CN103352101A

CN103352101A - 一种转炉低成本冶炼工艺

Info

Publication number: CN103352101A
Application number: CN2013102487328A
Authority: CN
Inventors: 孙风梅; 管挺; 刘飞; 马建超; 程奎生; 皇祝平
Original assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Shagang Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2033-06-21
Also published as: CN103352101B

Abstract

本发明涉及一种转炉低成本冶炼工艺，属于炼钢领域，该冶炼工艺将转炉吹氧过程分为两个阶段：第一阶段为高效脱磷阶段，吹氧量控制在13～18Nm³/吨铁，吹炼结束倒出部分富磷渣，停吹提枪的同时加入了3～5kg/吨铁污泥球团，确保顺利倒渣，倒渣率为40%～80%；第二阶段为少渣脱碳阶段，转炉吹炼终点采用留渣出钢。该冶炼工艺，转炉石灰消耗为10～20kg/t_钢，轻烧白云石消耗5～12kg/t_钢，可将终点钢水磷含量稳定控制在0.013%以下，转炉过程脱磷率在85%以上。与现有技术相比，本发明转炉石灰和轻烧白云石的使用量减少30%～50%，转炉钢铁料消耗降低5～6kg/t_钢，极大地降低了转炉冶炼成本。

Description

一种转炉低成本冶炼工艺

技术领域

本发明涉及一种转炉冶炼工艺，具体涉及一种生产低磷钢的转炉低成本冶炼工艺，属于转炉炼钢领域。

背景技术

转炉以铁水和废钢为原料，以石灰、轻烧白云石等原辅料为造渣剂，向炉内吹氧进行冶炼。转炉冶炼的主要目的是脱磷、脱碳、升温。转炉过程的脱磷反应可以用式<1>表示，该反应是放热反应，低温有利于脱磷反应的正向进行。利用转炉吹炼初期的低温环境营造一定碱度的氧化性炉渣高效脱磷，然后倒炉去除大部分的富磷炉渣，降低整体***的磷含量，有利于提高后期炉渣的脱磷能力并降低回磷的几率。

2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO·P₂O₅)+[Fe]+Q <1>

碳元素是转炉炼钢最主要的热量来源，在吹炼初期为了追求较高的脱磷率，常常加入大量的冷却剂减缓熔池的快速升温，却损失较多的碳元素，导致吹炼后期熔池温度不能达到钢水要求。这是铁水“三脱”预处理及双联转炉的缺点，即：兑入转炉脱碳时的铁水（或半钢）温度低、碳含量低，需要在脱碳阶段加入一定量的增碳剂或者发热剂补充温度。因而，在吹炼初期提高脱磷效率的同时减少碳元素的氧化，是节省炼钢成本的一个重要方面。

此外，由脱磷反应式可知，增大炉渣碱度（提高CaO含量）和提高炉渣氧化性（提高渣中FeO含量）是促进反应正向进行的两个重要因素。提高炉渣碱度、增大渣量，在增加了转炉石灰消耗的同时，也增加了铁损，增加了钢铁料的消耗。

因此，有必要开发一种低磷含量低成本的少渣冶炼工艺。

发明内容

本发明目的在于提供一种转炉低成本冶炼工艺，利用上一炉终点留渣操作实现吹炼第一阶段高效脱磷，通过脱磷结束的倒渣操作实现了吹炼第二阶段的少渣脱碳，达到了降低转炉石灰、轻烧白云石和钢铁料消耗，降低炼钢生产成本的目的，同时冶炼终点钢水磷含量控制在0.013%以下。

为实现本发明目的：本发明采用了如下技术方案：

一种转炉低成本冶炼工艺，包括第一阶段吹氧脱硅脱磷，吹氧结束倒出部分富磷渣，第二阶段吹氧少渣脱碳，吹炼结束留渣出钢，其特征在于：第一阶段吹氧量为13～18Nm³/吨铁时氧枪停止供氧，在氧枪停止供氧并提枪的同时加入吨铁3～5kg污泥球团压渣，压渣后执行倒渣操作，倒渣率为40%～80%；第二阶段顶吹供氧强度为3.5～3.7Nm³/min·t，炉渣碱度控制在2.8～3.5，出钢温度在1630℃以上。

进一步讲，所述的污泥球团以重量百分比计成分为：T.Fe：48～55%，MgO：2～7%，CaO：8～12%，SiO₂<2%，P₂O₅<0.2%，Al₂O₃<0.5%，S<0.7%，P<0.07%，以及余量不可避免的杂质。

