CN116590495A - 一种转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金技术领域，公开了一种转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法。本方法在底吹转炉或顶底复吹转炉工艺脱碳结束后，以氧气或氩气为载气通过底喷装置将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内；或在顶吹转炉底部加装底喷装置，以氧气或氩气为载气通过底吹喷枪将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内，对转炉出钢前粗钢进行深脱磷处理。基于脱磷反应热力学，发明一种转炉末期底喷深脱磷用复合脱磷粉剂，原料为碳酸钙、氧化钙、氧化铁或氧化亚铁或二者混合物、二氧化硅和氯化钙。通过脱磷粉剂优化配方配比和生产工艺，提高脱磷效率；底喷粉系统通过阀门控制流量，可根据不同钢种要求进行调节控制，性价比高，经济效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法。
背景技术
磷对于绝大多数钢中都是有害元素，它在钢中偏析严重，会破坏钢材的机械性能，影响钢材质量。因此，工业生产中对转炉产品终点磷含量要求较高。对于一些高质量钢种，如低温用钢、抗氢裂纹钢和各种化学容器领域用钢，都要求钢中磷元素的质量分数低于0.01％或0.005％。目前，大多数钢铁企业通常采用铁水预处理、双联法、双渣法进行深脱磷，可有效降低钢中磷含量，但仍存在一些问题。例如处理能力有限，工艺复杂，改造成本高昂等。
目前，国内在转炉过程中主要应用的造渣方法为单渣法和双渣法。与双渣法相比，传统单渣法生产工艺虽然工序简单，生产效率高，但脱磷率要低于前者。传统单渣法依靠钢液上方的炉渣进行脱磷固磷，受反应动力学条件所限，钢液与炉渣反应效率不佳，无法生产低磷钢种。阮强等的发明专利CN109371200A提出一种转炉底喷铁红和石灰粉混合粉剂快速脱磷工艺，增大钢液与脱磷物料接触面积，改善脱磷反应动力学条件，达到快速脱磷目的。魏国立等的发明专利CN110724785B提出一种脱磷转炉底喷吹不锈钢除尘灰的系统及方法，采用转炉底喷不锈钢尘灰的方式进行冶炼。廖扬标等的发明专利CN110218841A提出一种吹氧炼钢末期采用氮气搅拌工艺，增强反应动力学条件，有效降低钢液磷含量。孙伟等通过转炉吹炼末期脱磷的试验，在转炉生产向炉内添加一定量石灰石，对炉渣进行改质，有效提高了脱磷效果。
上述通过不同方法改善传统单渣法炼钢脱磷，其中底喷工艺并非针对转炉脱碳结束后的生产条件，且未考虑添加二氧化硅等物料成分；在转炉脱碳结束后出钢前采取炉渣进行改质，未考虑采用底喷形式进一步深脱磷，脱磷反应动力学条件不好。综上，现有工艺均未考虑采用在转炉脱碳结束后(即出钢前)底喷复合脱磷粉剂进行深脱磷，不能有效降低转炉出钢磷含量。
发明内容
为有效提高传统单渣法转炉炼钢的脱磷率，本发明提供了一种转炉末期采用喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，通过在转炉生产末期(脱碳结束后，出钢前)喷吹复合脱磷粉剂实现深脱磷。
本发明采用的技术方案是：一种转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，在底吹转炉或顶底复吹转炉工艺脱碳结束后，以氧气或氩气为载气通过底喷装置将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内；或在顶吹转炉底部加装底喷装置，以氧气或氩气为载气通过底吹喷枪将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内，对转炉出钢前粗钢进行深脱磷处理；所述复合脱磷粉剂各原料重量百分比为：
进一步的，所述各原料重量百分比为：
所述底喷装置包括供气系统和喷粉系统；
所述的供气系统包括储气罐15和气流分配器；二者通过管路相连，管路上设有总阀和压力表C14；从气流分配器上分出两条支路，其中第一支路与流化室相连，并在该支路上设有阀门D及压力表A9；第二支路与气流混合器相连，第二支路上装有阀门E与压力表B11；气流混合器与透气砖1相连，其间装有阀门A，直通转炉2内部相通；
