CN1552919A - 转炉氧氮顶吹脱磷方法 - Google Patents
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Abstract
转炉氧氮顶吹脱磷方法，在顶底复吹转炉中采用顶吹氧氮、底吹氮气或其它惰性气体进行脱磷处理，顶枪具有二种气源控制模式，在脱磷吹氧过程中进行氮氧混吹或氧氮间歇吹。当渣过氧化将引起大喷溅时，采用氧氮顶吹方式，顶吹氧枪由全吹氧切换至全吹氮，或将氧/氮按比例混合吹炼，抑制喷溅及增强熔池搅拌，改善(P)/[P]平衡的动力学条件。本发明在底吹强度较弱时，脱磷效果仍然较好；能有效地抑制脱碳的反应，使铁水脱磷处理后的碳含量提高，铁水[Mn]回收70％以上，为后续脱碳吹炼创造有利条件；同时提高顶部供气强度，加强搅拌，缩短预处理时间，提高脱磷效率；有效控制过程化渣，防止吹炼中喷溅，提高脱磷的稳定性及安全性。
Description
技术领域
本发明属于转炉冶金技术领域，主要涉及铁水预处理。
背景技术
近年来，对高级钢，特别是低磷钢的需求大大增加，有力地促进了铁水“三脱”预处理工艺的采用和迅速发展。当前世界钢铁工业发展趋势是：在高连铸比的基础上，炼钢工艺技术着重发展分段炼钢，即形成高炉出铁场预脱硅-铁水预处理脱P、S-转炉顶底复吹-炉外精炼-连铸的最佳工艺流程。
根据所用容器的不同，铁水脱磷可分为两类：一种是在盛铁水的铁水包或鱼雷车中进行脱磷；另一种是在转炉内进行铁水预处理脱磷。与混铁车内或铁水包中进行的铁水预处理相比，脱磷预处理在转炉内进行的优点是转炉的容积大、反应速度快、效率高、可节省造渣剂的用量，吹氧量较大时也不易发生严重的喷溅现象，也不存在鱼雷车和铁水包中脱磷时温降大、处理时间长等问题，有利于生产超低磷钢，尤其是中高碳的超低磷钢。
转炉脱磷采用顶枪吹氧氮底吹氮气或二氧化碳气体，造渣剂主要是石灰、萤石等；如图1所示，顶吹氧枪A、B均与氧气管路、氮气管路接通，其中顶吹氧枪A可进行吹氧氮作业，实现脱磷和抑制喷溅；氧枪B可作常规冶炼吹氧枪或溅渣枪。与传统的转炉炼钢相比，转炉脱磷顶枪采用小流量、高枪位操作模式，底吹采用高供气强度的强搅拌模式，以起到高脱磷率而铁水中碳烧损少的目的。
如中国专利申请号97116821.0公开了“氮-氧混吹铁水预处理方法”，其是以普通炼钢用的顶底复吹转炉为铁水预处理的容器，采用顶吹氧气，底吹氮气，在保持底风口吹氮气的同时，顶枪喷吹氧气，进行氧气和氮气混合喷吹，直至预处理结束；期间通过调节顶、底吹的供气强度，使吹入熔池的氮气比例20～40％的混吹。
但是，目前转炉脱磷也存在一些问题：
(1)在底吹风口不良的情况下，脱磷效果明显降低(脱磷率小于65％)。
(2)脱磷过程中脱碳量过大，脱磷后铁水碳含量偏低，不利于脱碳炉中的热平衡。
(3)脱磷过程中的过氧化，铁水中[Mn]回收降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转炉氧氮顶吹脱磷方法，在不增加脱磷处理时间，通过向吹氧顶枪中加氮气进行“氧/氮”混吹，提高熔池搅拌能；即使在底吹风口不良(如底吹强度≤0.05Nm3/min.t)的情况下，仍可以通过氧气、氮气的间歇吹和氧气、氮气按任意比例混合吹增强搅拌能及抑制喷渣的脱磷新方法，减少脱碳量，提高铁水中[Mn]的回收率，又能显著提高底吹风口不良时的脱磷效率。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：转炉氧氮顶吹脱磷方法，在顶底复吹转炉中，采用顶吹氧氮、底吹氮气进行脱磷处理，其特征在于：顶枪具有二种气源控制模式，在脱磷吹氧过程中进行氮氧混吹或氧/氮间歇吹。
进一步，在脱磷吹氧周期中，吹氧至吹氧周期的1/3以后，顶吹氧枪通氮气，进行氮氧混吹，直至吹炼结束。
