CN115584374A - 一种转炉工序提高合金利用率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转炉工序提高合金利用率的方法，属于钢铁冶金行业转炉炼钢技术领域。所述转炉工序提高合金利用率的方法，包括减少各环节等待时间、采用带升降和强制通风的钢包烘包装置、增加出钢口直径、氧气吹炼后继续底吹、钢包加盖等一些具体操作，改善钢水自转炉吹炼结束至精炼进展期间的温降，提高合金收得率。本发明重要是提高转炉工序各类合金收得率，为实现转炉低成本生产奠定基础。

Description

一种转炉工序提高合金利用率的方法
技术领域
本发明涉及炼钢厂转炉生产领域，尤其涉及一种转炉工序提高合金利用率的方法，可以提高转炉工序合金利用率，降低转炉工序生产的合金使用成本。
背景技术
转炉生产是炼钢的重要组成部分，主要分吹炼和合金化两个过程，吹炼是火法冶炼的一个重要过程，通常在转炉中进行，是用喷枪将高压、高速的工业纯氧或空气喷吹在熔融的粗金属液面上，使杂质氧化成气体(如二氧化硫、一氧化碳)逸出，或成氧化物与加入的熔剂造渣，而获得较纯的金属。吹炼过程中喷枪喷头的设计好坏对冶炼过程有一定影响。喷枪由3层无缝钢管套叠而成，中心通氧，外面两层为进出的高压冷却水。喷头由紫铜锻造加工而成，喷孔有1～4个不等，通入喷枪的纯氧为99～99.7％，氧压为10～15atm，到喷孔前约为5～8atm。吹炼过程中所需热量完全靠杂质氧化和造渣的化学反应热来维持，无需外加燃料，有时还需加入冷料调节炉温。根据吹炼的部位不同，可分为顶吹、底吹和顶底复合吹炼。
合金化是通过加入元素，使金属成为(在一定的工艺条件下)具有预期性能的合金。为保证钢的各种物理、化学性能，向钢中加入合金添加剂将其成分调整到规定范围的操作。那些在普通钢中没有的或含量较少的元素(C、Si、Mn、S或P)都属于合金元素。合金添加剂既可以是纯的材料(镍、铜、铝、石墨粉等)，也可以是铁合金(锰铁、硅铁、钒铁、铬铁等)，也可是合金元素的化合物(氧化物、碳化物、氮化物等)。在炼钢生产中，一般脱氧与合金化几乎同时进行，有时不可能把脱氧元素与合金元素截然分开。
合金元素的性能不同，其合金化工艺也不同。根据合金元素与氧的亲和力，在铁中的溶解度及其熔点、沸点、蒸气压力、密度等决定其合理的尺寸、加入时间、地点和方法以及必须采取的助熔和防止氧化的措施。Ni、Mo、Cu、Co等元素与氧的亲和力低，可随炉料一起加入或在冶炼过程中加入；而Ti、V、Cr、Si、Mn、Al等与氧的亲和力强，则是在出炉前(或在钢包中)加到已经充分脱氧的钢液中。炉内可加入量大的铁合金，其块度较大才易穿过渣层。钢包内加入时，铁合金与熔渣反应少，回收率较高，最好用经过破碎的粒状铁合金。用量大的锰铁、硅铁、铬铁、镍等，以块状加入钢液费用最低，通常可采用简单的加入方法。对那些在钢中溶解度有限、密度小、与氧的亲和力大且蒸气压又高的元素(如钙)，或要求控制严格的微量合金元素(Ti、V、B)和残余含量元素(Al)等可采用喂丝法，所用喂丝机，设备简单、投资省，收得率高而稳定。喷粉法也能提高收得率并解决微合金化问题。用氧化物料对钢水进行直接合金化，可以降低成本、节约电能、呈粉状、球状或烧结状态的纯氧化物、碳、氮化合物、矿石和精矿、炉渣和其他废料都可用作添加剂。熔点低并能形成流动性好的均质熔体的氧化物混合料用于合金化的效果好。W、Mo、Ni、V、Nb、Cr、Mn的氧化物用于直接合金化，在生产中已有应用。
为提高钢的微合金化效果，应研究添加剂被钢液吸收溶解的规律性。加入固体铁合金时，起初在其表面结成钢壳，而随后又熔化。钢壳的出现则削弱了热交换，阻碍添加剂的溶解。添加剂的粒径、熔化范围、导热能力和钢液过热度的不同，其溶解的规律则不同。在加入铁合金引起钢液的激冷指数，以及铁合金的热物理和物理机械性能等方面取得的研究成果，也有利于完善钢的微合金化工艺。合金化应作到低消耗、高效率、高质量。因此，最合适的合金添加剂的选择决定于一些综合的技术、经济因素。选择时应考虑不同添加剂的总成本的高低，还要考虑其纯度或杂质元素含量。通常，低价铁合金中杂质元素含量较高，而大部分杂质元素都将增加熔剂和净化剂的消耗，并使渣量增加、产量降低、能耗加大。因此，选择合金添加剂时，还需考虑炼钢过程物料平衡和能量平衡；考虑添加剂的熔化范围，以及更重要的添加剂的溶解速率。(例如，钛的熔点虽在1700℃以上，但钛却是未达到熔化温度就可溶解于钢中)。添加剂的化学成分和结构，在炼钢温度下的热容量和热传导能力以及添加剂加入时的物理状态和块度等都对溶解速率产生影响。添加剂的密度对回收率的稳定和提高也具有重要意义。添加剂密度比钢液密度低得愈多，愈易漂浮，便烧损愈大，如铝的密度小，烧损和成分波动便大；而高铌铁则因密度大，其合金块会沉入包底而导致铌的损失。