所述喷粉系统包括加料仓、流化室；流化室连接三个管路，上方通过管路与加料仓相连，其间设有阀门B；中间通过第一支路与气流分配器相连；下方通过管路与气粉混合器相连，其间设有阀门C。
所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，具体包括步骤如下：
步骤1，在转炉生产脱碳结束前，打开阀门B，使复合脱磷粉剂从加料仓进入流化室，其他阀门均处于关闭状态；
步骤2，关闭阀门B，依次打开总阀和阀门D，通过第一支路对复合脱磷粉剂进行流化，其他阀门处于关闭状态；
步骤3，待脱磷粉剂充分流化后，依次打开阀门E和阀门A，对转炉内部吹入载气，注意保持阀门C关闭；
步骤4，吹气稳定后，调节流化室的气压，使其小于气粉混合器气压，然后打开阀门C，使流化后的脱磷粉剂进入气流混合器，通过载气喷吹进转炉内；
步骤5，通过调节载气流量50-400Nm3/h，从而将控制喷粉流量控制在0.5-3kg·min-1/t，喷吹1-10分钟后，依次关闭阀门D、阀门C、气流分配器、阀门E、阀门A，然后出钢。
所述复合脱磷粉剂包括机械混合粉末和烧结粉末两种形式；所述机械混合粉末由所述各原料按重量百分比机械混合而成；所述烧结粉末由所述各原料按重量百分比混合，经过烧结处理后二次粉化加工处理得到。
所述机械混合粉剂的制备方法包括步骤如下：
a、混料：按原料配比将粉剂原料进行破碎研磨，破碎研磨时间为0.5-5小时；采用孔筛筛选出粒径分布于1nm-1mm的粉末；
b、烘干包装：采用烘干机将筛选后的粉末进行烘干，烘干温度为50-300℃，烘干时间为5-30小时，烘干后进行成品包装。
所述烧结粉剂的制备方法包括步骤如下：
a、混料：按原料配比将除碳酸盐外的粉剂原料进行破碎研磨，破碎研磨时间为0.5-5小时；采用孔筛筛选出粒径分布于1nm-1mm的粉末；
b、烧结：将筛选出的粉末连同粘结剂混匀后，一起放入烧结机中进行烧结处理，烧结温度为500-1300℃，烧结时间为1-15小时；
c、二次破碎：将烧结后的颗粒进行二次破碎，获得粒径分布为1nm-1mm的粉末状脱磷剂；
d、烘干：若欲按含碳酸盐成分进行制备复合脱磷粉剂，需将上述二次破碎后的粉末与破碎后的碳酸盐粉末一同放入烘干机进行烘干，烘干温度为50-300℃，烘干时间为5-30小时；
e、冷却包装：待样品冷却至室温后，将其包装至成品。
所述粘结剂为黏土、普通水泥、膨润土、水玻璃中的一种或两种以上的混合物。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、对传统单渣法转炉炼钢生产工艺和设备改动较小，易于实现且造价较低；
2、基于脱磷反应热力学，发明一种转炉脱碳结束后的底喷深脱磷用复合脱磷粉剂，通过脱磷粉剂优化配方配比和生产工艺，提高脱磷效率；
3、底喷粉系统通过阀门控制流量，可根据不同钢种要求进行调节控制，性价比高，经济效益明显。
附图说明
图1为底喷脱磷装置示意图；
图中：1透气砖；2转炉；3阀门A；4加料仓；5阀门B；6流化室；7阀门C；8阀门D；9压力表A；10阀门E；11压力表B；12气流分配器；13总阀；14压力表C；15储气罐；16气粉混合器。
图2为转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，在底吹转炉或顶底复吹转炉工艺脱碳结束后，以氧气或氩气为载气通过底喷装置将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内；或在顶吹转炉底部加装底喷装置，以氧气或氩气为载气通过底吹喷枪将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内，对转炉出钢前粗钢进行深脱磷处理；所述复合脱磷粉剂各原料重量百分比为：
进一步的，所述各原料重量百分比为：
实施例1
一种转炉出钢前底喷深脱磷的工艺及其配套复合脱磷粉剂的成分与操作方法，所述脱磷剂成分按配方配比，取CaO 50kg，SiO2 15kg，Fe2O3 14kg，FeO 7kg放入破碎研磨机中研磨2小时，加入黏土7kg采用混料机将其充分混匀。采用烧结机将上述充分混匀的粉末进行烧结，烧结温度900℃。烧结完成后，对烧结颗粒进行二次破碎，装包待用。如图所示，将制备好后的粉末装入加料仓4。
