CN101831525A - 一种铁水脱磷方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁水脱磷方法，主要针对大型转炉铁水脱磷。采用以下步骤进行：①通过氧枪从顶部向铁水表面供给氧气，供氧强度在0.8-1.1Nm³/t/min范围内变化；②通过转炉上方设置的料斗向铁水中加入以石灰、轻烧白云石、矿石为主体的造渣料进行造渣，成渣后炉渣二元碱度(CaO/SiO₂)为1.6-2.0；③通过转炉炉底供气***向钢水内部供给搅拌气体，供气强度在0.25-0.40Nm³/t/min。本发明利用低碱度炉渣熔点低，铁水温度低易成渣，通过较大矿石用量来促进成渣和供氧，利用低供氧强度吹炼来延长吹炼时间，大底吹强度搅拌实现渣、金间的充分混合，实现去磷，具有脱磷效果好，石灰用量少，脱磷用辅料消耗少，钢渣排放少的优点。

Description

一种铁水脱磷方法

技术领域

本发明涉及一种铁水脱磷方法，特别是涉及一种利用大型顶底复吹转炉的铁水脱磷方法。

背景技术

近年来，钢铁产品对磷含量的要求日趋严格。为了满足钢铁品质的要求，需要在铁水预处理阶段尽可能地高效除去铁水中的磷。铁水脱磷一般在铁水运送容器(如鱼雷罐)或者转炉中进行。在利用运送容器进行铁水脱磷过程中，由于运送容器上部空间小，为了避免喷溅，精炼渣选用高碱度且全铁含量低的顶渣，这就限定了脱磷前必须脱硅，导致了石灰用量的增加(例如，TETSU-TO-HAGANE，69(1983)，p.1818)。此外，高碱度渣存在着化渣难的问题，限制了顶渣脱磷能力的发挥。转炉具有炉容比大以及脱磷动力学好的优点，对于传统的转炉吹炼过程，废钢、铁水及造渣用辅原料被装入转炉，然后顶吹氧气氧化除去铁水中的Si、P和C等，但是由于吹炼末期钢水温度高，不利于磷的去除，因此需要使用大量石灰，增加炉渣碱度来提高去磷效果，过量石灰的使用会导致钢渣排放量增加。

另一方面，从环境保护的观点出发，必须要减少炼钢过程中的废渣排放量，减少萤石等含氟物的使用。中国专利申请号97116979.9公开了“铁水预脱磷方法”，该方法利用转炉且使用合成渣进行铁水预脱磷。所用合成渣组成为CaO(50-70％)-铁氧化物(15-35％)-CaF₂(5-15％)或者CaO(55-70％)-铁氧化物(15-30％)-CaF₂(4-10％)-Na₂CO₃(4-9％)，通过该发明，铁水脱磷率能够达到85-90％。该发明采用合成渣脱磷，生产成本高，合成渣中CaO含量高，炉渣化渣难，采用CaF₂化渣和Na₂CO₃化渣，而且CaF₂和Na₂CO₃的用量较大，较大的CaF₂和Na₂CO₃用量对转炉炉内耐火材料的腐蚀会很严重，而且Na₂CO₃的添加可能导致炉渣溢出。中国专利申请号200680041842公开了“铁水的脱磷处理方法”，该方法通过将氧气、石灰基脱磷剂和固体氧源通过两个不同的供气***一同吹入转炉内进行铁水脱磷，石灰基脱磷剂中不含有CaF₂，采用这种方法铁水中磷含量能够从0.105-0.124％降到0.012-0.02％，且石灰用量在3.3-9.6kg/t范围内。但是，该方法固体氧源主要为烧结矿、轧钢铁鳞、含铁粉尘、铁矿石、铁矿砂等，这些固体氧源需要加工成粒度小于1mm，需要干燥，并且增加喷吹设备，因此这种方法生产投资大，设备维护要求高，很难在多数钢厂推广应用。

铁水磷一般通过氧化反应除去，其简单化学反应式如式(1)所示。

2[P]+5[O]+3CaO＝3CaO·P₂O₅                       (1)

热力学表明，低温具有脱磷的绝对有利条件，相对钢水而言铁水温度低，在铁水温度，造流动性好的渣子，保证渣、金界面氧的供应，渣、金混合充分，可以获得良好的脱磷效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁水脱磷方法，利用成熟的顶底复吹转炉吹炼技术，采用常用的脱磷原料造流动性好的渣子，保证渣、金界面氧的供应，渣、金混合充分，石灰用量少，在保碳的同时可以获得良好的脱磷效果。同时该方法不使用萤石，既减少了萤石对炉衬的侵蚀和环境污染，又大大提高转炉的寿命。

本发明的技术方案是：采用顶底复吹转炉，其特征在于：①采用石灰、轻烧白云石和矿石作脱磷剂，石灰、轻烧白云石用量根据目标二元炉渣碱度(CaO/SiO₂)为1.6～2.0，MgO含量为4～7％来配加，矿石用量为10～30Kg/t钢；②氧枪喷头出口马赫数：1.5-2.0，顶部供氧强度：0.8-1.1Nm³/t/min；③底部供气强度：0.25-0.40Nm³/t/min。