其中，氮氧混吹中的氮/氧比例＝4∶1～1∶1。
另，在脱磷吹氧周期中，当渣过氧化将引起大喷溅时，采用氧/氮间歇吹方式，顶吹氧枪由全吹氧切换至全吹氮，抑制喷溅，然后再切换成正常吹氧模式直至脱磷处理结束。
其中，供气强度为0.5～3.0NM3/min.t。
更进一步，在正常吹氧模式脱磷处理吹氧结束后，还采用氧/氮间歇吹方式，切换成吹氮，增强熔池搅拌，改善(P)/[P]平衡的动力学条件，以缩短脱磷处理时间。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)在底吹强度较弱时，脱磷效果好，平均脱磷效率大于80％。
(2)能有效地抑制了脱碳的反应，使铁水脱磷处理后的碳含量可提高到3.7％以上，铁水[Mn]回收70％以上，为后续脱磷铁水的脱碳吹炼创造了有利条件。
(3)由于转炉顶枪间歇吹氧气和氮气，或混合喷吹氧气、氮气，提高了顶部供气强度，加强了搅拌，因而可缩短整个预处理时间，提高了脱磷效率。
(4)由于在转炉顶枪间歇吹或混合喷吹氧气、氮气时，可以有效控制过程化渣，防止吹炼中炉口溢渣(喷溅)，提高了脱磷的稳定性及安全性。
附图说明
图1为现有转炉喷吹示意图。
图2为本发明的喷吹示意图。
图3为本发明一实施例的喷吹控制流程图。
图4为本发明另一实施例的喷吹控制流程图。
具体实施方式
如图2所示，本发明所述的转炉氧氮顶吹脱磷方法，在顶底复吹转炉中，采用顶吹氧氮、底吹氮气进行脱磷处理；其中，顶吹氧枪A与氧气管路1及氧气支管路11接通；在顶吹氧枪A入口主管道处增设氮气支管路22，而与氮气管路2相连通，并且配置了适合脱磷吹炼气体控制阀FCV、3NV(A)、逆止阀等，通过控制回路12对氮气支管路22与氧气支管路11关联控制，从而使顶吹氧枪A具有二种气源控制模式，在脱磷吹氧过程中，通过对氧气管路1、氮气管路2的控制、切换进行氮氧混吹或氧/氮间歇吹。
参阅图2、图3，其示出了采用本发明所述的方法进行氮氧混吹的流程控制示意图。如图所示，铁水入炉后，开始顶吹氧气，同时底吹氮气，与顶吹氧枪A相连通的氧气管路1及支管路11上的氧气切断阀AV1、AV3打开；再打开氧气调节阀CV1、CV3，顶吹氧气一段时间，即吹氧周期的1/3以后或总供氧量的1/3后，再打开与顶吹氧枪A相连通的氮气支管路22上的氮气切断阀3NV(A)及氮气调节阀PCV-012、FCV-013、FCV-N2，其中FCV-N2有一段TLR延时打开；按氧流量的1～4倍再加入氮气进行氧、氮混合气体喷吹，直至预处理完毕，在开吹的同时分批投入石灰、矿石、萤石等渣料，直至吹炼结束。如图2所示，期间，通过控制回路12上的联动控制模块RB，实现氧气调节阀CV3、氮气调节阀FCV-N2的联动，控制氧、氮气的流量及混合比。
在300吨转炉，底吹强度为0.08～0.14Nm3/min.t，进行3炉铁水脱磷试验，铁水比为90％，操作枪位2.8m～3.0m，顶枪供氧强度0.7～1.7Nm3/min.t，N2/O2∶2∶1～1∶1混合吹，结果参见表1。
参阅图2、图4，其示出了采用本发明所述的方法进行氮/氧间歇吹的流程示意。如图所示，铁水入炉后，开始吹炼，顶吹氧气，同时底吹氮气。与顶吹氧枪A相连通的氧气管路1及支管路11上的氧气切断阀AV1、AV3打开，氧气调节阀CV1、CV3打开，顶吹氧气。
当渣过氧化将引起大喷溅时，采用氧/氮间歇吹方式。氮气切断阀3NV(A)打开，氮气调节阀PCV-012、FCV-013、FCV-N2打开；至氮气调节阀PCV-012、FCV-013、FCV-N2完全打开，延时TLR待氮气流量稳定后，氧气调节阀CV1、CV3关闭，持续时间T1后关闭氧气切断阀AV3，实现顶枪由全吹氧到全吹氮；再经过一段时间T2，如需要再由全吹氮切换到全吹氧，打开氧气切断阀AV3；打开氧气调节阀CV1、CV3，至氧气调节阀CV1、CV3完全打开，延时TLR待氧气流量稳定后，关闭氮气调节阀PCV-012、FCV-013、FCV-N2，持续时间T2后关闭氮气切断阀3NV(A)，实现顶枪由全吹氮到全吹氧。如此实现氧/氮间歇吹炼，氧枪A由全吹氧切换至全吹氮抑制喷溅，然后再切换成正常吹氧模式。