具体工艺与操作方法如下：
步骤1，储气罐中装有氩气，在转炉生产脱碳结束前五分钟，打开阀门B5，使复合脱磷粉剂从加料仓4进入流化室6，其他阀门均处于关闭状态；
步骤2，关闭阀门B5，依次打开总阀13和阀门D8，通过第一支路对复合脱磷粉剂进行流化，其他阀门处于关闭状态；
步骤3，待转炉脱碳结束后，此时脱磷粉剂已充分流化，依次打开阀门E10和阀门A3，对转炉内部吹入载气，注意保持阀门C7关闭；
步骤4，吹气稳定后，调节流化室内6的气压，使其小于气粉混合器16气压，然后打开阀门C7，使流化后的脱磷粉剂进入气粉混合器16，通过载气喷吹进转炉2内；
步骤5，通过调节载气流量170Nm3/h，从而将控制喷粉流量控制在0.7kg·min-1/t，喷吹10分钟后，依次关闭阀门D8、阀门C7、气流分配器12、阀门E10、阀门A3，然后出钢。经测量分析，钢液中磷含量为0.0040％。
实施例2
所述脱磷剂成分按配方配比，取CaO 55kg，SiO2 20kg，Fe2O3 18kg，CaCl2 7kg放入破碎研磨机中研磨3小时，加入黏土7kg采用混料机将其充分混匀。采用烧结机将上述充分混匀的粉末进行烧结，烧结温度950℃。烧结完成后，加入碳酸钙15kg，与烧结颗粒混合后，对其进行二次破碎，然后烘干，烘干时间为3小时，烘干温度150℃。如图所示，将烘干后的粉末装入加料仓4。
具体工艺与操作方法与实施例1相同，详情如下：
步骤1，储气罐中装有氩气，在转炉生产脱碳结束前五分钟，打开阀门B5，使复合脱磷粉剂从加料仓4进入流化室6，其他阀门均处于关闭状态；
步骤2，关闭阀门B5，依次打开总阀13和阀门D8，通过第一支路对复合脱磷粉剂进行流化，其他阀门处于关闭状态；
步骤3，待转炉脱碳结束后，此时脱磷粉剂已充分流化，依次打开阀门E10和阀门A3，对转炉内部吹入载气，注意保持阀门C7关闭；
步骤4，吹气稳定后，调节流化室6的气压，使其小于气粉混合器16气压，然后打开阀门C7，使流化后的脱磷粉剂进入气粉混合器16，通过载气喷吹进转炉2内；
步骤5，通过调节载气流量120Nm3/h，从而将控制喷粉流量控制在1.2kg·min-1/t，喷吹5分钟后，依次关闭阀门D8、阀门C7、气流分配器12、阀门E10、阀门A3，然后出钢。经测量分析，钢液中磷含量为0.0045％。
实施例3
所述脱磷剂成分按配方配比，取CaO 60kg，SiO2 15kg，FeO15kg，CaCl2 9kg放入破碎研磨机中研磨2.5小时，加入黏土5kg采用混料机将其充分混匀。采用烧结机将上述充分混匀的粉末进行烧结，烧结温度900℃。烧结完成后，加入碳酸钙10kg，与烧结颗粒混合后，对其进行二次破碎，然后烘干，烘干时间为2小时，烘干温度200℃。如图所示，将烘干后的粉末装入加料仓4。
具体工艺与操作方法与实施例1相同，详情如下：
步骤1，储气罐中装有氩气，在转炉生产脱碳结束前五分钟，打开阀门B5，使复合脱磷粉剂从加料仓4进入流化室6，其他阀门均处于关闭状态；
步骤2，关闭阀门B5，依次打开总阀13和阀门D8，通过第一支路对复合脱磷粉剂进行流化，其他阀门处于关闭状态；
步骤3，待转炉脱碳结束后，此时脱磷粉剂已充分流化，依次打开阀门E10和阀门A3，对转炉内部吹入载气，注意保持阀门C7关闭；
步骤4，吹气稳定后，调节流化室6的气压，使其小于气粉混合器16气压，然后打开阀门C7，使流化后的脱磷粉剂进入气粉混合器16，通过载气喷吹进转炉2内；
步骤5，通过调节载气流量300Nm3/h，从而将控制喷粉流量控制在3kg·min-1/t，喷吹3分钟后，依次关闭阀门D8、阀门C7、气流分配器12、阀门E10、阀门A3，然后出钢。经测量分析，钢液中磷含量为0.0050％。
对比例
采用本发明方法对转炉脱碳结束后的钢液进行深脱磷处理，可有效提高单渣法脱磷率，改善脱磷效果。单渣法冶炼结束后(即转炉生产脱碳后)，钢液中磷含量只能降低到0.015％-0.019％。如：采用120t转炉进行单渣法生产时，脱碳后钢液中磷含量为0.012％。前期采用单渣法同样的工艺，在转炉生产钢液脱碳结束后，采用实施例1相同方法，对钢液进一步底喷所述烧结脱磷粉剂，喷吹时间10分钟，可将钢液中磷含量降低到0.0042％，效果明显。
Claims (8)