现有生产工艺为转炉到达吹炼终点后，转炉摇炉出钢，为提高合金收得率和钢水均匀性，在出钢过程中加入合金和脱氧剂，但采用该工艺，硅锰回收率一般为86％、中锰回收率一般为89％、钒氮回收率一般为94％，合金收得率仍存在一定提升的空间。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种转炉工序提高合金利用率的方法，解决转炉合金化过程中存在的合金收得率低的问题，实现转炉生产的低成本生产。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种转炉工序提高合金利用率的方法，所述方法包括以下步骤：
1)增加转炉出钢口直径，同时采用低-高-低的模式进行摇炉出钢；
2)钢包采用可升降式带包盖和自引风装置的烘烤器；
3)控制钢包烘包时间，缩短烘包后的钢包到位至转炉出钢之间的温度；
4)合金上料仓前进行烘烤，降低合金含水量；
5)转炉吹炼结束后底吹继续吹一定时间再出钢；
6)转炉出钢1/5时开始加入脱氧剂，出至1/3时加完；转炉出钢1/4时开始加入合金，出至3/4时加完；
7)转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖；
8)转炉出钢和钢包加盖操作同时准备，缩短钢包到加盖位至钢包完成加盖的时间；
9)减少钢包加盖后至钢包吊运之间的停留时间。
优选地，步骤1)中，转炉出钢口直径由120mm增加到150mm。
优选地，步骤3)中，控制钢包烘包时间，确保烘包后的钢包到位后5min之内开始出钢。
优选地，步骤4)中，合金烘烤温度150-250℃，烘烤1-2h。
优选地，步骤4)中，硅锰合金加入量为2020-2030kg，中锰加入量为470-490kg，钒氮合金加入量为40-50kg。
优选地，步骤5)中，转炉吹炼结束后底吹继续吹0.5-1.5min后出钢。
优选地，步骤8)中，转炉出钢和钢包加盖操作同时准备，确保钢包到加盖位2min内完成钢包加盖。
优选地，步骤9)中，确保钢包加盖后5min内开始钢包吊运。
优选地，转炉终点温度1620-1627℃，精炼进站温度1540-1549℃，温降78-84℃。
优选地，硅锰合金回收≥90.2％，中锰合金回收率≥91.7％，钒氮合金回收率≥96.1％。
根据本发明的优选实施例，一种转炉工序提高合金利用率的方法，所述方法包括以下步骤：
1)转炉出钢口由120mm增加到150mm，同时采用低-高-低的模式进行摇炉出钢；
2)钢包采用可升降式带包盖和自引风装置的烘烤器；
3)控制钢包烘包时间，确保烘包后的钢包到位后5min之内开始出钢；
4)合金上料仓前进行烘烤，降低合金含水量；
5)转炉吹炼结束后底吹继续吹0.5-1.5min后出钢；
6)转炉出钢1/5时开始加入脱氧剂，出至1/3时加完；转炉出钢1/4时开始加入合金，出至3/4时加完；
7)转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖；
8)转炉出钢和钢包加盖操作同时准备，确保钢包到加盖位2min内完成钢包加盖；
9)确保钢包加盖后5min内开始钢包吊运。
本发明通过减少各环节等待时间、采用带升降和强制通风的钢包烘包装置、增加出钢口直径、氧气吹炼后继续底吹、钢包加盖等一些具体操作，改善钢水自转炉吹炼结束至精炼进展期间的温降，提高合金收得率。本发明重要是提高转炉工序各类合金收得率，为实现转炉低成本生产奠定基础。