该工艺的主要特征在于：（1）第一阶段吹氧结束，在停吹提枪的同时加入3～5kg/t_铁水污泥球团进行压渣，能够快速降低渣层厚度，从而顺利执行倒炉操作，缩短放渣时间，并减少温降。尤其是当铁水初始硅含量较高时，泡沫渣层较高接近炉口，此时倒炉比较危险，倒渣带出的金属液比较多，必须进行压渣处理。现有技术中，倒渣前通常采用矿石作为压渣剂，与之相比采用污泥球团压渣加入量较少且效果明显、成本较低。（2）研究了吹炼初期熔池磷含量与转炉吹氧量的关系，根据吹氧量控制倒渣时机，由此得出转炉吹炼初期执行倒渣的最佳选择时机：吨铁供氧量为13～18Nm³时，倒渣后采用低碱度少渣量冶炼，辅料消耗较低、终点钢水磷含量稳定。（3）转炉吹炼终点采用留渣出钢，出于安全兑铁考虑，研究了转炉终点炉渣自出钢至溅渣护炉结束这段时间里的温度变化规律，根据该结果以及吹炼终点的炉渣成分制定了终渣调渣方案：出钢后加入2～4kg/t轻烧白云石和1～2kg/t溅渣剂，溅渣护炉结束先加废钢摇匀后再兑铁水。

该工艺在180吨转炉上应用，入炉铁水是常规的脱硫预处理铁水，允许铁水硅含量存在较大的波动范围，不需要新增脱磷预处理设备。铁水采用“一包到底”的流程，转炉入炉铁水的温度在1300℃～1450℃，转炉吹炼第二阶段渣量较少，提高了脱碳期的热效率，吹炼终点钢水温度在1630℃以上，满足工艺要求。该工艺实现终点炉渣热态循环用于下一炉前期脱磷，即减少了炉渣排放，提高了吹炼第一阶段脱磷效率，又降低了转炉石灰和轻烧白云石的使用量。第一阶段吹炼结束，倒出40%～80%的富磷炉渣，获得磷含量较低的铁水（又称“半钢”，磷含量为0.025%～0.040%，碳含量为3.0%～3.2%），为后期少渣冶炼提供了前提条件，使得在吹炼第二阶段比较容易获得高碱度高氧化性炉渣，提高了脱碳期炉渣的脱磷能力，为获得稳定的低磷钢水提供保障。

本发明采用不经脱磷预处理的铁水为原料，在无新增设备的条件下，实现了转炉少渣冶炼，降低了生产成本，转炉石灰和轻烧白云石的消耗降低30%～50%，钢铁料消耗降低5～6kg/t，转炉炼钢生产成本降低了20～25元/吨。

附图说明

图1是转炉吹炼结束以后终点炉渣温度随着时间的变化规律图；

图2是吹炼初期熔池磷含量与转炉吹氧量的关系图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步地说明。

采用本发明所述的转炉低成本冶炼工艺，以废钢和脱硫预处理铁水为原料在转炉内进行冶炼，终渣可连续循环利用。转炉装入条件，即入炉铁水、废钢的信息如表1所示。

供氧制度采用恒流量变枪位的操作方式，吹炼第一阶段脱硅脱磷期的吹氧流量约36000Nm³/h，枪位由开吹的1.9m～2.1m逐渐降低至1.6m～1.65m（枪位高度与铁水温度及初始硅含量有关）；吹炼第二阶段少渣脱碳期的吹氧流量约为39000Nm³/h，枪位控制在1.5m～1.9m，拉碳枪位为1.5m。

转炉加料总量由模型计算得出，吹炼第一阶段的加料分2～3批加入，倒渣前停吹提枪的同时加入500～850kg污泥球进行压渣处理，吹炼第二阶段的加料分多批次小批量逐渐加入炉内，各炉次两个吹炼阶段的加料量、吹氧量、钢水和炉渣成分等信息分别如表2～6所示。

表1装入铁水和废钢信息表

表2第一阶段吹炼的加料和吹氧信息表

表3半钢成分和温度信息表

表4半钢渣成分（%）和炉渣碱度表

炉号	CaO	SiO₂	P₂O₅	MgO	T·Fe	MnO	R
								实施例1	30.548	19.31	3.654	6.87	13.22	9.05	1.58
实施例2	31.864	19.20	3.731	9.62	11.71	7.51	1.66
								实施例3	34.174	17.11	3.537	9.34	14.08	5.97	2.0

实施例4

35.07

17.12

4.082

10.13

11.56

6.21

2.05

表5第二阶段吹氧和加料信息表

表6终点钢水成分（wt.%）和温度（℃）信息表

尽管本发明的实施方案已公开如上，但对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims

1.一种转炉低成本冶炼工艺，包括第一阶段吹氧脱硅脱磷，吹氧结束倒出部分富磷渣，第二阶段吹氧少渣脱碳，吹炼结束留渣出钢，其特征在于：第一阶段吹氧量为13～18Nm³/吨铁时氧枪停止供氧，在氧枪停止供氧并提枪的同时加入3～5kg/吨铁污泥球团压渣，压渣后执行倒渣操作，倒渣率为40%～80%；第二阶段顶吹供氧强度为3.5～3.7Nm³/min·t，炉渣碱度控制在2.8～3.5，出钢温度在1630℃以上。

2.根据权利要求1所述的一种转炉低成本冶炼工艺，其特征在于：以重量百分比计污泥球团成分为：T.Fe：48～55%，MgO：2～7%，CaO：8～12%，SiO₂<2%，P₂O₅<0.2%，Al₂O₃<0.5%，S<0.7%，P<0.07%，以及余量不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的一种转炉低成本冶炼工艺，其特征在于：冶炼终点钢水磷含量控制在0.013%以下。