石灰中有效CaO含量≥92％，轻烧白云石中有效CaO含量≥48％，有效MgO含量≥35％。矿石为烧结矿或球团矿，烧结矿粒径小于50mm。

氧枪采用恒枪位恒流量操作，枪位≥2.8m。

石灰、轻烧白云石在氧枪开吹后一次性加入，矿石在总供氧量的10％-60％内分批加入。

底部供气为氮气、氩气或者二氧化碳。

本发明采用常用的铁水脱磷用辅原料，即石灰、轻烧白云石、矿石，不使用萤石。在较大矿石添加量、较少石灰用量的前提下，通过加大底吹强度搅拌实现渣、金间的充分混合，提高脱磷效率，降低炼钢过程废渣排放量。这种方法不使用萤石，渣中含有一定量的MgO，既减少了萤石对炉衬的侵蚀和环境污染，又大大提高转炉的寿命。采用本发明的铁水脱磷方法，脱磷后按照重量百分比，碳含量≥3.50％，磷含量≤0.025％。

本发明的技术方案采用以下步骤进行：

①本发明适用于铁水脱磷的转炉为大型转炉，转炉容量≥200t；

②采用专用的脱磷氧枪，氧枪喷头出口马赫数：1.5-2.0，通过氧枪从转炉顶部向铁水表面供给氧气，采用恒枪位恒流量操作，枪位≥2.8m，供氧强度在0.8-1.1Nm³/t/min范围内变化；

③通过转炉上方设置的料斗向铁水中加入以石灰、轻烧白云石、矿石为主体的脱磷剂进行造渣。石灰、轻烧白云石用量根据目标二元炉渣碱度(CaO/SiO2)为1.6～2.0，MgO含量为4～7％来配加。石灰中有效CaO含量≥92％，轻烧白云石中有效CaO含量≥48％，有效MgO含量≥35％。石灰、轻烧白云石在氧枪开吹后一次性加入。造渣剂中矿石兼有冷却剂、化渣剂、氧源作用，矿石在总供氧量的10％-60％内分批加入，矿石用量为10～30Kg/t钢。所用矿石为烧结矿或球团矿，粒径小于50mm。

④在顶吹氧的同时，通过转炉炉底供气***向钢水内部供给搅拌气体，转炉底吹搅拌气体可以为氮气、氩气或者二氧化碳中的任意一种，供气强度为0.25-0.40Nm³/t/min。

本发明的技术效果：

①利用了成熟的顶底复吹转炉吹炼技术，铁水脱磷的热力学、动力学条件得到充分发挥。

②采用常用的脱磷原料，石灰、轻烧白云石、矿石造低碱度渣，低温条件下成渣快。

③采用添加大量矿石，既能促进化渣，还可以向渣、金界面供氧，促进脱磷。

④不使用萤石造渣，减少萤石对炉衬的侵蚀，利于提高转炉使用寿命。

⑤造渣剂中采用轻烧白云石，在保证成渣快的条件下，还能保护炉衬，提高转炉使用寿命。

⑥炉渣碱度低，石灰用量少，成本低，钢渣排放量少。

具体实施方式

为清楚地说明本发明的冶炼要点及其实施效果，提供了210吨转炉冶炼的实施例和实施效果。

根据本发明所提供的大型顶底复吹转炉铁水脱磷方法，向210吨顶底复吹转炉装入废钢和铁水，铁水条件见表1，采用本发明中的专用脱磷氧枪进行吹炼，吹炼中氧枪枪位2.8-3.0m，供氧强度为0.8-1.1Nm³/t/min，具体氧枪枪位及供氧强度变化如表1所示。氧枪开吹后，将石灰、轻烧白云石一次性投入到转炉内，总供氧量的15％、30％、45％、60％内分四批加入球团矿。吹炼过程中底吹气体采用氮气，供气强度见表1。当吹炼达到目标氧耗时，关闭氧气，提氧枪。吹炼结束后，金属成份见表1。

表1

从实施例可以看出，采用本发明的转炉铁水脱磷方法，可以很容易地实现铁水中磷含量小于0.025％，碳含量大于3.50％，这种方法不使用萤石，渣中含有一定量的MgO，既减少了萤石对炉衬的侵蚀和环境污染，又大大提高转炉的寿命，这为实现转炉少渣脱碳炼钢创造了有利条件，脱磷用渣量少，炉渣排放少，脱磷效果稳定，有广泛的推广应用价值。

Claims (5)

1.一种铁水脱磷方法，采用顶底复吹转炉，其特征在于：①采用石灰、轻烧白云石和矿石作脱磷剂，石灰、轻烧白云石用量根据目标二元炉渣碱度(CaO/SiO2)为1.6～2.0，MgO含量为4～7％来配加，矿石用量为10～30Kg/t钢；②氧枪喷头出口马赫数：1.5-2.0，顶部供氧强度：0.8-1.1Nm3/t/min；③底部供气强度：0.25-0.40Nm³/t/min。

2.如权利要求1所述的一种铁水脱磷方法，其特征在于：石灰中有效CaO含量≥92％，轻烧白云石中有效CaO含量≥48％，有效MgO含量≥35％。矿石为烧结矿或球团矿，烧结矿粒径小于50mm。

3.如权利要求1所述的一种铁水脱磷方法，其特征在于：氧枪采用恒枪位恒流量操作，枪位≥2.8m。

4.如权利要求1所述的一种铁水脱磷方法，其特征在于：石灰、轻烧白云石在氧枪开吹后一次性加入，矿石在总供氧量的10％-60％内分批加入。

5.如权利要求1所述的一种铁水脱磷方法，其特征在于：底部供气为氮气、氩气或者二氧化碳。