与现有技术相比，采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)上述方法可以降低钢水在出钢过程至精炼的过程温降，从而降低转炉终点温度，实现转炉终点氧含量降低。
(2)转炉终点温度降低可以降低钢水对转炉和钢包耐材的侵蚀，降低耐材消耗。
(3)减少各环节等待时间，可以降低钢水温降。
(4)降低钢包等待时间，可以降低钢包温度降低引起的钢水的温降。
(5)转炉出钢口增加并采用低-高-低的模式进行摇炉出钢，可以缩短出钢时间，降低钢水暴露在空气中引起的温降。
(6)钢包采用可升降式带包盖和自引风装置的烘烤器，可以提高包内温度均匀性。
(7)合金烘烤可以消除合金中的水分，提高合金化效果。
(8)转炉吹炼结束后底吹继续吹1min后出钢，可以均匀钢水中氧含量，并利用钢种碳降低钢中氧含量。
(9)转炉出钢先加脱氧剂，后加合金，并分批加入，可以在保证铁水脱氧的条件下，提高铁水冲击对合金的均匀化，改善脱氧效果并提高合金元素的分布均匀性。
(10)转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖，可以降低钢包承接钢水后到精炼过程中的温降。
转炉出钢和钢包加盖操作同时准备，确保钢包承接钢水后至加盖位1min内完成钢包加盖。
具体实施方式
下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的一种具体实施方式，一种转炉工序提高合金利用率的方法主要包括以下步骤：
(1)转炉出钢口由120mm增加到150mm，同时采用低-高-低的模式进行摇炉出钢。
(2)钢包采用可升降式带包盖和自引风装置的烘烤器。
(3)控制钢包烘包时间，确保烘包后的钢包到位后5min之内开始出钢。
(4)合金上料仓前进行烘烤，降低合金含水量。
(5)转炉吹炼结束后底吹继续吹0.5-1.5min后出钢。
(6)转炉出钢1/5时开始加入脱氧剂，出至1/3时加完；转炉出钢1/4时开始加入合金，出至3/4时加完。
(7)转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖。
(8)转炉出钢和钢包加盖操作同时准备，确保钢包到加盖位1min内完成钢包加盖。
(9)确保钢包加盖后5min内开始钢包吊运。
下述实施例和对比例中所述转炉均为130t转炉，转炉终点设定[C]为0.09％，温度为1640℃。
实施例1：
本实施例中，出钢口有120mm增加到150mm，转炉出钢采用低-高-低模式摇炉出钢，出钢时间由5min；烘烤好的钢包到位3min后，转炉出钢；合金烘烤温度150-250℃，烘烤1h；转炉吹炼结束后，底吹继续吹1min；转炉出钢1min开始加入脱氧剂，1.5min加完；转炉出钢1.2min时开始加入合金，出至4min时加完；转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖；转钢包到加盖位1min完成钢包加盖。确保钢包加盖后2min开始钢包吊运。转炉终点温度、精炼进站温度、温降、合金加入量、合金回收率见表1所示。
实施例2：
本实施例中，转炉出钢口有120mm增加到150mm，转炉出钢采用低-高-低模式摇炉出钢，出钢时间5.3min；烘烤好的钢包到位2min后，转炉出钢；合金烘烤温度150-250℃，烘烤1.5h；转炉吹炼结束后，底吹继续吹1min；转炉出钢1min开始加入脱氧剂，1.5min加完；转炉出钢1.5min时开始加入合金，出至4min时加完；转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖；转钢包到加盖位1min完成钢包加盖。确保钢包加盖后1min开始钢包吊运。转炉终点温度、精炼进站温度、温降、合金加入量、合金回收率见表1所示。
实施例3：
本实施例中，转炉出钢口有120mm增加到150mm，转炉出钢采用低-高-低模式摇炉出钢，出钢时间由8min缩短到4.5min；烘烤好的钢包到位3min后，转炉出钢；合金烘烤温度150-250℃，烘烤2h；转炉吹炼结束后，底吹继续吹1min；转炉出钢1min开始加入脱氧剂，1.5min加完；转炉出钢1.5min时开始加入合金，出至4min时加完；转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖；转钢包到加盖位1min完成钢包加盖。确保钢包加盖后2min开始钢包吊运。转炉终点温度、精炼进站温度、温降、合金加入量、合金回收率见表1所示。
