CN101545019A - 一种高硅超低硫低钛球铁用生铁的冶炼方法 - Google Patents
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Abstract
一种高硅超低硫低钛球铁用生铁冶炼方法，属钢铁冶炼技术领域，用于解决容积为300m3以上高炉稳定生产高硅超低硫低钛球铁用生铁问题。它包括如下步骤：a.高炉原料选用：高炉原料组成为：球铁高碱烧结矿70－90％，球铁球团或块矿10－30％，所述球铁高碱烧结矿的碱度为1.66－1.86；b.低硅冶炼：高炉冶炼[Si]控制0.25－0.45％，R3控制1.25－1.35；c.炉前增硅；d.炉前喷镁搅拌脱硫处理。本发明采用高炉低硅冶炼技术和炉前增硅喷镁搅拌脱硫工艺生产高硅超低硫低钛球墨铸铁用生铁，解决了300m3级以上高炉稳定生产球墨铸铁用生铁的技术难题，为充分释放高炉产能、实现低成本运行，提供了可行的技术方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种生铁及冶炼方法，特别是在300m3级以上高炉冶炼高硅超低硫低钛球铁用生铁的冶炼方法，属钢铁冶炼技术领域。
背景技术
目前，对于质量要求极其严格的球墨铸铁用生铁是在300m3级以下高炉生产，尤其集中在200m3级以下高炉生产，其生产现状为：低产、高耗、高成本。随铸造工业的发展，球墨铸铁的产量、质量大幅度提高，对优质球墨铸铁用生铁的需求量日益增加，而大量生产球墨铸铁用生铁的300m3级以下高炉不仅难以生产高硅超低硫低钛球墨铸铁用生铁，而且由于环保差、能耗高、质量不稳定，已属国家淘汰落后产能项目。按照现行工艺，在高炉直接生产含硅较高的球墨铸铁用生铁，即使生铁中C、Si、Mn、P元素合格，Ti、S元素也难以全部合格更难实现超低，冶炼过程中[Ti]随含硅量提高而急剧升高。铁水含[Si]高而[S]低，若在300m3级以上高炉直接冶炼势必造成炉缸积炭、炉况不稳定、炉前出铁困难等问题，因而在300m3级以上高炉直接生产高硅超低硫低钛球墨铸铁用生铁技术上存在难度。
20世纪末以来，随冶炼条件的改善和炼铁技术的进步，以及高产、低耗、低成本的要求，为炼钢提供铁水的高炉低硅冶炼技术迅速发展并应用；但该技术在冶炼非炼钢用生铁的高炉生产上应用较少，其原因是：低硅出铁后为满足生铁含硅量要求必须炉前增硅，采用现有单纯出铁后炉前增硅技术存在含硅量不均匀的问题，有试验表明，60吨铁水罐含硅量成分差为0.10—0.25％，且随着增硅量提高成分差逐渐加大，显然，这对于生产均匀度要求严格的球墨铸铁用生铁，其产品质量稳定性难以保证。
此外，目前普遍采用的铁水预处理站进行高炉铁水炉外脱硫的方法，其目的是为炼钢作准备，存在设备投资大、占地面积大等缺点，该技术对于生产超低硫优质球墨铸铁用生铁并不适合。
发明内容
本发明旨在解决已有技术之缺陷而提供一种可充分释放高炉产能、实现低成本运行的在300m3级以上高炉冶炼高硅超低硫低钛球铁用生铁的方法。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
一种高硅超低硫低钛球铁用生铁冶炼方法，在有效容积为300m3以上的高炉实施，其特别之处是：所述高硅超低硫低钛球铁用生铁按重量百分含量计其化学成分如下：C4.0-4.4％、Si1.00-2.40％、Mn0.08-0.15％、P0.035-0.045％、S≤0.010％、Ti≤0.025％，余量Fe，所述方法包括如下步骤：
a.高炉原料选用：高炉原料组成为：球铁高碱烧结矿70-90％，球铁球团或块矿10-30％，所述球铁高碱烧结矿的碱度为1.66-1.86；
b.低硅冶炼：高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35；
c.炉前增硅：出铁时按照吨铁水每增0.1％的硅添加1.8-3.0kg硅铁粉的量添加硅铁粉；
d.炉前喷镁搅拌脱硫处理：出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，喷吹量为吨铁水每降0.01％硫喷吹0.2-0.5kg镁粒，氮气流压力控制500-700Kpa。
上述高硅超低硫低钛球铁用生铁冶炼方法，所述高炉原料的球铁高碱烧结矿成分中S≤0.03％、P≤0.02％、TiO2≤0.10％；球铁球团成分中TiO2≤0.10％、P≤0.020％、S≤0.10％；球铁块矿成分中TiO2≤0.10％、P≤0.020％、S≤0.30％。
上述高硅超低硫低钛球铁用生铁冶炼方法，所述炉前增硅步骤中是将硅铁粉均匀加到铁水流上。