通过中央操作站进行远程控制，选择脱磷方式或脱碳方式。选择脱碳方式时对主管路供氧进行控制，流量设定可采用计算机操作DCS自动控制，选择脱磷方式时气体支管路控制氧流量和氧加氮气体流量控制。
脱磷方式供气分单吹氧流量控制、氧/氮比例控制、氧/氮间歇流量控制，可根据工艺要求选择不同模式对脱磷流量进行控制，设备及控制可以实现氧/氮任意比例，并且可根据脱磷状态实时进行切换。
为了对比，在实施本发明的同时，在同等转炉底吹强度及顶吹供氧强度的条件下，顶枪仅吹氧(无混吹)对铁水进行了脱磷处理，其结果见表2。
表1
| 处理前铁水(wt％) | 脱磷后半钢(wt％) | |||||
| C | Mn | P | C | Mn | P | |
| 实施例1 | 4.67 | 0.33 | 0.079 | 3.86 | 0.25 | 0.012 |
| 实施例2 | 4.62 | 0.23 | 0.075 | 3.70 | 0.19 | 0.010 |
| 实施例3 | 4.64 | 0.31 | 0.082 | 3.87 | 0.23 | 0.015 |
表2
| 处理前铁水(wt％) | 脱磷后半钢(wt％) | |||||
| C | Mn | P | C | Mn | P | |
| 比较例1 | 4.65 | 0.29 | 0.076 | 3.58 | 0.12 | 0.010 |
| 比较例2 | 4.62 | 0.30 | 0.072 | 3.56 | 0.06 | 0.014 |
| 比较例3 | 4.64 | 0.28 | 0.077 | 3.60 | 0.10 | 0.018 |
本发明的转炉氧氮顶吹脱磷方法，使得在转炉底吹强度较弱的情况下，增加了顶部供气强度，强化了熔池的搅拌，仍能取得良好的脱磷效果，脱磷后渣中T.Fe降低；且，有效地解决了抑制转炉脱磷喷溅，增强了对熔池的搅拌，加快了(P)/[P]平衡，有利于降低转炉铁水脱磷过程中的[C]的吹损，提高了铁水中[Mn]的回收。随着低磷钢种需求的不断增加，转炉脱磷技术必将得到逐步推广。
Claims (6)
1.转炉氧氮顶吹脱磷方法，在顶底复吹转炉中，采用顶吹氧气，底吹氮气进行脱磷处理，其特征在于：顶吹氧枪还与氮气管路接通，在脱磷吹氧过程中进行氮氧混吹或氧/氮间歇吹。
2.如权利要求1所述的转炉氧氮顶吹脱磷方法，其特征在于，在脱磷吹氧周期中，吹氧至吹氧周期的1/3以后，氧枪通氮气，进行氮氧混吹，直至吹炼结束。
3.如权利要求1所述的转炉氧氮顶吹脱磷方法，其特征在于，在脱磷吹氧周期脱磷过程中，当渣过氧化将引起大喷溅时，采用氧/氮间歇吹方式，氧枪由全吹氧切换至全吹氮抑制喷溅，然后再切换成正常吹氧模式直至脱磷处理结束。
4.如权利要求1或2所述的转炉氧氮顶吹脱磷方法，其特征在于，氮氧混吹中的氮/氧比例＝4∶1～1∶1。
5.如权利要求1或3所述的转炉氧氮顶吹脱磷方法，其特征在于，吹氮供气强度为0.5～3.0NM3/min.t。
6.如权利要求1或3所述的转炉氧氮顶吹脱磷方法，其特征在于，在正常吹氧模式脱磷处理吹氧结束后，采用氧/氮间歇吹方式，切换成吹氮。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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