对比例1：
本实施例中，转炉出钢口为120mm，转炉出钢采用低-高-低模式摇炉出钢，出钢时间8min；烘烤好的钢包到位5min后，转炉出钢；合金烘烤温度150-250℃，烘烤0.5h；转炉吹炼结束后出钢，出钢1min开始加入脱氧剂，2min加完；转炉出钢2min时开始加入合金，出至6min时加完；转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖；转钢包到加盖位5min完成钢包加盖。确保钢包加盖后10min开始钢包吊运。转炉终点温度、精炼进站温度、温降、合金加入量、合金回收率见表1所示。
表1实施例和对比例的主要变化
Figure BDA0003885436620000071
由表1中数据可知，实施例平均温降较对比例降低18℃，硅锰合金回收率提高1.3％、中锰合金回收率提高0.87％，钒氮合金回收率提高1.23％，表明本发明所述方法能够降低转炉出钢至精炼进站期间的过程温降，并能够提高转炉合金回收率。
本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种转炉工序提高合金利用率的方法，所述方法包括以下步骤：
1)增加转炉出钢口直径，同时采用低-高-低的模式进行摇炉出钢；
2)钢包采用可升降式带包盖和自引风装置的烘烤器；
3)控制钢包烘包时间，缩短烘包后的钢包到位至转炉出钢之间的温度；
4)合金上料仓前进行烘烤，降低合金含水量；
5)转炉吹炼结束后底吹继续吹一定时间再出钢；
6)转炉出钢1/5时开始加入脱氧剂，出至1/3时加完；转炉出钢1/4时开始加入合金，出至3/4时加完；
7)转炉放完钢后，钢包内加覆盖剂后，进行钢包加盖；
8)转炉出钢和钢包加盖操作同时准备，缩短钢包到加盖位至钢包完成加盖的时间；
9)减少钢包加盖后至钢包吊运之间的停留时间。
2.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，步骤1)中，转炉出钢口直径由120mm增加到150mm。
3.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，步骤3)中，控制钢包烘包时间，确保烘包后的钢包到位后5min之内开始出钢。
4.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，步骤4)中，合金烘烤温度150-250℃，烘烤1-2h。
5.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，步骤4)中，硅锰合金加入量为2020-2030kg，中锰加入量为470-490kg，钒氮合金加入量为40-50kg。
6.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，步骤5)中，转炉吹炼结束后底吹继续吹0.5-1.5min后出钢。
7.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，步骤8)中，转炉出钢和钢包加盖操作同时准备，确保钢包到加盖位2min内完成钢包加盖。
8.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，步骤9)中，确保钢包加盖后5min内开始钢包吊运。
9.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，转炉终点温度1620-1627℃，精炼进站温度1540-1549℃，温降78-84℃。
10.根据权利要求1所述的一种转炉工序提高合金利用率的方法，其特征在于，硅锰合金回收≥90.2％，中锰合金回收率≥91.7％，钒氮合金回收率≥96.1％。
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