本发明摒弃传统的高炉直接冶炼球铁用生铁的冶炼工艺，采用高炉低硅冶炼技术和炉前增硅喷镁搅拌脱硫工艺生产高硅超低硫低钛球墨铸铁用生铁，解决了300m3级以上高炉稳定生产球墨铸铁用生铁的技术难题，为充分释放高炉产能、实现低成本运行，提供了可行的技术方案。与现有技术相比本发明的优势在于：1.采用该方法生产的产品属于球墨铸铁用生铁中高硅超低硫低钛牌号，填补了该类产品的空白，该产品特别适合用于大型铸态铁素体球铁和风能发电、核燃料储运容器等大型优质球铁件的生产。2.有利于企业灵活组织生产，可应用该技术开发生产合金特种生铁，因而使特种生铁的小批量生产成为可能，满足铸造用户的各种牌号要求。3.本技术与200m3级高炉冶炼球铁用生铁技术相比在利用系数、球铁比、热风温度等方面均有提高，而综合焦比明显下降。
具体实施方式
本发明在300m3级以上高炉采用间接冶炼技术稳定生产高硅超低硫低钛球铁用生铁。所述高炉间接冶炼是指低硅冶炼与炉前增硅及炉前喷镁搅拌脱硫有机结合。所述高硅超低硫低钛球铁用生铁化学成分如下：C4.0-4.4％、Si1.00-2.40％、Mn0.08-0.15％、P0.035-0.045％、S≤0.010％、Ti≤0.025％，余量Fe。本发明的主要特点体现在如下四个方面：1、精选高炉原料：高炉原料组成为：球铁高碱烧结矿70-90％、球铁球团或块矿10-30％，其中球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.66-1.86。所述球铁高碱烧结矿和球铁球团或块矿控制标准见附表1。2、低硅冶炼保证炉况顺行：高炉冶炼过程中[Si]控制0.25-0.45％，三元碱度R3即(CaO+MgO)/SiO2控制1.25-1.35、MgO控制8-11％，随CaO+MgO含量的提高，CaO(或MgO)与SiO2或TiO2形成的复杂化合物数量增多，降低了渣中自由SiO2数含量，从而减少了Si及Ti还原数量，从而控制[Ti]≤0.025％，实现超低钛。3、炉前大剂量增硅以保证[Si]：出铁前将硅铁粉烘干至含水量小于0.1％，出铁时按每吨铁水每增0.1％的[Si]添加1.8-3.0kg硅铁粉的用量将硅铁粉均匀加到铁水流上，使其充分熔化到铁水中，达到增硅目的。硅铁粉控制标准见附表2。4、炉前喷镁搅拌脱硫处理以保证[Si]均匀且同时控制[S]：出铁后通过喷枪用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，通过强还原剂镁粒的剧烈反应以及氮气流作用，将铁水罐中铁水充分搅拌混匀，达到充分脱硫和均匀成分的双重目的，实现超低硫、成分均匀，尤其是解决增硅后成分高度均匀问题。试验表明：在增硅达1％即60吨铁水罐加硅铁1500Kg情况下，通过炉前氮气搅拌，仍能保证成分均匀，含硅量成分差为<0.105％，并且平均脱硫率超过65％。镁粒喷吹量为每吨铁水每降0.01％[S]喷吹0.2-0.5kg镁粒，氮气流压力控制500-700Kpa。镁粒控制标准见附表3。
附表1 高炉用原料控制标准
| 品名 | Fe％ | FeO％ | SiO2％ | Al2O3％ | MgO％ | Pb％ | P％ | Zn％ | S％ | (K+Na)％ | TiO2％ | R2 | 筛分％ | 转鼓％ |
| 烧结矿(高碱) | ≥57.5 | ≤11 | ≤5.3 | ≤1.8 | 1.5-2.0 | ≤0.01 | ≤0.020 | ≤0.01 | ≤0.03 | ≤0.1 | ≤0.10 | 1.66-1.86 | ≤6 | ≥76 |
| 球团 | ≥62 | ≤8 | ≤2.0 | ≤0.01 | ≤0.020 | ≤0.007 | ≤0.1 | ≤0.1 | ≤0.10 | ≤0.4 | ≥85 |
| 块矿 | ≥62 | ≤7 | ≤2.5 | ≤0.01 | ≤0.020 | ≤0.007 | ≤0.3 | ≤0.1 | ≤0.10 | ≤0.3 |
附表2 硅铁粉控制标准
附表3 镁粒控制标准
| 品名 | Mg/％ | 钝化物(NaCl)/％ | 粒度/mm |
| 镁粒 | ≥92 | ≤8 | 0.5-1.0 |
本发明与有效容积为200m3级高炉冶炼球铁用生铁相比在利用系数、球铁比、热风温度等方面均有提高，而且综合焦比明显下降，其对比数据见附表4。
附表4 高炉参数对比
| 序号 | 指标 | 单位 | 200m3级高炉 | 600m3级高炉 |
| 1 | 利用系数 | t/m3.d | 3.06 | 3.54 |
| 2 | 综合焦比 | Kg/t | 638 | 510 |
| 3 | 球铁比 | ％ | 87.07 | 98.09 |
| 4 | 热风温度 | ℃ | 1010 | 1180 |
采用本发明技术生产的高硅超低硫低钛球铁用生铁与现有技术在300m3级以下高炉和300m3级以上高炉生产的球铁用生铁化学成分对比见附表5。
附表5 球铁用生铁化学成分对比
| 成分(％) | [C] | [Si] | [Mn] | [P] | [S] | [Ti] |
| 300m3级以下高炉 | 3.90-4.40 | ≥1.00 | 0.08-0.15 | 0.035-0.045 | ≤0.030 | ≤0.100 |
