入第二批石灰和轻烧白云石，实施例5-7中石灰和轻烧白云石的添加量具体分别如表4所示，冶炼过程控制以及终点控制情况分别如下表6所示。
表6过程控制以及终点控制情况
采用实施例1-7的转炉吹炼工艺，在转炉吹炼过程中，通过对留渣进行降低氧化性处理后，采用大留渣量吹炼工艺，并加入含硅、锰、铝的合金提高钢水转炉吹炼前期的化学热，使转炉在硅锰氧化期结束时，化渣脱磷良好，进入中期快速脱碳时无低温喷溅，同时含硅、锰、铝合金的氧化产物在转炉吹炼中后期可有效抑制返干现象的产生，有效解决了返干带来的脱磷、金属喷溅等问题。
Claims (5)
1.一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，其特征在于：所述低温低硅铁水的温度≤1200℃，铁水硅质量分数≤0.20％，其转炉吹炼具体为：采用转炉大留渣量工艺，并向渣中加入碳化硅，然后再进行铁水冶炼，其中转炉留渣量为吨钢51～80kg；渣中加入碳化硅后，向转炉中兑铁水时向炉中加入含硅、锰、铝的合金，含硅、锰、铝的合金采用硅锰合金和铝粒，硅锰合金和铝粒的添加量分别为吨钢3.0～4.7kg、吨钢1.5～2.3kg；转炉吹炼过程中分批加入石灰和轻烧白云石，开吹后加入第一批石灰和轻烧白云石，加入量分别为吨钢9.6～11.4kg和吨钢4.5～5.7kg；在吹炼3.5～4.5分钟加入第二批石灰和轻烧白云石，加入量分别为吨钢6.4～7.6kg和吨钢3.0～3.8kg。
2.根据权利要求1所述的一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，其特征在于：碳化硅的添加量为吨钢0.85～1.60kg，其粒度为5～10mm，且加完后进行溅渣护炉操作。
3.根据权利要求2所述的一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，其特征在于：所加碳化硅颗粒中的成分质量组成为：SiC≥90％、P≤0.25％、S≤0.030％。
4.根据权利要求1或2所述的一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，其特征在于，所述硅锰合金中各元素的质量分数如下：Si 20～25％、Mn 60～70％、P≤0.25％、S≤0.035％，硅锰合金的粒度为10～15mm。
5.根据权利要求1或2所述的一种低温低硅铁水的转炉吹炼方法，其特征在于，所述铝粒的粒度为10～20mm，其中Al的质量百分比≥99.5％。
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