1.一种转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，在底吹转炉或顶底复吹转炉工艺脱碳结束后，以氧气或氩气为载气通过底喷装置将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内；或在顶吹转炉底部加装底喷装置，以氧气或氩气为载气通过底吹喷枪将复合脱磷粉剂从炉底喷入炉内，对转炉出钢前粗钢进行深脱磷处理；所述复合脱磷粉剂各原料重量百分比为：
2.根据权利要求1所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，所述各原料重量百分比为：
3.根据权利要求1或2所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，所述底喷装置包括供气系统和喷粉系统；
所述的供气系统包括储气罐和气流分配器；二者通过管路相连，管路上设有总阀和压力表C；从气流分配器上分出两条支路，其中第一支路与流化室相连，并在该支路上设有阀门D及压力表A；第二支路与气流混合器相连，第二支路上装有阀门E与压力表B；气流混合器与透气砖相连，其间装有阀门A，直通转炉内部相通；
所述喷粉系统包括加料仓、流化室；流化室连接三个管路，上方通过管路与加料仓相连，其间设有阀门B；中间通过第一支路与气流分配器相连；下方通过管路与气粉混合器相连，其间设有阀门C。
4.根据权利要求3所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，具体包括步骤如下：
步骤1，在转炉生产脱碳结束前，打开阀门B，使复合脱磷粉剂从加料仓进入流化室，其他阀门均处于关闭状态；
步骤2，关闭阀门B，依次打开总阀和阀门D，通过第一支路对复合脱磷粉剂进行流化，其他阀门处于关闭状态；
步骤3，待脱磷粉剂充分流化后，依次打开阀门E和阀门A，对转炉内部吹入载气，注意保持阀门C关闭；
步骤4，吹气稳定后，调节流化室的气压，使其小于气粉混合器气压，然后打开阀门C，使流化后的脱磷粉剂进入气流混合器，通过载气喷吹进转炉内；
步骤5，通过调节载气流量50-400Nm3/h，从而将控制喷粉流量控制在0.5-3kg·min-1/t，喷吹1-10分钟后，依次关闭阀门D、阀门C、气流分配器、阀门E、阀门A，然后出钢。
5.根据权利要求1或2所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，所述复合脱磷粉剂包括机械混合粉末和烧结粉末两种形式；所述机械混合粉末由所述各原料按重量百分比机械混合而成；所述烧结粉末由所述各原料按重量百分比混合，经过烧结处理后二次粉化加工处理得到。
6.根据权利要求5所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，所述机械混合粉剂的制备方法包括步骤如下：
a、混料：按原料配比将粉剂原料进行破碎研磨，破碎研磨时间为0.5-5小时；采用孔筛筛选出粒径分布于1nm-1mm的粉末；
b、烘干包装：采用烘干机将筛选后的粉末进行烘干，烘干温度为50-300℃，烘干时间为5-30小时，烘干后进行成品包装。
7.根据权利要求5所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，所述烧结粉剂的制备方法包括步骤如下：
a、混料：按原料配比将除碳酸盐外的粉剂原料进行破碎研磨，破碎研磨时间为0.5-5小时；采用孔筛筛选出粒径分布于1nm-1mm的粉末；
b、烧结：将筛选出的粉末连同粘结剂混匀后，一起放入烧结机中进行烧结处理，烧结温度为500-1300℃，烧结时间为1-15小时；
c、二次破碎：将烧结后的颗粒进行二次破碎，获得粒径分布为1nm-1mm的粉末状脱磷剂；
d、烘干：若欲按含碳酸盐成分进行制备复合脱磷粉剂，需将上述二次破碎后的粉末与破碎后的碳酸盐粉末一同放入烘干机进行烘干，烘干温度为50-300℃，烘干时间为5-30小时；
e、冷却包装：待样品冷却至室温后，将其包装至成品。
8.根据权利要求7所述的转炉末期喷吹复合脱磷剂进行深脱磷方法，其特征在于，所述粘结剂为黏土、普通水泥、膨润土、水玻璃中的一种或两种以上的混合物。
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