| 300m3级以上高炉直接冶炼 | 4.00-4.40 | <1.00 | 0.08-0.15 | 0.035-0.045 | ≤0.030 | ≤0.080 |
| 300m3级以上高炉本发明技术 | 4.00-4.40 | 1.00-2.40 | 0.08-0.15 | 0.035-0.045 | ≤0.010 | ≤0.025 |
由附表5可看出，现有技术在300m3级以下高炉冶炼球铁用生铁含硫量、含钛量相对较高，在300m3级以上高炉直接冶炼球铁用生铁含硫量、含钛量相对较高且无法达到高含硅量要求，而本发明在300m3级以上高炉采用间接冶炼技术，可稳定生产低含硫量、低含钛量、高含硅量的球铁用生铁。
以下提供几个实施例：
实施例1：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿80％、球铁球团或块矿20％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.76；高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.35％、[S]为0.019％；称取硅铁粉950kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒15kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力控制600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C4.3％、Si1.10％、Mn0.10％、P0.040％、S0.009％、Ti 0.022％，余量Fe。
实施例2：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿90％、球铁球团或块矿10％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.86；高炉冶炼[Si]控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.45％、[S]为0.015％；称取硅铁粉2450kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒7.5kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力控制600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C4.4％、Si2.40％、Mn0.15％、P0.045％、S0.010％、Ti0.025％，余量Fe。
实施例3：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿70％、球铁球团或块矿30％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.66；高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.25％、[S]为0.027％；称取硅铁粉950kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒27kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力控制600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C4.0％、Si1.01％、Mn0.08％、P0.035％、S0.009％、Ti0.020％，余量Fe。
实施例4：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿85％、球铁球团或块矿15％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.80；高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.40％、[S]为0.018％；称取硅铁粉1250kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒15kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力控制600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C4.2％、Si1.40％、Mn0.10％、P0.040％、S0.008％、Ti0.022％，余量Fe。
实施例5：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿80％、球铁球团或块矿20％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.76；高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.35％、[S]为0.019％；称取硅铁粉940kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒17.5kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C 4.3％、Si 1.10％、Mn 0.10％、P 0.040％、S 0.009％、Ti 0.022％，余量Fe。
实施例6：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿90％、球铁球团或块矿10％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.86；高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.45％、[S]为0.015％；称取硅铁粉810kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒12.5kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C4.4％、Si1.24％、Mn0.15％、P0.045％、S0.010％、Ti0.025％，余量Fe。
实施例7：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿70％、球铁球团或块矿30％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.66；高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.25％、[S]为0.027％；称取硅铁粉1140kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒19kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C 4.0％、Si 1.01％、Mn 0.08％、P 0.035％、S 0.008％、Ti 0.020％，余量Fe。
实施例8：在600m3级高炉冶炼球铁用生铁，按照附表1标准选取高炉用原料，其中球铁高碱烧结矿85％、球铁球团或块矿15％，球铁高碱烧结矿碱度中值控制在1.80；高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35，控制钛含量≤0.025％；铁水检测[Si]为0.40％、[S]为0.018％；称取硅铁粉720kg，出铁时将硅铁粉均匀加到铁水流上；称取镁粒25kg，出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，氮气流压力600Kpa。经检测本炉产品(50吨)化学成分如下：C 4.2％、Si 1.20％、Mn 0.10％、P 0.040％、S 0.008％、Ti 0.022％，余量Fe。
Claims (3)
1.一种高硅超低硫低钛球铁用生铁冶炼方法，在有效容积为300m3以上的高炉实施，其特征在于：所述高硅超低硫低钛球铁用生铁的化学成分如下：C 4.0-4.4％、Si 1.00-2.40％、Mn 0.08-0.15％、P 0.035-0.045％、S≤0.010％、Ti≤0.025％，余量Fe，所述方法包括如下步骤：
a.高炉原料选用：高炉原料组成为：球铁高碱烧结矿70-90％，球铁球团或块矿10-30％，所述球铁高碱烧结矿的碱度为1.66-1.86；
b.低硅冶炼：高炉冶炼硅含量控制0.25-0.45％，R3控制1.25-1.35；
c.炉前增硅：出铁时按照吨铁水每增0.1％的硅添加1.8-3.0kg硅铁粉的量添加硅铁粉；
d.炉前喷镁搅拌脱硫处理：出铁后通过喷枪利用氮气向铁水罐铁水中喷吹镁粒，喷吹量为吨铁水每降0.01％硫喷吹0.2-0.5kg镁粒，氮气流压力控制500-700Kpa。
2.根据权利要求1所述的高硅超低硫低钛球铁用生铁冶炼方法，其特征在于：所述高炉原料的球铁高碱烧结矿成分中S≤0.03％、P≤0.02％、TiO2≤0.10％；球铁球团成分中TiO2≤0.10％、P≤0.020％、S≤0.10％；球铁块矿成分中TiO2≤0.10％、P≤0.020％、S≤0.3％。
3.根据权利要求1或2所述的高硅超低硫低钛球铁用生铁冶炼方法，其特征在于：所述炉前增硅步骤中将硅铁粉均匀加到铁水流上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090930 |